Perancangan OBDH (On-Board Data Handling) Untuk Pengukuran Parameter Atmosfer Dan Pencitraan Udara

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi muatan balon atmosfer adalah salah satu teknologi yang banyak dikembangkan oleh negara-negara maju sekarang ini. Dimana teknologi ini banyak digunakan oleh suatu negara sebagai acuan dalam menentukan perkiraan cuaca yang akan terjadi disuatu wilayah di negara tersebut. Dan selain itu, Pemanfaatan teknologi muatan balon atmosfer ini banyak digunakan oleh para peneliti khususnya pada bidang sains atmosfer contohnya seperti lembaga yang ada di Indonesia yaitu LAPAN. Lembaga ini setiap tahunnya selalu menerbangkan sebuah balon udara yang membawa suatu muatan yang akan mengukur kondisi atmosfer di wilayah- wilayah tertentu di Indonesia. Namun lembaga LAPAN sendiri belum memiliki muatan yang di produksi sendiri. Oleh karena itu upaya yang dilakukan oleh lembaga LAPAN, memberikan kesempatan bagi mahasiswa untuk membuat sebuah inovasi muatan untuk pengukuran parameter atmosfer melalui dengan diadakannya kompetisi muatan balon atmosfer 2015 (KOMBAT 2015). Dan dengan kompetisi ini, diharapkan menjadi dasar upaya agar dapat mewujudkan bangsa yang mandiri dengan salah satunya melalui usaha menumbuhkan rasa cinta terhadap teknologi kedirgantaraan khususnya teknologi sains atmosfer .

Pentingnya teknologi muatan balon atmosfer ini, maka kita harus mempunyai kemauan untuk menumbuhkan rasa ingin tahu terhadap bidang sains atmosfer, terutama pada teknologi muatan balon atmosfer itu sendiri. Mulai dari medesain rancangan muatan, pemilihan sensor yang akan digunakan, pengujian fungsional muatan tersebut sampai dapat di uji terbangkan.

Muatan balon atmosfer adalah sebuah alat dimana didalamnya terdapat beberapa sensor khusus yang hanya untuk mengukur kondisi parameter atmosfer. Muatan ini akan diangkat oleh balon udara yang berisi gas helium agar dapat mengangkat muatan sampai dengan ketinggian tertentu. Dan pada saat diketinggian

2

itulah data-data dari kondisi atmosfer akan direkam dan dikirim ke GCS (ground

control station) yang berada dibumi.

Adapun penelitian yang akan dilakukan pada tugas akhir ini yaitu akan memfokuskan pada pembuatan alat untuk pengukuran parameter atmosfer dan juga dapat melakukan pencitraan atmosfer secara OBDH (On-Board Data Handling).

OBDH ini memiliki fungsi untuk melakukan pengolahan data yang diterima dari sensor-sensor yang tertanam didalamnya dan data tersebut akan dikirim ke GCS

(Ground Control Station) melalui telemetri.

Pada OBDH sendiri terdapat perangkat keras dan juga perangkat lunak yang harus dirancang berdasarkan fungsinya agar OBDH tersebut dapat digunakan dengan baik. Perangkat keras yang akan dirancang haruslah dapat berfungsi secara optimal agar dapat mengolah data dengan baik dan juga dari sisi perangkat lunak, perangkat lunak tersebut dirancang agar OBDH dapat saling berkomunikasi sehingga dapat membantu OBDH dalam mengolah data yang telah diproses sebelumnya sehingga dapat menjadi informasi yang dapat dibaca oleh pengguna.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun beberapa rumusan masalah yang dibuat yaitu diantaranya : 1. Bagaimana merancang OBDHmampu :

 Mengukur temperatur, kelembaban, tekanan, dan kecepatan angin.

 Mengambil gambar atau foto pada kondisi ketinggian tertentu.

 Mengukur profil atmosfer hingga jarak ketinggian kurang lebih 10 Km diatas permukaan laut.

2. Bagaimana Perancangan desain algoritma yang cocok untuk OBDH. 3. Bagaimana cara agar OBDH dapat mengirimkan data sensor dan gambar

dengan komunikasi data berbasis telemetri dengan menggunakan gelombang radio di frekuensi UHF (433-438Mhz).

4. Bagaimana cara agar berat muatan tidak melebihi 200 gr (sudah termasuk kemasan, antenna, kamera dan baterai) dan dimensi muatan tidak melebihi 4000 cm3 sesui dengan peraturan rule book KOBAT 2015.

3

1.3 Maksud dan Tujuan

Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk merancang sebuah OBDH (On-Board

Data Handling) yang berfungsi melakukan pengolahan data dari kondisi di

atmosfer mulai dari persiapan, uji fungsional komponen, uji komunikasi, sampai penerbangan alat menggunakan balon udara. Perancangan ini dimaksudkan untuk memenuhi persyaratan untuk kelulusan jenjang studi S1.

