Modul Zigbee Dijelaskan: Fitur, Fungsionalitas, dan Kasus Penggunaan

Apakah Anda membutuhkan struktur model jaringan yang fleksibel dan kurang kompleks daripada Bluetooth serta memiliki umur baterai panjang? Atau, apakah Anda mencari perangkat tujuan yang mendukung banyak node dengan pemasangan yang mudah? Maka, Anda membutuhkan modul Zigbee.

Bagaimana cara kerjanya? Artikel ini akan memberikan Anda rincian komprehensif tentang perangkat ini. Jadi, Anda akan mempelajari apa itu, protokolnya, cara kerja modul nirkabel, dan sebagainya.

Mari kita mulai!

Apa itu Modul Zigbee?

Karena modul Zigbee adalah untuk perangkat IoT dengan data rendah, pengirim nirkabel jaringan jala ini berjalan pada sistem IEEE 802.15.4 Zigbee. Modul nirkabel ini menggunakan pita frekuensi bawah seperti 2,4GHz, 900 MHz, dan 868 MHz. Selain itu, cocok untuk perangkat yang dikendalikan baterai.

Tapi itu belum semua. Anda dapat menghubungkan hingga 65.000 node dalam jaringan. Dan bekerja sangat baik dengan DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum Modulation).

Dengan latensi rendahnya, protokol ini menjalankan enkripsi AES 128-bit.

Seperti peluncurannya pada awal milenium baru, telah mendapat beberapa pembaruan. Jadi, Zigbee 3.0 adalah versi terbaru dari modul Zigbee.

Apa yang Harus Anda Ketahui tentang Modul Zigbee USB?

Modul Zigbee USB memiliki banyak kesamaan dengan USB biasa yang digunakan untuk menyimpan sekumpulan informasi atau data. Tapi itu belum semua.

Dongle USB unik ini dapat dengan mudah melakukan handshake dengan perangkat Zigbee lain di sekitarnya, mengirim aliran informasi melalui koneksi nirkabel Zigbee.

Juga, bekerja dengan pita 2,4GHz yang stabil (ISM). Dan modul USB Zigbee memiliki standar WPAN IEEE 802. Dongle USB ini juga menggunakan modul transceiver RF untuk menjalankan modulasi DSSS.

Dongle USB Zigbee berfungsi sebagai sensor jaringan/koordinator dan perangkat router. Dengan kata lain, Anda dapat dengan mudah menambahkannya ke sistem jaringan Zigbee.

Apa yang Membuat Protokol Zigbee Unik?

Lapisan protokol Zigbee beralian dengan model referensi OSI (open system interconnect) dan ISO (international standard organization). Zigbee hanya mengeksekusi sistem jaringan nirkabel dengan data rendah dan daya output rendah dari tujuh lapisan yang disediakan OSI dan ISO.

Tentu saja, MAC dan PHY adalah lapisan ISO dan OSI rendah yang bekerja sempurna dengan protokol Zigbee, yang berjalan pada IEEE 802.15.4. Selain itu, ada fitur keamanan unik yang tertanam dalam kedua lapisan ini.

Berikut adalah sistem standar yang mengeksekusi semua lapisan dari model jaringan jala Zigbee:

Jaringan Jala Zigbee

Sumber gambar: Sciencedirect

Cara Menghubungkan Modul Zigbee dengan Arduino

Cara terbaik untuk menghubungkan modul Zigbee Anda dengan Arduino adalah dengan terlebih dahulu mengidentifikasi seri Zigbee yang Anda gunakan. Kami akan menggunakan modul Zigbee seri satu untuk artikel ini karena merupakan opsi yang paling disukai untuk pemula.

Pertama, Anda perlu menyadari bahwa Anda dapat mendapatkan modul Zigbee untuk melakukan handshake satu sama lain jika mereka memiliki model yang sama.

Langkah-langkah

Jadi, untuk menghubungkan dua model Zigbee yang sama ke Arduino, ikuti langkah-langkah ini:

Langkah 1

Gabungkan modul pertama ke papan Arduino dan modul kedua ke PC, mikrokontroler, atau sensor. Setelah melakukannya, konfigurasikan kedua modul Zigbee.

