buku furqon
TRANSCRIPT
PENGARAHAN OTOMATIS ANTENA CROSS-YAGI BERBASIS INFORMASI GPS PADA SISTEM TELEMETRI MUATAN BALON ATMOSFER
AUTOMATIC DIRECTION CROSS - YAGI ANTENNA BASED ON GPS INFORMATION ON TELEMETRI
SYSTEM ATMOSPHERE BALLON PAYLOAD
Oleh:
Muhammad FurqonNRP. 1103121033
Dosen Pembimbing:
Ali Husein Alasiry, S.T., M.EngNIP. 197310272000031001
Hendhi Hermawan, S.STNIP. 2000000074
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKADEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYASURABAYA
2015
i
PROYEK AKHIR
PENGARAHAN OTOMATIS ANTENA CROSS-YAGI BERBASIS INFORMASI GPS PADA SISTEM TELEMETRI MUATAN
BALON ATMOSFER Oleh:
Muhammad FurqonNRP. 1103121033
Proyek akhir ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A.md)
diPoliteknik Elektronika Negeri SurabayaDisetujui dan disahkan pada 2015
Oleh :
ii
Dosen Pembimbing PA :
1.
Ir. Rika Rokhana, MT.NIP. 19690905.199802.2.001
2.
Hendhi Hermawan, S.ST
NIP. 2000000074
Dosen Penguji TPPA :
1.
Taufiqurrahman, S.ST, MTNIP. 198309202008121001
2.
Ir. Kemalasari, MT.
NIP. 196303142000032001
3.
Santi Anggraini, ST, MT
NIP. 1976101120021220001
Dosen Pembimbing PA :
1.
Ir. Rika Rokhana, MT.NIP. 19690905.199802.2.001
2.
Hendhi Hermawan, S.ST
NIP. 2000000074
Dosen Penguji TPPA :
1.
Taufiqurrahman, S.ST, MTNIP. 198309202008121001
2.
Ir. Kemalasari, MT.
NIP. 196303142000032001
3.
Santi Anggraini, ST, MT
NIP. 1976101120021220001
Dosen Pembimbing PA :
1.
Ir. Rika Rokhana, MT.NIP. 19690905.199802.2.001
2.
Hendhi Hermawan, S.ST
NIP. 2000000074
Dosen Penguji TPPA :
1.
Taufiqurrahman, S.ST, MTNIP. 198309202008121001
2.
Ir. Kemalasari, MT.
NIP. 196303142000032001
3.
Santi Anggraini, ST, MT
NIP.
Dosen Pembimbing PA :
1.
Ali Husein Alasiry, S.T., M.EngNIP. 197310272000031001
2.
Hendhi Hermawan, S.ST.NIP. 2000000074
Dosen Penguji PA :
1.
Legowo Sulistijono S.ST., M.Sc.NIP. 19651122.199103.1.005
2.
Ronny Susetyoko S.Si., M.Si.NIP. 19711211.199501.1.001 3.
Retno Sukmaningrum S.T,. M.T.NIP. 19700617.199903.2.001
Mengetahui,Ketua Prodi D3 Teknik Elektronika
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
2.1 Ir. Moch. Rochmad, MT.
NIP. 196203041991031002
ABSTRAK
Setiap tahunnya Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) mengadakan sebuah Kompetisi Muatan Balon Atmosfer (KOMBAT),dimana penilaian bergantung dari kemampuan pengujian sistem pengukuran atmosfer berbasis telemetri dengan ketinggian 10 kilometer. Untuk bisa berkomunikasi dengan ketinggian hingga 10 kilometer, dibutuhkan suatu antena yagi yang berfungsi untuk memperkuat sinyal yang dipancarkan oleh MBA (Muatan Balon Atmosfer). Karena MBA bergerak dan selalu berubah posisi maka antena pun akan menerima sinyal dengan kekuatan yang berbeda-beda. Hal tersebut berpengaruh pada kestabilan akses informasi yang didapat oleh GCS (Ground Control Station). Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dibutuhkan automatic finder untuk sebuah antena yang fungsinya untuk mengarahkan antena agar selalu dapat mengarah pada titik referensinya. Karena pada kondisi seperti itu antena dituntut agar selalu dapat menerima dan memancarkan informasi dengan baik. Antena akan terus bergerak seiring dengan berubahnya posisi dari MBA. Automatic finder adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengarahkan suatu antena secara otomatis ke posisi ideal atau titik referensi suatu antena. Pada dasarnya automatic finder terdiri atas motor yg menggerakan antena sesuai kontrol dari input yang diberikan. Sehingga antena bergerak berdasarkan suatu input tersebut. Contohnya pada tugas akhir ini, input yang diberikan berupa koordinat dari modul GPS. Dalam perancangannya sistem ini menggunakan mikrokontroller atmega16, motor DC sebagai penggerak, dan gps sebagai penentu posisi muatan.