Adapun rincian dari tujuan tersebut adalah sebagai berikut.

1. Merancang sistem OBDH yang didalamnya terpasang komponen pengukuran data (sensor), pengolah data (mikrokontroller), komunikasi data ( radio), dan catu daya (baterai).

2. Dengan OBDH ditujukan untuk dapat melakukan pengukuran kondisi parameter atmosfer dan juga pencitaraan udara.

3. Melakukan pengiriman data hingga ketinggian kurang lebih 10 Km diatas permukaan laut.

4. Membangun Software Ground Station menggunakan aplikasi Microsoft

Visual Studio 2013 dengan kemampuan:

a. Dapat berkomunikasi dengan muatan

b. Dapat menampilkan hasil data yang diolah dan dibuat menjadi suatu informasi data dalam format angka ataupun grafik.

1.4 Batasan Masalah

Adapaun batasan masalah yang dibuat untuk pembuatan tugas akhir ini, yaitu diantaranya :

1. Muatan hanya dapat mengukur kondisi parameter atmosfer yang diantaranya :

a. Tempratur b. Kelembaban c. Tekanan udara d. Kecepatan angin

4

3. Perangan sistem masih dalam bentuk shield atau komponen pada board

sebagian masih menggunakan socket.

4. Pada saat pengambilan data yang diukur oleh sensor, data yang akan ditampilkan akan berupa data dengan format CSV (Comma Separated

Value).

5. Data gambar yang akan dikirim oleh payload tidak akan serentak namun akan dibagi-bagi menjadi data parsing. Satu data parsing sebesar 16 bit dan banyaknya data parsing yang mampu dikirimkan oleh payload sebanyak 32 data.

6. Pengiriman data atau telemetri menggunakan komunikasi radio dengan menggunakan frequensi (433 – 438 MHz) di LOS (line of sight) atau ruang terbuka tanpa ada penghalang.

7. Sofware GCS dirancang untuk menampilkan data yang dikirim dari payload

menjadi data angka dan grafik.

8. Perancangan sistem yang akan dibuat mengacu pada rulebook KOMBAT 2105.

1.5 Metode Penelitian

Adapun tahapan penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Studi literature

Studi pustaka yang menjelaskan tentang OBDH (On-Board Data

Handling), spesifikasi komponen (Datasheet), serta petunjuk penggunaan

terhadap mikrokontroller dan juga perangkat lunak Visual Studio 2013. 2. Pemilihan dan pengadaan komponen

Melakukan pengamatan terhadap komponen yang akan dipakai, serta memperhitungkan dari segi biaya, dimensi, serta kinerja dari masing-masing komponen tersebut.

3. Pengujian komponen

Pengujian komponen dilakukan dengan beberapa cara untuk setiap komponen yang akan digunakan.

5

4. Perancangan OBDH (On-Board Data Handling )

Perancangan OBDH yang dapat memuat rangkaian catudaya, mikrokontroller, sensor, dan sistem pengiriman data.

5. Perancangan Algoritma OBDH (On-Board Data Handling )

Peracangan algoritma OBDH untuk membuat suatu alur program yang akan ditanamkan kedalam OBDH agar dapat melakukan pengukuran kondisi di Atmosfer dan pengambilan gamar di udara.

6. Pengujian, Analisa, dan Evalusi

 Pengujian fungsi dari masing-masing sensor

 Pengujian telemetri, tracking data GPS, dan pengambilan gambar

 Pengujian terbang dengan mengikuti Kompetisi Muatan Balon Atmosfer (KOMBAT 2015)

7. Pembuatan Laporan

Membuat catatan laporan sebagai data hasil penelitian untuk tugas akhir.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika Penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II : TEORI PENUNJANG

Isi bab ini memaparkan teori penunjang atau dasar yang menjelaskan hal-hal yang berhubungan dengan judul tugas akhir.

BAB III : PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini menjelaskan tentang diagram blok sistem OBDH (

On-Board Data Handling) dan sub sistem lain meliputi perancangan

perangkat keras, perancangan perangkat lunak, dan rancangan mekanik muatan yang akan dibuat.

6

Bab ini membahas tentang hasil pengujian dari sensor atmosfer, kamera, GPS, dan telemetri muatan.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian tugas akhir ini serta saran untuk pengembangannya.

89

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berikut ini adalah kesimpulan yang telah diambil dari hasil pengujian yang dilakukan

1. Hasil perancangan OBDH (On-Board Data Handling ) sudah berhasil dibuat berdasarkan fungsinya. Ini sesuai yang dibutuhkan yaitu dapat mampu mengukur parameter atmosfer, telemetri dengan jarak jauh, dan juga pengambilan data gambar.