Berikut adalah langkah-langkah yang diperlukan untuk mengonfigurasi modul Zigbee:

• Pertama, gunakan adaptor serial untuk menghubungkan kedua modul Zigbee ke port serial PC.
• Selanjutnya, unduh aplikasi PuTTy jika Anda menggunakan Windows OS atau dapatkan terminal virtual.
• Setelah itu, pastikan Anda menginstal modul Zigbee dengan benar pada port serial PC dengan pengaturan baud rate 8 data bits, satu stop bit, tanpa parity, dan 9.600.
• Selanjutnya, pilih kotak local Echo dan “tekan OK.”
• Setelah itu, simpan waktu sesi.
• Kemudian, pada dasbor terminal virtual, cari tombol connect dan klik.
• Hal berikutnya yang harus dilakukan adalah menamai sesi setelah terhubung dengan modul Zigbee.
• Pada tahap ini, koneksi Anda ke modul Zigbee selesai.
• Kemudian, Anda dapat mengonfigurasi modul menggunakan perintah AT.

Langkah 2

Di sini, penting untuk diingat bahwa modul Anda harus memiliki tegangan antara 3,3 hingga 5 volt. Untungnya, Adafruit XBee Adapter dilengkapi dengan kedua tegangan tersebut. Namun jika Anda tidak dapat mendapatkan adaptor, Anda harus puas dengan sumber daya yang berbeda.

Koneksi Arduino ke modul Zigbee

Langkah 3

Dalam gambar di atas, kita dapat melihat terminal RX dan TX Arduino dan Zigbee yang terhubung.

Langkah 4

Setelah koneksi berhasil, Arduino mengirim kode instruksi atau pesan ke modul Zigbee pertama. Kemudian, modul Zigbee kedua menerima serangkaian instruksi dari modul Zigbee pertama karena mereka berbagi alamat jaringan yang sama dan terhubung pada pengaturan.

Langkah 5

Selanjutnya, modul Zigbee kedua mengirim ulang instruksi dari modul Zigbee pertama ke Arduino melalui pin serial yang terhubung.

Langkah 6

Di bawah ini adalah baris kode yang harus diketik setelah berhasil menggabungkan Arduino ke Modul melalui komunikasi pin serial:

Cara Menghubungkan Modul ZigBee ke Raspberry Pi

Anda dapat menghubungkan Raspberry Pi dengan dua modul Zigbee yang digabungkan.

Bahan dan komponen yang diperlukan

• Raspberry Pi 4
• Zigbee 1mW Wire Antenna- Seri satu (2)
• Zigbee Explorer Dongle (2)

Langkah-langkah

1. Pertama, pasangkan dua Zigbee Raspberry Pi 4 dengan baud rate yang serupa menggunakan X-CTU Software.

2. Kemudian, gabungkan kedua Zigbee ke dongle USB dan gabungkan satu port USB ke Raspberry Pi.

3. Selanjutnya, hubungkan port USB lain ke PC.

4. Setelah itu, instal driver FTDI di PC Anda untuk mendapatkan komunikasi USB.

5. Kemudian, buat baud rate dan Hyperterminal sebelum memilih port COM yang terkait untuk komunikasi perangkat yang terhubung.

Aplikasi Modul Zigbee

• Robot nirkabel dan remote
• Perangkat jaringan nirkabel
• Otomatisasi pembangunan rumah (dikendalikan secara nirkabel)
• Sensor suhu yang dikendalikan secara nirkabel

Proyek Modul Zigbee: Cara membuat jembatan Zigbee

Bahan yang Anda perlukan

• Perangkat khusus Zigbee (seperti lampu Osram, Philips Hue, saklar Belkin, dll.)
• Adaptor dongle USB yang mendukung Zigbee (seperti CC2531)
• Raspberry Pi
• Aplikasi Zigbee2mqtt

Langkah-langkah

1. Pertama, jalankan aplikasi Zigbee2mqtt karena platypus menggunakannya di backend untuk berkomunikasi dengan dongle USB. Anda dapat mengikuti instruksi di situs web tentang cara memulai dengan OS Anda dan memeriksa perangkat yang didukung.

2. Setelah menginstal MQTT di perangkat lokal Anda, periksa apakah sistem Anda memiliki server yang berjalan. Jika Anda menggunakan Raspbian, Ubuntu, atau Debian dan ingin beralih ke Mosquitto, Anda dapat menggunakan kode di bawah ini:

Cuplikan kode 1

3. Selanjutnya, ketik kode di bawah ini untuk menginstal zigbee2mqtt

Cuplikan kode 2

4. Kemudian, buat layanan sistem dengan mengetik baris kode di bawah ini.

Cuplikan kode 3

5. Setelah menjalankan baris kode di atas, Anda akan memperhatikan berkas konfigurasi zigbee2mqtt. Biasanya memiliki opsi permit_join.