iii
Kata kunci : automatic finder, mikrokontroller, antena,GPS
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK......................................................................................iii
DAFTAR ISI................................................................................v
DAFTAR GAMBAR...................................................................vi
DAFTAR TABEL.......................................................................vii
A. JUDUL.................................................................................1
B. PENDAHULUAN................................................................1
C. PERUMUSAN MASALAH.................................................1
Rumusan Masalah.....................................................................1
Batasan Masalah.......................................................................2
D. TINJAUAN PUSTAKA.......................................................2
E. TUJUAN PROYEK AKHIR................................................3
H. JADWAL PELAKSANAAN..............................................10
I. PERSONALIA PROYEK AKHIR.....................................11
J. ANGGARAN DANA.....................................................12
K. DAFTAR PUSTAKA.........................................................13
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Gambaran umum sistem.........................................................5Gambar 2. Blok diagram sistem...............................................................6Gambar 3. Pengarah antena otomatis tampak belakang...........................7Gambar 4. Pengarah antena otomatis tanpa antena..................................8Gambar 5. Pengarah antena otomatis tampak samping kiri.....................8Gambar 6. Pengarah antena otomatis tampak samping kanan.................9Gambar 7. Pengarah antena otomatis tampak atas...................................9Gambar 8. Diagram alir prosedur penelitian..........................................10
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Jadwal Pelaksanaan……………………………………13Tabel 2. Anggaran dana…………………………………………14
vii
viii
BAB IPENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dalam rangka penelitian teknologi sains dan teknologi atmosfer, Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) mengadakan sebuah Kompetisi Muatan Balon Atmosfer (KOMBAT). KOMBAT bertujuan untuk meningkatkan kesadaran masyarakat terhadap ilmu pengetahuan dan teknologi kedirgantaraan. Selain itu, Kompetisi ini juga menjadi sarana untuk mengenalkan kepada masyarakat tentang sains dan teknologi atmosfer. Kegiatan ini sekaligus juga menjadi wadah bagi generasi muda dalam meningkatkan kemampuan pengujian sistem pengukuran atmosfer berbasis telemetri dengan ketinggian 10 kilometer [1].
Untuk bisa berkomunikasi dengan ketinggian hingga 10 kilometer, dibutuhkan suatu antena yagi yang berfungsi untuk memperkuat sinyal yang dipancarkan oleh MBA (Muatan Balon Atmosfer).Karena MBA bergerak dan selalu berubah posisi maka antena pun akan menerima sinyal dengan kekuatan yang berbeda-beda. Hal tersebut berpengaruh pada kestabilan akses informasi yang didapat oleh GCS (Ground Control Station).
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dibutuhkan pengarah antena otomatis yang fungsinya untuk mengarahkan antena agar selalu dapat mengarah pada titik referensinya. Karena pada kondisi seperti itu antena dituntut agar selalu dapat menerima dan memancarkan informasi dengan baik. Antena akan terus bergerak seiring dengan berubahnya posisi dari MBA.
Pengarah otomatis adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengarahkan suatu antena secara otomatis ke posisi ideal atau titik referensi suatu antena. Pada dasarnya pengarah otomatis terdiri atas motor yg menggerakan antena sesuai kontrol dari input yang diberikan. Sehingga antena bergerak berdasarkan suatu input
1
tersebut. Contohnya pada tugas akhir ini, input yang diberikan berupa koordinat dari modul GPS.
1.2 TUJUAN PROYEK AKHIR
Merencanakan dan merealisasikan alat berupa pengarah otomatis antena yang akan digunakan pada sistem telemetri muatan balon atmosfer.