2. Jarak pengiriman data dari muatan dengan menggunaka radio 3DR dengan baudrate 9600 di LOS (Line Of Sight ) dapat menempuh jarak sejauh 10.000 meter diatas permukaan laut.

3. Berdasarkan dari fitur OBDH tersebut, penggunaan sistem OBDH lebih baik dari kehandalannya dan juga flesibilitasya dari pada sistem tanpa OBDH.

4. Penggunaan kamera pada saat pengujian terbang belum berhasil, ini dikarenakan pada saat pengujian terbang dilakukan pada saat mengikuti lomba muatan balon atmosfer (KOMBAT) muatan yang ikut terbang sangat banyak dan itu banyak mengakibatkan saling interferensi sinyal antara muatan yang satu dengan yang lain sehingga pada saat pengiriman data gambar selalu pecah.

5. Dari hasil seluruh pengujian, pencapaian untuk alat yang telah dibuat, alat ini telah berhasil sesuai yang diinginkan untuk mengikuti kompetisi muatan balon atmosfer 2015 (KOMBAT 2015). Dan untuk beberapa kondisisi error

atau belum berhasilnya alat ini pada saat pengujian, ini dikarenakan ada beberapa kondisi dimana faktor lingkungan juga akan mempengaruhi kinerja alat ini.

90

5.2 Saran

Adapun saran dari penulis untuk pengembangan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Pada pengolahan data gambar dibuat algoritma error corection agar gambar pada saat terkirim tidak mudah pecah dan juga algoritma pengolahan citra agar kualitas gambar dapat lebih baik lagi.

2. Lebih dipelajari kembali pada teknik pengiriman data menggunakan radio frekuensi 433 Mhz agar tidak mudah saling terinterferensi dengan radio yang sama di frekuensi yang sama.

3. Pada bagian perangkat keras OBDH dibuat full embedded atau semua terintegrasi pada satu board dan tidak dibuat shield lagi.

4. Perancangan hardware OBDH dibuat agar seringan mungkin kembali agar jika ada penambahan komponen lebih mudah terhitung bobot maksimal yang diinginkan.

BIODATA PENULIS

Nama : Sandi Sunandar

Tempat, Tanggal Lahir : Tasikmalaya, 2 September 1991

Agama : Islam

Anak ke : 1 dari 4 bersaudara

Alamat : Jl. Situgede kp. Sukajaya

Kel. Linggajaya Kec. Mangkubumi

Kota Tasikmalaya 46181

Handphone : +6285223407000

E-mail :sandi_sunandar@hotmail.com

Pendidikan : 1997-2004 : SDN Tuguraja 1

2004-2007 : SMPN 4 Tasikmalaya 2007-2010 : SMK DCI Tasikmalaya

2011-2016 : Universitas Komputer Indonesia Kegiatan ekstra akademis : 2011-2012 : Ketua Pipeline Community

2012-2016 :Asisten Pratikum Elektronika Dasar Dan Lanjut

2012-2013 : Anggota ERG Unikom 2013-2015 : Anggota Divisi ERG Unikom

2012 : Ketua Tim Lotech-Bandung Finalis PMW 2014 : Ketua ERGSAT-X2 Finalis KOMBAT 2014 2015 : Ketua ERGSAT-X2 V15 Finalis KOMBAT 2015

Prestasi : 2014-2015 : Beasiswa Rektor

2014 : Penghargaan mahasiswa berprestasi dari BNI (Bank Negara Indonesia)

2015 : Penghargaan mahasiswa berprestasi dari Rektor Universitas Komputer Indonesia

PERANCANGAN OBDH (

ON-BOARD DATA HANDLING

)

UNTUK PENGUKURAN PARAMETER ATMOSFER DAN

PENCITRAAN UDARA

TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada

Program Studi Strata Satu Sistem Komputer di Jurusan Teknik Komputer

Oleh Sandi Sunandar

10211118

Pembimbing Agus Mulyana, M.T

JURUSAN TEKNIK KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

BANDUNG

2016

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... I LEMBAR PERNYATAAN ... II

ABSTRAK ... III

ABSTRACT ... IV KATA PENGANTAR ... V

DAFTAR ISI ... VII DAFTAR TABEL ... XII

DAFTAR GAMBAR ... XIII DAFTAR ISTILAH ... XVI

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Maksud dan Tujuan ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Metode Penelitian ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 5

