Kategori: Uncategorized

Salah satu pesan kesalahan yang dapat muncul pada ESP32 adalah “Guru Meditation Error: Core 1 panic’ed (Interrupt wdt timeout on CPU1)”. Salah satu penyebabnya adalah memanggil Serial.print() dari interupsi

Berikut ini pesan kesalahan yang muncul pada ESP32

Guru Meditation Error: Core  1 panic'ed (Interrupt wdt timeout on CPU1). 
 
Core  1 register dump:
 PC      : 0x4008ab86  PS      : 0x00060535  A0      : 0x80089afe  A1      : 0x3ffbf19c  
 A2      : 0x3ffbd448  A3      : 0x3ffbd2d8  A4      : 0x00000004  A5      : 0x00060523  
 A6      : 0x00060523  A7      : 0x00000001  A8      : 0x3ffbd2d8  A9      : 0x00000018  
 A10     : 0x3ffbd2d8  A11     : 0x00000018  A12     : 0x00000004  A13     : 0x00060523  
 A14     : 0x007bf318  A15     : 0x003fffff  SAR     : 0x0000000a  EXCCAUSE: 0x00000006  
 EXCVADDR: 0x00000000  LBEG    : 0x400863f9  LEND    : 0x40086409  LCOUNT  : 0xfffffffe  
 Core  1 was running in ISR context:
 EPC1    : 0x400db223  EPC2    : 0x00000000  EPC3    : 0x00000000  EPC4    : 0x00000000
 
 
 Backtrace: 0x4008ab83:0x3ffbf19c |<-CORRUPTED
 
 
 Core  0 register dump:
 PC      : 0x4008ad1b  PS      : 0x00060035  A0      : 0x80089727  A1      : 0x3ffbea3c  
 A2      : 0x3ffbf318  A3      : 0xb33fffff  A4      : 0x0000abab  A5      : 0x00060023  
 A6      : 0x00060021  A7      : 0x0000cdcd  A8      : 0x0000abab  A9      : 0xffffffff  
 A10     : 0x3ffc1f58  A11     : 0x00000000  A12     : 0x3ffc1f54  A13     : 0x00000007  
 A14     : 0x007bf318  A15     : 0x003fffff  SAR     : 0x0000001d  EXCCAUSE: 0x00000006  
 EXCVADDR: 0x00000000  LBEG    : 0x00000000  LEND    : 0x00000000  LCOUNT  : 0x00000000  
 
 
 Backtrace: 0x4008ad18:0x3ffbea3c |<-CORRUPTED
 
 
 
 
 ELF file SHA256: e85d33667e5fa1a7
 
 Rebooting...

Berikut ini contoh program yang menyebabkan kesalahan tersebut.

// https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/esp32timerinterrupt/
#define LED_BUILTIN 22

hw_timer_t *My_timer = NULL;

int kerja_counter = 0;
int print_job = 0;
long int timer_delay = 1000000L;  // clock timer= 1 MHz

void IRAM_ATTR onTimer() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, !digitalRead(LED_BUILTIN));
  kerja_counter++;
  Serial.print("Test ");
  Serial.println(kerja_counter); // bad practice
}

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  Serial.begin(115200);
  Serial.print(__FILE__);
  Serial.print(F("\nStarting TimerInterruptTest on "));
  Serial.println(ARDUINO_BOARD);
  Serial.print(F("CPU Frequency = "));
  Serial.print(F_CPU / 1000000);
  Serial.println(F(" MHz"));
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  My_timer = timerBegin(0, 80, true);  // prescaler
  timerAttachInterrupt(My_timer, &onTimer, true);
  timerAlarmWrite(My_timer, timer_delay, true);
  timerAlarmEnable(My_timer);  //Just Enable
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
}

Solusi: Serial.print() dipanggil dari fungsi loop(), sedangkan interupsi hanya mempersiapkan datanya saja, atau menaruh data ke dalam suatu FIFO buffer.

Berikut ini contoh hasil modifikasi program di atas.