1.3 PERUMUSAN MASALAH
Adapun permasalahan yang dibahas dalam proyek akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Mengolah data dari sensor GPS untuk menentukan sudut elevasi dan azimut.
2. Mengontrol gerak motor DC sesuai dengan sudut elevasi dan azimut.
3. Membuat pengarah antena ottomatis dapat bergerak secara realtime.
4. Mengintegrasikan hardware dan software untuk membuat alat yang sesuai dengan output yang diinginkan.
1.4 BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah yang dibuat agar dalam pengerjaan proyek akhir ini dapat berjalan dengan baik adalah :
1. Pengujian fungsionalis alat maksimal pada jarak 1 Kilometer dengan ketinggian payload maksimal 2 meter.
2. Fungsi alat adalah bergerak secara realtime agar payload bisa terjangkau oleh radiasi antena.
2
1.5 METODE PROYEK AKHIR
Metodologi dalam pembuatan proyek akhir ini melalui beberapa tahap seperti terlihat pada gambar 1.1 berikut :
Gambar 1.1 Metodologi Pengerjaan
3
1.5.1 Pemahaman Materi
Pada tahap ini dilakukan upaya memahami materi dari beberapa literatur yang digunakan baik berupa buku, website atau jurnal ilmiah tentang Global Positioning Satellite (GPS), mikrokontroler, Antena Cross-Yagi, Pencarian sudut azimuth dan elevasi dan lain-lain yang dapat membantu penyelesaian proyek akhir ini.
1.5.2 Perancangan Sistem
Pada tahap ini yang dilakukan adalah membuat perancangan hardware meliputi minimum sistem ATMega 16, ATMega 128. Perancangan software yaitu menyusun algoritma pencari sudut azimuth dan elevasi dan menampilkan informasi lainnya pada computer dengan komunikasi serial.
1.5.3 Pembuatan Program
Pada tahap ini yang dilakukan adalah membuat program parsing data dari GPS hingga bisa ditransformasikan kedalam bentuk koordinat kartesian (x-y) sehingga dapat diolah menjadi satuan panjang, dan sudut yang akan digunakan untuk penentuan sudut azimuth dan elevasi.
1.5.4 Pengujian dan analisa Sistem
Pada tahap ini dilakukan uji coba program untuk mengetahui hasil dari hardware maupun software yang telah dibuat serta melakukan perbaikan apabila terjadi kesalahan pada hardware maupun software.
1.5.5 Analisa Hasil
Pada tahap terakhir ini dilakukan analisa terhadap hasil program serta mengambil suatu kesimpulan dari hasil uji coba.
4
1.6 SISTEMATIKA PEMBAHASAN
Sistematika pembahasan dalam penyusunan buku proyek akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan sasaran, metodologi, serta sistematika pembahasan dari proyek akhir ini.
BAB II : TEORI PENUNJANGBab ini membahas mengenai teori-teori yang berkaitan dengan penyelesaian proyek akhir, yang didapatkan dari berbagai macam buku serta sumber-sumber terkait lainnya yang berhubungan dengan pembuatan proyek akhir ini.
BAB III : PERENCANAAN DAN PERANCANGAN SISTEMBab ini dibuat untuk menjelaskan tentang tahapan-tahapan dalam merancang dan membuat perangkat keras, perangkat lunak dan mekanik serta menjelaskan algoritma software, dalam hal ini berupa algoritma perhitungan sudut antara dua titik point GPS yang menjadi pokok dalam proyek akhir ini.
BAB IV : ANALISA HASIL PENGUJIAN
Bab ini dibuat untuk menyajikan tentang hasil pengujian – pengujian yang telah dilakukan terkait proyek akhir, baik pengujian parsial, maupun penguian sistem yang telah dibuat. Penyajian data ini dapat berupa table, grafik, diagram, maupun uraian serta analisis.
5
BAB V : PENUTUPBab ini dibuat sebagai bab penutup dimana pengambilan kesimpulan dari analisis dan hasil pengujian yang perlu dicatat untuk dapat digunakan dalam pengembangan lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA : Pada bagian ini berisi tentang referensi-referensi yang telah dipakai oleh penulis sebagai acuan dan penunjang serta parameter yang mendukung penyelesaian proyek akhir ini baik secara praktis maupun teoritis.