BAB II ... 7

TEORI PENUNJANG ... 7

2.1 OBDH (On-Board Data Handling) ... 7

2.1.1 Pengukuran Atmosfer ... 7

2.1.2 Pencitraan Udara ... 8

viii

2.2.1 Radio Frekuensi ... 8

2.2.2 Konfigurasi radio ... 8

2.2.3 Gmap (Google Maps) ... 9

2.2.4 Antena Cross Dipole... 10

2.3 Komunikasi Data ... 12

2.3.1 Komponen Komunikasi Data ... 12

2.3.2 Metoda Pengiriman Data ... 13

2.3.3 Format Data CSV (Comma Separated Values) ... 14

2.4 Perangkat Keras ... 14

2.4.1 Arduino ... 14

2.4.2 Sensor Cuaca ( Weather Sensor ) ... 15

2.4.3 Camera Serial ... 18

2.4.4 GPS ( Global Positioning System ) ... 19

2.4.5 Radio Frekuensi 3DR 433MHz ... 19

2.5 Perangkat Lunak ... 21

2.5.1 Microsoft Visual Studio 2013 ... 21

2.5.2 Arduino IDE ... 23

2.5.3 Aplikasi 3DR Config ... 25

2.5.4 Aplikasi U-Center ( U-Blok ) ... 27

BAB III ... 30

PERANCANGAN SISTEM ... 30

3.1 Prosedur Kerja Yang Dilakukan OBDH... 41

3.2 Perancangan Perangkat Keras... 42

3.2.1 Desain PCB OBDH ... 42

ix

3.2.3 Pengalokasian Pin I/O dan Deskripsinya ... 44

3.2.4 Modul Sensor Cuaca (Weather Sensor) ... 45

3.2.5 GPS (Global Positioning System) ... 46

3.2.6 Modul kamera TTL ... 46

3.2.7 Konfigurasi Radio 3DR 433Mhz... 47

3.2.8 Antena Cross dipole ... 48

3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 49

3.3.1 Algoritma Utama Untuk OBDH ... 49

3.3.2 Prosedur Baca Sensor Cuaca ( Weather Sensor ) ... 50

3.3.3 Prosedur Pengambilan Data GPS ... 51

3.3.4 Prosedur Aktif Kamera ... 52

3.3.5 Prosedur Pengambilan Gambar Berdasarkan Ketinggian dan Komen 53 3.3.6 Prosedur Pengolahan Data Mentah Sensor... 55

3.3.7 Ground Control Station ( GCS ) ... 57

3.3.8 Format Data ... 59

3.4 Rancangan Mekanik Muatan ... 60

BAB IV ... 61

PENGUJIAN DAN ANALISA ... 61

4.1 Indikasi Keberhasilan Pengujian ... 61

4.2 Pengujian fitur OBDH ... 62

4.3 Pengujian Laboratorium ... 63

4.3.1 Pengujian Sensor Atmosfer OBDH ... 63

4.3.2 Kalibrasi Data Sensor Atmosfer OBDH... 64

x

4.4 Pengujian Lapangan... 68

4.4.1 Pengujian Sensor Atmosfer OBDH ... 68

4.4.2 Pengujian Data Kamera ... 69

4.4.3 Pengujian Data GPS ( Altitude, Longitude, Latitude ) ... 70

4.4.4 Pengujian Komunikasi Radio ... 71

4.4.5 Pengujian Tracking ... 72

4.4.6 Pengujian Telecomand dan Telemetri ... 72

4.5 Pengujian Terbang Dengan Balon Udara ( Pada Saat Kompetisi KOMBAT 2015 ) ... 73

4.5.1 Pengujian Sensor Atmosfer OBDH ... 73

4.5.2 Pengujian Data GPS ( Altitude, Longitude, Latitude ) ... 74

4.5.3 Pengujian Tracking ... 75

4.5.4 Pengujian GCS ( Ground Control System ) ... 76

4.6 Analisis Data Pengujian ... 78

4.6.1 Analisis Data Sensor (Weather Sensor) Dengan Perbandingan Dari Tabel ISA ... 79

4.6.2 Analisis Data Sensor Hasil Pengujian Terbang ... 82

4.6.3 Analisis Grafik Sensor Pada Saat Kenaikan Dan Penurunan Muatan 83 4.7 Analisis Kinerja Kamera... 86

4.7.1 Interferensi Data Pada Saat Pengambilan Data Gambar ... 88

4.8 Analisis Konsumsi Arus dan daya untuk OBDH ... 88

BAB V ... 89

KESIMPULAN DAN SARAN ... 89

5.1 Kesimpulan ... 89

xi

DAFTAR PUSTAKA ... 91

LAMPIRAN A ... 92

LAMPIRAN B ... 120

91

DAFTAR PUSTAKA

[1] Cahyono, D. 2013. Perancangan dan Realisasi OBDH (On-Board Data Handling) Remote Sensing Payload untuk Aplikasi Nanosatelit berbasis Sistem

FPGA (Field Programmable Gate Array). Skripsi. Bandung: Fakultas Teknik

Elektro danKomunikasi Institut Teknologi Telkom.

[2] Fanfani, Andro Anditya, Erwin Susanto dan Unang Sunarya. 2014.

Perancangan dan Realisasi OBDH (On-Board Data Handling) Untuk Sistem Balon

Berbasis Mikrokontroller ARM LPC 1768. Jurnal. Bandung: Fakultas Teknik

Elektro, Universitas Telkom.