// https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/esp32timerinterrupt/
#define LED_BUILTIN 22

hw_timer_t *My_timer = NULL;

int kerja_counter = 0;
int print_job = 0;
long int timer_delay = 1000000L;  // clock timer= 1 MHz

void IRAM_ATTR onTimer() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, !digitalRead(LED_BUILTIN));
  kerja_counter++;
  print_job=1;
}

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  Serial.begin(115200);
  Serial.print(__FILE__);
  Serial.print(F("\nStarting TimerInterruptTest on "));
  Serial.println(ARDUINO_BOARD);
  Serial.print(F("CPU Frequency = "));
  Serial.print(F_CPU / 1000000);
  Serial.println(F(" MHz"));

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

  My_timer = timerBegin(0, 80, true);  // prescaler
  timerAttachInterrupt(My_timer, &onTimer, true);
  timerAlarmWrite(My_timer, timer_delay, true);
  timerAlarmEnable(My_timer);  //Just Enable
  sei();
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  if (print_job == 1) {
    print_job = 0;
    Serial.print("Test ");
    Serial.println(kerja_counter);   
  }
}

Simulasi Kendali Digital dengan Matlab Simulink

Problem: “Design the gain for the antenna azimuth position control system shown in
Figure 13.30(b) to yield a closed-loop damping ratio of 0.5. Assume a sampling interval
of T ˆ 0:1 second.”

Blok diagram sistem dengan simulink sebagai berikut:

Fungsi transfer sistem dimasukkan ke blok “Transfer Fcn”

Respon sistem terhadap input step adalah sebagai berikut

Respon Frekuensi LPF orde 1

Percobaan melihat pengaruh frekuensi sampling terhadap fungsi transfer sistem orde 1 low pass

Fungsi transfer sistem = 1/(s+1)

Time constant = 1, sehingga frekuensi cut off adalah 0.159 Hz

Gambar ilustrasi fungsi transfer untuk filter analog dan filter digital.

Filter digital dicoba dengan beberapa frekuensi sampling: 10 Hz, 100 Hz, 1000 Hz

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import signal
%matplotlib inline

B = [0, 1]
A = [1, 1]

fs10= 10
fs100= 100
fs1000= 1000

fs10_z   = signal.bilinear(B,A,fs10)
fs100_z  = signal.bilinear(B,A,fs100)
fs1000_z = signal.bilinear(B,A,fs1000)

fs10_a  =fs10_z[1]
fs10_b  =fs10_z[0]

fs100_a =fs100_z[1]
fs100_b =fs100_z[0]

fs1000_a=fs1000_z[1]
fs1000_b=fs1000_z[0]
# displaying
plt.figure(figsize=(10, 8))
Om, fs10_Hd   = signal.freqz(fs10_b  , fs10_a, worN=1024)
f10 = Om * fs10 / (2 * np.pi)

Om, fs100_Hd  = signal.freqz(fs100_b , fs100_a, worN=2048)
f100 = Om * fs100 / (2 * np.pi)

Om, fs1000_Hd = signal.freqz(fs1000_b, fs1000_a, worN=16384) # 1000 Hz mesti lebih banyak sampelnya
f1000 = Om * fs1000 / (2 * np.pi)

tmp, H = signal.freqs(B, A, worN=f1000 * Om)
f = Om * f1000 / (2 * np.pi)

plt.semilogx(f, 20 * np.log10(np.abs(H)), label=r"$|H(j \omega)|$ of analog filter")
plt.semilogx(f10, 20 * np.log10(np.abs(fs10_Hd)), label=r"$|H_d(e^{j \Omega})|$ of digital filter 10")
plt.semilogx(f100, 20 * np.log10(np.abs(fs100_Hd)), label=r"$|H_d(e^{j \Omega})|$ of digital filter 100")
plt.semilogx(f1000, 20 * np.log10(np.abs(fs1000_Hd)), label=r"$|H_d(e^{j \Omega})|$ of digital filter 1000")
plt.semilogx(0.159, 20 * np.log10(0.707), marker='o',label="cutoff")
plt.axvline(x = 10/2,   linestyle="--", label = '5 Hz')
plt.axvline(x = 100/2,  linestyle="--", label = '50 Hz')
plt.axvline(x = 1000/2, linestyle="--", label = '500 Hz')
plt.xlabel(r"$f$ in Hz")
plt.ylabel(r"dB")
plt.axis([0.01, 600, -80, 3])
plt.legend()
plt.grid()
plt.savefig("first-order.jpg",dpi=200)
# https://www.geeksforgeeks.org/plot-a-vertical-line-in-matplotlib/

Analisis

• frekuensi warping kelihatan di frekuensi yang makin dekat dengan 1/2 frekuensi sampling
• frekuensi cut off tidak terpengaruh

Respon Step Low Pass Filter orde 1

Respon Frekuensi High Pass Filter orde 1

Kesimpulan:

• perubahan frekuensi sampling tidak mengubah banyak respon frekuensi filter

Respon Step High Pass Filter orde 1

Kesimpulan:

• perubahan frekuensi sampling tidak banyak mengubah bentuk sinyal, kecual pada fs = 10 Hz

Apa yang dimaksud dengan PWM, dan apa fungsinya?