6
BAB IIDASAR TEORI
2.1 Segitiga Bola
Konsep segitiga bola merupakan konsep untuk menentukan posisi benda langit di bola langit pada suatu saat dari muka bumi. Demikian pula permasalahan arah dan jarak suatu tempat di muka bumi dapat ditentukan oleh aplikasi segitiga bola, karena bumi dapat dianggap berbentuk bola.
Sebelum membahas mengenai segitiga bola secara detail sebaiknya pemahaman mengenai ilmu ukur bidang datar khususnya segitiga datar harus dikuasai terlebih dahulu.
Mengingat latar belakang penguasaan Matematika peserta Diklat Hisab Rukyat yang rata-rata masih perlu pemantapan khususnya penguasaan ilmu ukur (baik segitiga di bidang datar, terlebih lagi segitiga bola) maka perlu diberikan materi pengenalan Segitiga Datar dan Segitiga Bola.[2]
2.2 Segitiga Datar
Segitiga Datar adalah nama suatu bentuk yang dibuat dari tiga sisi yang berupa garis lurus dan tiga sudut. Matematikawan Euclid yang hidup sekitar tahun 300 SM menemukan bahwa jumlah ketiga sudut di suatu segi tiga adalah 180 derajat. Hal ini memungkinkan kita menghitung besarnya salah satu sudut bila dua sudut lainnya diketahui. Macam- macam segitiga Datar.
• Segitiga sama sisi adalah segitiga yang ketiga sisinya sama panjang. Sebagai akibatnya semua sudutnya juga sama besar, yaitu 60o.
• Segitiga sama kaki adalah segitiga yang dua dari tiga sisinya sama panjang. Segitiga ini memiliki dua sudut yang sama besar.
• Segitiga siku-siku adalah segitiga yang salah satu sudutnya 90 7
• Segitiga sembarang adalah segitiga yang ketiga sisinya berbeda panjangnya atau segitiga yang besar ketiga sudutnya berbeda.
Gambar 2.1 Macam-macam Segitiga[2]
Menurut besar sudutnya, maka segitiga di bagi menjadi :
• Segitiga siku-siku adalah segitiga yang besar sudut terbesarnya sama dengan 90o. Sisi di depan sudut 90o disebut hipotenusa atau sisi miring.
• Segitiga lancip adalah segitiga yang besar sudut terbesarnya < 90o
• Segitiga tumpul adalah segitiga yang besar sudut terbesarnya > 90o
Perhatikan gambar 2.2 di bawah ini :
C Pada segitiga ABC di samping terlihat
b a a = sisi di depan sudut A
b = sisi di depan sudut B
A c B c = sisi di depan sudut C
Gambar 2.2 Segitiga Datar[2]
8
Untuk menentukan panjang sisi atau besar sudut suatu segitiga dapat dibantu dengan aturan Sinus maupun aturan Cosinus.
• Aturan Sinus.
• Aturan Cosinus : a2 = b2 + c2 – 2bc cos A b2 = a2 + c2 – 2ac cos B c2 = a2 + b2 – 2ab cos C
Dengan aturan Sinus atau aturan Cosinus kita dapat menentukan besar salah satu sudut bila dua sisi diketahui dan sebuah sudut yang berhadapan dengan salah satu sisi yang telah diketahui tadi, atau kita dapat menentukan besar salah satu sisi bila dua sudut diketahui dan salah satu sisi dihadapan salah satu sudut tersebut.
Disamping itu kita juga dapat menentukan luas segitiga dengan rumus :
L = ab sin C
L = ac sin B bila diketahui dua sisi dan satu sudut
L = bc sin A
atau
L = dengan s =
9
2.3 Segitiga Bola
Segitiga bola adalah merupakan bagian permukaan bola yang dibatasi oleh tiga busur yang masing-masing merupakan lingkaran-lingkaran besar dari bola bumi.
Tiga buah lingkaran besar sembarang pada sebuah bola akan berpotongan pada tiga buah titik, dan membentuk sebuah segitiga bola. Segitiga bola tersebut memiliki sisi-sisi berupa tali busur banyaknya 3 buah dan seperti segitiga lainnya juga mengandung 3 buah sudut.