[3] Abdussalam, Lutfi Al faiz. 2015. Perancangan On-Board Data Handling Untuk

Roket EDF (Electric Ducted Fan). Skripsi. Bandung: Fakultas Teknik dan Ilmu

Komputer Universitas Komputer Indonesia

[4] Halliday, Resnick. 2012. Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga

[5] Forouzan A, Behrouz. 2007, Data Communication And Networking, Fourth

Edition. McGraw-hill

[6] Mahfudi, Isa. 2013. Antena Dan Propagasi. Tugas Kuliah. Malang: Politeknik Negri Malang

[7] Cavcar, mustafa.2013. International Standard Atmosphere (ISA). Dokumen. Eskisehir, Turkey: Anadolu University

[8] ta141501028.blog.lskk.ee.itb.ac.id/tag/crossed-dipole/ (diakses tanggal 10

september 2015)

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_view (Diakses tanggal 20 september

2015)

[10] http://www.fastgraph.com/help/jpeg_header_format.html ( diakses tanggal 22 september 2015).

v

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT, karena rahmat, taufiq, serta hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini meskipun proses belajar sesungguhnya tidak akan berhenti sampai disini.

Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memehuni syarat kelulusan pada Program Studi Sistem Komputer S-1 di jurusan Teknik Komputer. Judul penelitian

tugas akhir ini adalah “Perancangan OBDH (On-Board Data Handling) Untuk

Pengukuran Parameter Atmosfer dan Pencitraan Udara”.

Tugas Akhir ini sesungguhnya bukanlah sebuah kerja individual dan akan sulit terlaksanakan jika tanpa bantuan banyak pihak yang tak mungkin penulis sebutkan satu persatu. Namun dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terimakasih kepada:

1. Orang tua dan keluarga yang selalu mendoakan, menyemangati, dan memberikan motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Dr. Ir Eddy Soeryanto Soegoto M.Sc. selaku Rektor Universitas Komputer Indonesia

3. Bapak Prof. Dr. H. Denny Kurniadie, Ir., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik dan ilmu komputer

4. Bapak Dr. Wendi Zarman, M.Si. selaku ketua jurusan Teknik Komputer 5. Bapak Agus Mulyana, M.T selaku Pembimbing, Ketua Divisi ERG

UNIKOM dan juga orang tua di kampus yang selalu memberikan arahan, motifasi, dan bantuan sampai dapat selesainya Tugas Akhir ini.

6. Bapak Ir. Syahrul Sarapa selaku dosen wali. Terimakasih atas bimbingannya selama penulis menjalani perkuliahan

7. Bapak John Adler, M.Si selaku panitia tugas akhir yang memberikan pengarahan untuk admnistrasi dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 8. Seluruh Dosen dan staf pengajar jurusan teknik komputer yang telah

vi

9. Teman – teman di DIVISI ERG UNIKOM yang telah bersama – sama saat penulis masih dalam masa perkuliahan dan juga atas bantuannya dalam penyelsaian Tugas Akhir ini.

10.Teman – teman mahasiswa khususnya 11 TK 3 yang selalu memberikan semangat kebersamaan dalam menghadapi masalah dalam masa perkuliahan dan berjuang sampai akhir.

11.Meliana Fuji Lestari selaku seseorang yang selalu memberikan motifasi, semangat, dan menjadi tempat curhatan hati bagi penulis dalam masa pengerjaan Tugas Akhir ini.

12.Teman – teman di UNIKOM yang tidak dapat disebutkan satu persatu. 13.Seluruh pihak yang mungkin lupa oleh penulis disebutkan, namun telah

membantu penulis. Terimakasih sebanyak – banyaknya.

Akhirnya, penulis berharap semoga penelitian ini menjadi sumbangsih yang bermanfaat bagi dunia sains dan teknologi di indonesia, khsusnya disiplin keilmuan yang penulis dalami.

Bandung, 1 Maret 2016

Sandi Sunandar

1

PERANCANGAN OBDH (

ON-BOARD DATA HANDLING)

UNTUK

PENGUKURAN PARAMETER ATMOSFER DAN PENCITRAAN UDARA

Sandi Sunandar1)_{, Agus Mulyana}2)

1,2)_{Jurusan Sistem Komputer, Fakultas dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia} 1)_{sandi_sunandar@hotmail.com,}2)_{bagus081@gmail.com}

ABSTRAK

Teknologi muatan balon atmosfer adalah sebuah teknologi yang banyak dikembangkan oleh negara_–negara

maju sekarang ini. Pemanfaatan muatan balon atmosfer ini banyak digunakan untuk penelitian dibidang atmosfer seperti pemantauan kondisi atmosfer disuatu wilayah untuk memprediksi kondisi cuaca. Selain itu pemanfaatan lain pada muatan balon atmosfer sekarang ini yaitu dapat juga untuk melakukan pencitaraan udara untuk melikat kondisi didaratan pada wilayah tersebut. Adapun komponen pendukung untuk pembuatan suatu muatan balon atmosfer ini yaitu dengan merancang OBDH (On-Board Data Handling ) sebagai alat untu mengolah data kondisi diatmosfer.