Jadi, Anda dapat mengatur konfigurasi ini menjadi “TRUE” saat menghubungkan perangkat Zigbee pada tahap awal. Kemudian, ubah konfigurasi menjadi “FALSE” untuk mencegah perangkat khusus bergabung ke jaringan secara tidak sengaja. Menariknya, ini adalah sesuatu yang dapat Anda ubah kapan saja.

6. Segera setelah Anda berhasil memasangkan perangkat khusus Zigbee Anda ke jaringan baru, pastikan Anda berjalan pada “permit_join.” Anda dapat mencapai hal ini saat melakukan reset pabrik pada perangkat Anda. Dan pendekatan ini bekerja secara ketat pada perangkat terikat yang Anda gunakan. Anda dapat melakukan reset seperti lampu Philip Hue di aplikasi. Atau Anda dapat menekan tombol saklar sistem pemeran dan menahannya selama minimal 10 detik. Perangkat Zigbee lainnya mungkin datang dengan tombol reset mereka sendiri, tetapi semuanya masih tergantung pada merek yang Anda kerjakan, seperti yang disebutkan sebelumnya.

7. Setelah Anda selesai menjalankan pengaturan dengan semua perangkat Zigbee yang terhubung ke jaringan jala, Anda akan mulai melihat log seperti ini:

Cuplikan kode 4

8. Selanjutnya, melalui ekstensi MQTT dan HTTP, gunakan Zigbee untuk menjalankan Platypus dan Redis

Cuplikan kode 5

9. Ubah berkas kode berikut:

Dengan melakukannya, Anda akan mengizinkan HTTPS dan Zigbee untuk bekerja.

Cuplikan kode 6

10. Selanjutnya, mulai menjalankan platypus atau memulai layanan sistemnya dengan membuka host-or-IP (Zigbee IP) di browser baru. Itulah tempat Anda akan dapat memanipulasi dan melakukan beberapa perubahan pada jaringan Anda.

11. Terakhir, berikan permintaan melalui API default menggunakan kode Python, HTTP, atau server-side platypus yang dikonfigurasi.

Cuplikan kode 7

Cuplikan kode 8

Cuplikan kode 9

FAQs

Mengapa ZigBee lebih baik dari Bluetooth?

Dalam hal cakupan jangkauan yang luas, Zigbee lebih baik dari Bluetooth. Namun jika berbicara tentang transfer data, Bluetooth lebih cepat dari Zigbee.

Apakah ZigBee adalah modul Wi-Fi?

Tidak, bukan. Sebaliknya, Zigbee didasarkan pada WPAN, teknologi yang berbeda dari modul Wi-Fi.

Mengapa modul Zigbee sangat mahal?

Harga modul Zigbee tergantung pada berbagai parameter. Namun Anda dapat memperolehnya sekira $2 hingga $14,7 per modul. Juga, biasanya mahal karena memiliki jejak memori yang besar dan protokol yang komputasional intens.

Apakah Raspberry Pi memiliki Zigbee?

Tidak, tidak memiliki. Namun RaspBee membantu mengubah Raspberry Pi menjadi gateway Zigbee universal karena faktor bentuk kecilnya yang cocok dengan perumahan Pi standar sebagian besar.

Bagaimana cara menggunakan Zigbee pada Raspberry Pi?

Pertama, Anda perlu memasang dua ZigBee dengan menghubungkan satu ke port USB laptop. Kemudian, yang kedua harus terhubung ke port USB Raspberry Pi2.

Dapatkah Raspberry Pi menjadi hub Zigbee?

Ya, mungkin. Dan itu karena Zigbee kompatibel dengan Raspberry Pi.

Kata Terakhir

Modul Zigbee adalah perangkat yang harus Anda pertimbangkan jika Anda berencana untuk mentransmisikan data dalam jarak jauh untuk mencapai perangkat yang lebih jauh. Dan biasanya memiliki aplikasi laju data rendah yang membutuhkan jaringan yang aman dan umur baterai panjang.

Jadi, apakah Anda ingin mendapatkan modul ini sebagai alat otomatisasi? Atau mungkin, Anda memiliki pertanyaan tentang topik ini? Silakan hubungi kami.