Berbeda dengan segitiga linier atau segitiga biasa yang kita kenal, memiliki 3 sudut dalam satuan derajat busur dan 3 sisi berbentuk garis yang berdimensi panjang seperti meter atau sentimeter, pada segitiga bola seluruh elemennya hanya dalam satuan derajat busur semata, karena hanya memiliki 3 sudut dan 3 sisi berbentuk busur atau lengkungan bagian dari sebuah lingkaran pada bola langit atau bola bumi.
Gambar 2.3 Segitiga Bola[2]
Rumus Sinus
= = ----------------- (1)
10
Rumus Cosinus
Cos a = Cos b Cos c + Sin b Sin c Cos A… ...(2)
Cos b = Cos a Cos c + Sin a Sin c Cos B ….. (3)
Cos c = Cos a Cos b + Sin a Sin b Cos C ….. (4)
Masukan pers (4) ke dalam pers (3) maka diperoleh :
Cos b = Cos a (Cos a Cos b + Sin a Sin b Cos C) + Sin a Sin c Cos B
Cos b = Cos2 a Cos b + Cos a Sin a Sin b Cos C + Sin a Sin c Cos B
Cos b – Cos2 a Cos b = Cos a Sin a Sin b Cos C + Sin a Sin c Cos B
Cos b (1- Cos2 a) = Cos a Sin a Sin b Cos C+ Sin a Sin c Cos B
Bila Sin2 a = 1 - Cos2 a maka
Cos b Sin2 a = Cos a Sin a Sin b Cos C + Sin a Sin c Cos B
Kedua ruas di bagi dengan Sin a Sin b
Bila = Cotg b, maka
11
Cotg b Sin a = Cos a Cos C +
12
2.4 GPS (Global Positioning System)
Global Positioning System (GPS) merupakan system koordinat global yang dapat menentukan koordinat posisi benda dimana saja di bumi baik koordinat lintang bujur, maupun ketinggiannya [6]. Teknologi ini sudah menjadi standar untuk digunakan pada dunia pelayaran dan penerbangan di dunia. Bahkan sekarang telah popular digunakan dalam bidang militer (keamanan Negara).
Sistem GPS ini terbagi dalam 3 segmen yaitu :a. Segmen Angkasa
Terdiri dari 24 satelit yang beroperasi dalam 6 orbit pada ketinggian 20.200 km dan Inklinasi 55 derajat dengan periode 12 jam (satelit akan kembali ke titik ang sama dalam 12 jam). Satelit tersebut memutari orbitnya sehingga minimal ada 6 satelit ang dapat dipantau pada titik manapun di bumi ini. Satelit tersebut mengirimkan posisi dan waktu kepada pengguna seluruh dunia. Lihat ilustrasi pada gambar 2.1 berikut :
Gambar 2.2 Orbit satelit GPS mengelilingi bumihttp://www.geek.com/wp-content/uploads/2011/09/gps_satellites.jpg
b. Segmen Kontrol / PengendaliTerdapat pusat pengendali utama yang terdapat di Colorado
springs dan 5 stasiun pemantau lainnya dan 3 antena yang tersebar 13
di bumi ini. Stasiun pemantau memantau semua satelit GPS dan mengumpulkan informasinya. Stasiun pemantau kemudian mengirimkan informasi tersebut kepada pusat pengendali utama yang kemudian melakukan dikoreksi dan dilakukan pemutakhiran dan dikirim ke satelit GPS.
c. Segmen PenggunaPada sisi pengguna dibutuhkan penerima GPS (selanjutnya kita
sebut perangkat GPS) yang biasanya terdiri dari dari penerima prosessor, dan antenna sehingga memungkinkan kita dimanapun kita berada di muka bumi ini (tanah, laut, udara) dapat menerima sinyal dari satelit GPS dan kemudian menghitung posisi, kecepatan, dan waktu.
2.4.1 Cara Kerja GPS
Setiap satelit GPS memancarkan sinal – sinyal gelombang mikro. GPS receiver menggunakan sinyal satelit ang diterima untuk melakukan triangulasi posisi dengan cara mengukur lama perjalanan waktu sinyal dikirimkan dari satelit, kemudian mengalikannya dengan kecepatan cahaya untuk menentukan secara tepat berada jauh dirinya dari satelit[6].