Pada perancangan OBDH sistem untuk pengendali yaitu mikrokontroller, untuk mengukur kondisi atmosfer digunaka weather sensor yang didalamnya termasuk sensor SHTx sebagai pengukur suhu dan juga kelembaban, sensor BMPx sebagai pengukur tekanan udara, dan sensor kecepatan angin. Untuk melakukan mapping dan juga tracking digunakan GPS. Adapaun kamera TTL yang diguanakan sebagai alat untuk melakukan pencitraan di udara. Dan untuk melakukan telemetri digunakan modul radio frekuensi dengan frekuensi yang digunakan 433MHz.

Pengujian alat ini sudah berfungsi sebagai alat yang dapat mengukur kondisi di atmosfer. Terbukti dengan pengujian yang dilakukan saat penerbangan balon atmosfer, alat ini mampu melakukan pengukuran dengan ketinggian diatas 10.000 meter diatas permukaan laut. Diharapkan dengan dibuatnya alat ini, menjadi suatu usaha untuk menumbuhkan rasa kecintaan terhadap teknologi kedirgantaraan dan juga menjadi suatu kemandirian bangsa dalam melakukan pengembangan teknologi muatan balon atmosfer.

Kata kunci :OBDH, Weather Sensor, Muatan balon, Mikrokontroller

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi muatan balon atmosfer adalah salah satu teknologi yang banyak dikembangkan oleh negara-negara maju sekarang ini. Dimana teknologi ini banyak digunakan oleh suatu negara sebagai acuan dalam menentukan perkiraan cuaca yang akan terjadi disuatu wilayah di negara tersebut. Dan selain itu, Pemanfaatan teknologi muatan balon atmosfer ini banyak digunakan oleh para peneliti khususnya pada bidang sains atmosfer contohnya seperti lembaga yang ada di Indonesia yaitu LAPAN.

Pentingnya teknologi muatan balon atmosfer ini, maka kita harus mempunyai kemauan untuk menumbuhkan rasa ingin tahu terhadap bidang sains atmosfer, terutama pada teknologi muatan balon atmosfer itu sendiri. Mulai dari medesain rancangan muatan, pemilihan sensor yang akan digunakan, pengujian fungsional muatan tersebut sampai dapat di uji terbangkan.

Pada muatan balon atmosfer tersebut dibuatlah suatu rancangan OBDH untuk melakukan pengukuran diatmosfer. Dimana pada OBDH tersebut terdapat mikrokontroller sebgai pengendali, sensor cuaca sebagai pengukur kondisi atmosfer, GPS sebagai

mapingdantracking,kamera sebagai pengambil data

gambar, dan radio frekuensi sebagai pengirim data

dari OBDH ke Ground Control Station(GCS). Dari

data yang yang diolah oleh OBDH tersebut, akan dikirim ke GCS dan akan dibuat suatu data angka dan juga grafik agar menjadi suatu informasi yang dapat dibaca oleh pengguna.

2. DASAR TEORI

2.1 OBDH (On-Board Data Handling)

Di dalam nanosatelit umumnya memiliki

payload yang mempunyai On-Board Computer

(OBC). OBC sendiri pada penerapannya disebut

dengan On-Board Data Handling (OBDH)[1] _atau

Command Data Dandling System (CHDS) untuk

mengontrol dan memproses komunikasi data pada

payload.Tujuannya menyediakan suatu wadah untuk

Command Data Handling (CDH), mengontrol tugas

nanosatelite, dan sebagai antarmuka nanosatelit pada CDH. Dalam dekade sebelumnya dari industri ruang

2 angkasa, fungsi OBDH biasanya dianggap sebagai

bagian dari TTC (Telemetri, Tracking, and

Command), khususnya sebelum alat untuk pemproses

(komputer) menjadi general di board. Dalam

beberapa tahun terakhir, fungsi OBDH telah diperluas begitu banyak sehingga umumnya dianggap sebagai subsistem yang terpisah dengan TTC. Pada umumnya subsistem OBDH mempunyai dua fungsi utama yaitu pertama adalah menerima, memvalidasi, mengkode, dan mendistribusikan data ke subsistem lain dalam system satelit, dan yang kedua adalah mengumpulkan

memproses data housekeeping serta hasil data yang

diambil dikirim keground station[2]_.