PWM (Pulse Width Modulation) adalah modulasi suatu sinyal digital dengan cara mengubah-ubah lebar pulsa tergantung nilai inputnya.

Berikut ini contoh sinyal PWM:

Sinyal PWM memiliki frekuensi tetap. Lebar pulsa diubah-ubah dengan cara mengubah duty-cycle dari sinyal tersebut. Rentang input PWM adalah 0 sampai 100%. Outputnya adalah sinyal dengan frekuensi tetap, namun duty cycle mengikuti input.

Fungsi sinyal PWM di antaranya adalah sebagai berikut:

• sinyal kendali untuk motor servo radio control
• modulasi untuk pengiriman data pada telekomunikasi.
• mengatur daya yang diberikan kepada suatu beban, misal untuk mengendalikan kecepatan putaran suatu motor listrik
• regulasi tegangan. Tegangan output dapat diatur dengan mengubah duty cycle sinyal.
• mengatur kecerahan lampu LED

Berikut ini contoh servo motor yang biasa dipakai di aplikasi radio control:

modul motor tersebut memiliki 3 input: VCC, GND dan PWM. Sudut pada poros ditentukan oleh duty cycle pada sinyal PWM.

Referensi

• Pulse Width Modulation https://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation

Sensor PIR (Passive Infra Red) hanya bereaksi pada tubuh manusia saja karena sensor tersebut dilengkapi filter radiasi yang dapat mendeteksi radiasi infra merah dari tubuh manusia.

Hewan peliharaan seperti kucing dan anjing memiliki temperatur antara 38,3 sampai dengan 39,2 derajat Celcius, sehingga dapat juga dideteksi oleh sensor PIR yang sama.

Jadi sebenarnya sensor PIR dapat mendeteksi tubuh manusia dan hewan yang memiliki temperatur di sekitar 37 derajat Celcius

Penjelasan

Setiap benda memancarkan radiasi tergantung temperaturnya. Manusia normal memiliki suhu tubuh normal sekitar 37 derajat Celcius. Panas dari tubuh manusia ini memancarkan radiasi infra merah dengan panjang gelombang tertentu. Manusia memancarkan radiasi inframerah dengan panjang gelombang antara 3 sampai 50 mikron.

“ Most research suggests that humans emit infrared radiation to the tune of between 3-50 microns.“
Kebanyakan radiasi di panjang gelombang 9.5 mikrometer. sumber: (https://www.ceramicx.com/information/media/white-papers/infrared-heating-for-humans/)

Rumus hubungan antara panjang gelombang dengan temperatur dikenal dengan “hukum Wien untuk perpindahan” dengan rumus sebagai berikut:

Penjelasan tentang rumus ini dapat dibaca di artikel “Wien’s displacement_law“

Konsep radiasi dari suatu benda dapat diperdalam di artikel “Radiasi benda hitam“

Sensor PIR

Sensor PIR seperti LHI 778 dirancang untuk mendeteksi radiasi dengan panjang gelombang antara 7um sampai 14 um

Sensor LHI778 ini dipakai di modul PIR seperti “HC-SR501” https://components101.com/sensors/hc-sr501-pir-sensor

Pada modul HC-SR501, modul LHI778 ini ditambah dengan lensa Fresnel plastik untuk memperbaiki arah deteksi dan rangkaian elektronik untuk memperkuat sinyal dari sensor tersebut. Output dari modul ini dapat langsung dihubungkan ke mikrokontroler seperti Arduino.

Kesimpulan

Jadi sensor PIR dapat mendeteksi manusia karena tubuh manusia dengan temperatur 37 derajat Celcius memancarkan radiasi infra merah di sekitar 9,5 mikron yang dapat dideteksi dengan sensor dengan filter khusus. Sensor ini dapat membedakan tubuh manusia dengan benda lain yang memiliki temperatur berbeda. Sensor ini  tidak dapat membedakan tubuh manusia dengan benda lain yang memiliki temperatur sama. 

Referensi

• Infrared Heating for Humans
• HC-SR501 Passive Infra Red Sensor
• HC-SR501 PIR Motion Detector datasheet
• LHI 778 datasheet https://datasheetspdf.com/pdf-file/63027/PerkinElmerOptoelectronics/LHI778/1
• Wikipedia: Passive infrared sensor https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_infrared_sensor
• Device Specification for Pyro Electric IR Detector sensor-pyroelectric-to-5-3pin-excelitas