Gambar 2.3. Proses triangulasi posisi GPS
http://www4.picturepush.com/photo/a/4992757/640/4992757.jpg
14
Dengan mengunci minimum 3 dari satelit yang berbeda (gambar 2.3), maka GPS receiver dapat menghitung posisi tetap sebuah titik yaitu koordinat posisi lintang (latitude) dan bujur (longitude). Penguncian sinyal satelit ang ke-4 membuat pesawat penerima GPS dapat menghitung posisi ketinggian titik tersebut terhadap muka laut (altitude).
GPS receiver akan terus menjaga dan mengunci sinyal satelit ang diperlukan untuk melakukan triangulasi secara bersama dan parallel. Dengan system ini, informasi navigasi yang diterima akan selalu up to date.
GPS receiver juga akan terus mencari sinyal satelit sehingga mendapat 10 – 12 sinyal satelit sekaligus. Tambahan channel sinyal satelit ini dapat diolah sehingga data koordinat ang diperoleh akan lebih terpercaya serta akurasinya lebih baik.
Format Data Keluaran GPS sebanyak lima jenis yaitu NMEA 0180, NMEA 0182, NMEA 0183, AVIATION, dan PLOTTING. Format data tersebut ditetapkan oleh NMEA (National Maritime Electronic Association) dan data tersebut dapat dikoneksikan ke computer melalui port komunikasi serial dengan menggunakan kabel RS-232.
Data keluaran yang digunakan adalah format data NMEA 0183 berbentuk kalimat (string) yang merupakan rangkaian karakter ASCII 8 bit. Setiap kalimat diawali dengan satu karakter ‘$’, dua karakter Talker ID, tiga karakter sentence ID, dan diikuti oleh data fields yang masing – masing dipisahkan oleh koma serta diakhiri oleh optional checksum dan karakter carriage return/line feed (CR/LF).
2.4.2 GPS (Global Positioning System) SKM53
Gambar 2.4 GPS SKM53 module
15
http://ecoarte.info/ecoarte/wpcontent/uploads/2013/03/6100823449_17dbe265fd_z.jpg
GPS SKM53 adalah modul embedded yang tertanam GPS antenna yang memungkinkan navigasi kinerja tinggi[7]. Hal ini didasarkan pada fitur performa tinggi dari Mediatek 3327 single-chip arsitektur, dengan sensitifitas gain -165dBM sehingga cakupan area pelacakan meluas seperti daerah perkotaan dan lingkungan dengan pepohonan lebat. Berikut spesifikasi dari GPS SKM53:
Tabel 2.1. Spesifikasi GPS SKM53 [7]
GPS receiverReceiver Type L1 frequency band, C/A code, 22
Tracking/66 Acquisition-ChannelSensitivity Tracking
Acquisition-165dBm-148dBm
Acquisition Time PositionVelocityTiming (PPS)
3.0m 3D RMS without SA 0.1m/s without SA 60ns RMS
Power Consumtion Cold StartWarm StartHot StartRe-Acquisition
36s33s1s<1s
Navigation Data Update Rate
TrackingAcquisitionSleep/Standby
<30mA @3.0V40mA @3.0VTBD
Power ConsumptionVCC 5V ± 5%Current 55mA (Typical)EnvironmentOperating Temperature 40 ~ +85 ºC (w/o backup battery)Storage Temperature 40 ~ +125 ºCHumidity ≤ 95%
16
2.4.3 Protokol NMEA 0183
Data keluaran dari GPS SKM53 adalah format data NMEA 0183 berbentuk kalimat (string) yang merupakan rangkaian karakter ASCII 8bit. Setiap kalimat diawali dengan karakter ‘$’ dua karakter Talker ID (GP), tiga karakter Sentence ID (xxx) dan diikuti oleh data fields yang masing – masing dipisahkan oleh koma serta diakhiri oleh optional checksum dan karakter carriage return/line feed (CR/LF) [3]. GPS SKM53 support dengan beberapa macam NMEA 0183 data yaitu :