3. PERANCANGAN

3.1 Diagram Blok Sistem

Sensor suhu & kelembaban Sensor Tekanan kamera GPS Sensor Kecepatan angin regulator Catu daya Radio TX 3DR 433MHz Mikrokontroller PC/Laptop Radio RX 3DR 433MHz

1. Monitoring Data Payload 2. Telemetri & Telecomand 3. Visualisasi Data

On-Board Data Handling (OBDH)

Ground Control Station (GCS)

Gambar 1. Diagam Blok Sistem

Dibawah ini adalah penjelasan fungsi komponen dari setiap blok dan juga spesifikasi komponen yang digunakan.

1. Arduino Nano

Arduino Nano adalah sebuah mikrokontroller dari varian mikrokontroller arduino yang berbentuk kecil dan sudah mendukung USB serial. Untuk sebuah OBDH yang dibuat, arduino nano ini masih mampu untuk menghandle data yang akan diproses oleh mikrokontroller

tersebut. Selain itu kenapa memilih

mikrokontroller arduino nano, selain yang harganya cukup murah, spesifikasinya yang masih mendukung untuk alat OBDH, dan pemograman yang sudah familiar yaitu dengan bahasa C yang dilengkapi library program didalamnya, spesifikasi yang ditawarkan dari mikrokontroller ini cukup bagus. Dan dibawah

ini adalah gambar dari mikrokontroller arduino nano.

Gambar 2 Mikrokontroller Arduino Nano

Spesifikasi dari arduino Nano :

• Mikrokontroller : ATmega328

• Tegangan Oprasi : 5V

• Input Voltage : 7–12V

• Pin Digital I/O : 14 Pin ( 6 Pin

digunakan sebagai output PWM )

• Pin Analog : 8 Pin

• Arus Dari setiap Pin I/O : 40 mA

• Flash Memori : 32KB

• SRAM : 2KB

• EEPROM : 1KB

• Clock Speed : 16 MHz

2. Modul Radio 3DR 433 MHz

Modul radio 3DR adalah sebuah modul radio keluaran dari 3DR Robotics. Radio ini digunakan untuk OBDH sebagai media pengirim data dari payload dan juga sebagai penerima data untuk

GCS. Mode pengiriman dari radio ini adalahhalf

duplex. Dibawah ini adalah bentuk fisik dari

modul radio 3DR yang digunakan pada OBDH.

Gambar 3 Modul radio 3DR 433Mhz

Spesifikasi dari modu radio 3DR ini adalah sebagai berikut :

• Tegangan konsumsi : 3,7–6V DC

• Arus saat pengiriman data : 100 mA

(30 dBm)

• Arus saat penerimaan data : 25 mA

• Frekuensi kerja : 433 MHz

• Jarak komunikasi dalam ruang : 100 m

• Jarak komunikasi luar ruangan : 10000

m (diatas permukaan laut)

• Error koreksi sampai 25% dari bit eror

• Data rate antarmuka serial : 1200

sampai 11500 bps

• Firmware radio Open-Source

3 Sensor SHT75 adalah sebuah sensor yang dapat

mengukur kondisi perubahan suhu sekaligus kelembaban yang berada disekitarnya. Keluaran yang data dari sensor ini sudah berupa data dgital, karena didalamnya sudah terdapat ADC sebasar 14bit. Resolusi pengukuran dari sensor ini 14 bit untuk sensor suhu, dan 12 bit untuk sensor kelembaban. Dan dibawah ini adalah bentuk fisik dari sensor SHT75.

Gambar 4 Sensor SHT75

Spesifikasi dair sensor SHT 75 adalah sebagai berikut:

• Rentang konsumsi tegangan : 2,4

sampai 5,5 V

• Konsumsi daya : 80 µW ( 12 bit, 3V, 1

Measurement/s )

• Rentang oprasi untuk kelembaban : 0–

100 % kelembaban relatif

• Rentang oprasi untuk suhu : -40

sampai +125oC

• Akurasi suhu : ± 0,3oC

• Akurasi kelembaban : ± 1,8%

• Internal ADC 14 bit

• Antarmuka kendali : I2C

4. Sensor BMP180

Sensor BMP180 adalah sensor tekanan

barometrik ( digital barometric pressure sensor ) dari Bosch sensortech yang berkinerja sangat tinggi yang dapat diaplikasikan pada berbagai perangkat elektronik. BMP180 adalah hasil

upgrade dari BMP085. Dengan banyak

peningkatan yang signifikan, seperti ukuran yang lebih kecil, lebih hemat energi dengan konsumsi energi sangat rendah kurang dari 3 µA, dan penambagan antarmuka digital yang baru. Selain itu BMP180 kinerjanya sangat stabil terlepas dari pasokan tegangan yang digunakan. Dan dibawah ini adalah gambar dari sensor BMP180.