Tabel 2.2 Protokol NMEA DataNMEA 0183 Data Sentence ID
Deskripsi
GGA Global Positioning System Fixed DataGLL Geographic Position – Latitude / LongitudeGSA GNSS DOP and active satellitesGSV GNSS satellite in viewRMC Recommended Minimum Specific GNSS dataVTG Course over ground and ground speedZDA Time and Date
Pada proyek ini, jenis NMEA yang digunakan adalah GGA data. Contoh frame protocol GGA data sebagai berikut :
Tabel 2.3 Protokol GGA DataContoh Data Satuan Deskripsi
Message ID $GPGGA Header protocol GGAUTC Time 083559.00 Hhmmss.ssLatitude 3723.2457 Ddmm.mmmmN/S Indicator N N=Utara S=SelatanLongitude 12158.3416 Ddmm.mmmmE/W Indicator W E=Timur W=Barat
Contoh Data Satuan DeskripsiPosition Fix Indicator
1 0: data tidak valid1: GPS SPS mode2: DPGS mode3: GPS PPS mode
17
Satellite Used 07 Mulai dari 0-12 satelitContoh Data Satuan Deskripsi
HDOP 1.0 Horisontal Dilution of Precission
MSL Altitude 9.0 Meter Ketinggian dari lautUnits M MeterGeoids Separation Meter Separation from geoids
can be bankUnits M MeterAge of Diff. Corr detikDiff.Ref.Station.ID 0000 Null fields when DGPS
is not usedChecksum *18 Null fields when DGPS
is not used<CR><LF> Penanda terakhir data
ASCII 12, ASCII 10
Untuk data fix indicator merupakan parameter penentu apakah lokasi telah tertangkap oleh satelit atau belum, ada 4 jenis data fix indicator antara lain :
1. Data fix indicator= 0Menunjukkan bahwa satelit belum menangkap keberadaan lokasi GPS.
2. Data fix indicator= 1GPS SPS mode menunjukkan satelit telah menangkap keberadaan lokasi GPS.
3. Data fix indicator=2DGPS SPS Mode, menunjukkan satelit telah menangkap keberadaan lokasi GPS dengan akurasi telah diperkuat.
4. Data fix indicator=3GPS PPS mode posisi ang sangat akurat dengan 2 frekuensi kerja. Kedua frekuensi mengandung kode sinyal mulai dengan pesan data yang dienkripsi dan disediakan untuk pengguna yang berwenang.
18
A. TINJAUAN PUSTAKA
3. Penelitian yang pernah dilakukan
Perkembangan teknologi roket indonesia telah
berkembang dari waktu ke waktu. Dimulai dari penemuan roket
pertama, hingga saat ini muncul gagasan tentang Muatan Balon
Atmosfer (MBA). Inovasi-inovasi yang dikhususkan untuk
perkembangan penelitian Balon Atmosfer,khususnya dalam bidang
telemetri sudah pernah dibuat di Indonesia. Ada beberapa inovasi
yang membahas tentang telemetri tersebut, yaitu:
- Algoritma deteksi sudut azimut dan elevasi roket
menggunakan sembilan antena array Yagi-Uda. oleh Satria
Gunawan Zain, dkk. Universitas Gadjah Mada.
- Desain dan implementasi automatic finder untuk pengarahan
antena berbasis gps modul dan mikrokontroller ATMega
8535. oleh Muhammad Mufthi Awaludin, dkk. IT
Telkom,Bandung.
Dua inovasi di atas menjadi referensi dibuatnya pengarah
otomatis untuk pengarahan antena cross-yagi berbasis informasi
gps .
4. Teori penunjang
- Sensor
19
Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk merubah
suatu besaran fisis menjadi besaran listrik tertentu. Sensor
yang digunakan dalam sistim ini adalah GPS dan Potensio.
GPS adalah sensor digital yang dapat mengukur koordinat
suatu wilayah sesuai dengan koordinat satelit yang
diterimanya. Memiliki tingkat stabilitas yang baik serta fitur
kalibrasi yang akurat.
- Aktuator
Motor DC (direct current) adalah peralatan
elektromekanik dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga
listrik menjadi tenaga mekanik yang desain awalnya
diperkenalkan oleh Michael Faraday lebih dari seabad yang
lalu.[2]
- Kontroler
Sistem ini menggunakan pengendali berskala mikro
yaitu mikrokontroller AVR Atmega16 yang memiliki fitur
PWM (Pulse Width Modulation) yang jumlahnya cukup
untuk mengendalikan aktuator yang di pakai pada sistim.
Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang
mempunyai input dan output serta kendali dengan program
yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja
mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.
Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer
fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung
20
sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori
program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.
Aktuator yang akan dikontrol oleh mikrokontroller ialah
sejumlah 3 buah motor DC yang masing- masing
dihubungkan terlebih dahulu dengan rangkaian tembahan
berupa driver H-Bridge.
- Antena
Antena adalah elemen sistem komunikasi radio yang
berfungsi untuk mentransfer energi listrik ke bentuk radiasi
elektromagnetik melalui udara dan sebaliknya untuk
menerima radiasi elektromagnetik di udara ke bentuk sinyal
listrik. Antena merupakan perangkat perantara antara saluran
transmisi dan udara, maka antena harus mempunyai sifat
yang sesuai (MATCH) dengan saluran pencatunya. Saat ini
untuk komunikasi antena merupakan suatu sistem yang
penting dan merupakan perangkat yang berperan penting
dalam penyampaian informasi dalam sistem informasi. [3]
Dari fungsinya antena dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :
1. Antena pemancar broadcast untuk memancarkan
sinyal ke area yang sangat luas.
2. Antena komunikasi point-to-point untuk mentransfer
sinyal dari satu tempat ke tempat yang lain.
3. Antena penerima yang difungsikan untuk menerima
sinyal.
21
Antena yang digunakan pada proyek akhir ini adalah jenis antena
penerima dengan spesifikasi frekuensi antena adalah 433Mhz.
B. KONTRIBUSI PROYEK AKHIR
Manfaat yang akan diperoleh pada pembuatan sistem ini antara
lain:
1. Manfaat untuk Pens
Alat ini bisa digunakan untuk keperluan lomba yang
rutin diadakan oleh lapan setiap tahunnya, yaitu
KOMBAT (Kompetisi Muatan Balon Atmosfer ).
2. Manfaat dalam bidang IPTEK
Alat ini bisa digunakan untuk keperluan
pengembangan ilmu pengetahuan dalam bidang
teknologi atmosfer.
C. JADWAL PELAKSANAAN
Kegiatan PA ini akan berlangsung selama ± 6 bulan.
Jadwal pelaksanaan kegiatan proyek akhir yang meliputi kegiatan-
kegiatan persiapan, perencanaan, implementasi dan penyusunan
laporan proyek akhir disusun sebagai berikut:
Tabel 1. Jadwal Pelaksanaan
No. Kegiatan Bulan Ke-
22
I II III IV V VI
1. Studi literatur mengenai
PA
2. Perancangan sistem
Hardware dan Software
3. Pembuatan desain
rangkaian elektronik
4. Pembuatan hardware
5. Pembuatan software
6. Pengujian dan
penyempurnaan hardware
dan software
7. Penggabungan keseluruhan
sistem
8. Pengujian dan
penyempurnaan sistem
9. Pengambilan dan analisa
data sistem
10. Pembuatan laporan akhir
D. DAFTAR PUSTAKA
[1] http://lapan.go.id/index.php/subblog/read/2014/442/Lapan-
Gelar-Kompetisi-Muatan-Balon-Atmosfer/berita diakses
pada tanggal 11 oktober 2014/12:53
23
[2] Pitowarno, Endra. 2004. Robotika, Desain, Kontrol dan
Kecerdasan Buatan. Andi Ofset.
[3] Mufthi, Muhammad Awaludin. Desain dan implementasi
automatic finder untuk pengarahan antena berbasis gps
modul dan mikrokontroller ATMega 8535. IT
Telkom.Bandung.
[4] http://digiwarestore.com/dw.php?p=search_result diakses
pada 12 januari 2015
[5] http://id.aliexpress.com/item/Single-TTL-3DRobotics-
3DR-Radio-Telemetry-Kit-433Mhz-for-APM-
APM2/616459199.html diakses 12 januari 2015
24