Gambar 5 Sensor BMP180

Spesifikasi dari sensor BMP180 ini sebagai berikut:

• Rentang tekanan : 300 - 1100 hPa

• Antarmuka kendali : I2C ( kecepatan

transfer hingga 3,4 MHz )

• Resolusi : 0.06 hPa pada mode hemat

energi, 0,02 hPa pada mode resolusi tinggi ( dikonversi terhadap ketinggian : 0,5 meter pada mode hemat energi, 17 cm pada mode resolusi tinggi ).

• Akurasi relatif (pada VDD 3,3V):

950~1050 hPa/±0,12 hPa @ 25°C/±1m,

700~900 hPa /±0,12 hPa @

25~40°C/±1m.

• Akurasi absolut p=300~1100hPa @

0~+65°C, VDD=3,3V): tekanan

-4,0~+2,0 hPa, suhu ±1°C

• Rata-rata konsumsi arus (sampling 1x /

detik): 3μ A pada moda hemat energi,

32μ A pada moda resolusi tinggi)

• Tipikal arus puncak / peak current:

650μ A (0,65 mA)

• Konsumsi arus pada moda siaga: 0,1μ A

(tipikal)

• Catu daya: 1,6 - 3,6 Volt DC (untuk I/O,

VDDIO), 1,8 - 3,6 Volt DC (VDD)

• Rentang suhu operasional: -40°C s.d.

+85°C

• Waktu pendeteksian tekanan: 5 msec

(tipikal pada moda standar) 5. Modul Kamera LS-Y201

Modul kamera pada OBDH, digunakan sebagai media untuk mengambil gambar di udara. Modul kamera ini, jenis komunikasi yang digunakan yaitu komunikasi serial sehingga data yang dikeluarkan oleh kamera ini tidaklah langsung menjadi suatu data gambar akan tetapi harus diolah kembali oleh program sehingga menjadi suatu gambar dengan format JPEG. Adapun gambar dari modul kamera tersebut dibawah ini.

Gambar 6 Modul kamera serial LS-Y201

Modul kamera serial LS-Y201 ini mempunyai spesifikasi antara lain:

• Resolusi : 2 Mega Pixel

4

• Default baudrate : 115200

• Konsumsi tegangan : 3,3 V sampai 5 V

• Konsumsi arus : 80–100 mA

• Ukuran : 32 * 32 mm

3.2 Perancangan Perangkat Keras 3.2.1 Desain PCB OBDH

Pada pembuatan desain PCB untuk OBDH ini menggunakan aplikasi desain CAD Eagle. Dimana aplikasi dapat membuat suatu skematik dan mengkonfersi skematik tersebut kedalam bentuk PCB

Board.Dan dibawah ini adalah desain OBDH.

Gambar 7 Desain PCB OBDH

3.2.2 Desain Penempatan komponen pada OBDH

Gambar 8 Penempatan komponen

Adapun dibawah ini adalah keterangan posisi kompone untuk di bentuk suatu muatan :

Tabel 1 Posisi penempatan komponen

3.2.3 Pengalokasian Pin I/O dan Deskripsinya

Dalam perancangan OBDH untuk muatan balon atmosfer, perancang telah menentukan alokasi pin yang terdapat pada mikrokontroller untuk kebutuhan komponen yang terpasang pada OBDH tersebut.

Adapun tabel keterangan pin I/O yang digunakan adalah sebagai berikut:

3.2.4 Format Data

Format pengiriman pengiriman data yang

dilakukan oleh oleh payload yaitu sebagai berikut.

Tabel 3 Table Pengiriman data sensor

Tabel 4 Table Pengiriman data gambar

4. PENGUJIAN SISTEM

4.1 Indikator keberhasilan pengujian

Pada pengujian sistem terdapat beberapa indikator terhadap bagaimana sistem tersebut sudah dapat berhasil di ujikan. Sebagai dasar dari berhasilnya alat, dapat dilihat dari segi komunikasi alat tersebut. Dan dibawah ini adalah tabel keberhasilan alat dapat berkomunikasi berdasarkan ketinggian tertentu.

Tabel 5 Tabel Keberhasilan alat mempu berkomunikasi

Pada tabel diatas, menunjukan pengujian komunikasi berhasil sampai dengan jarak ketinggian lebih dari 10000 meter diatas permukaan laut dengan

kondisi LOS (Line Of Sight).

4.2 Pengujian fitur OBDH

Pada pengujian fitur OBDH ini dilakukan untuk mengetahui keuntungan dan kelemahan dari OBDH

No Komponen Posisi

1 Mikrokontroller arduino NANO Menempel

2 Radio 3DR Luar

3 SHT75 Menempel

4 BMP180 Menempel

5 Sensor Kecepatan angin Menempel

6 GPS Luar

7 Kamera Luar

PIN KETERANGAN ARAH RX0 / D0 Modul radio 3DR Sinyal masuk TX0 / D1 Modul radio 3DR Sinyal keluar D2 Sensor SHT75 (Serial Data) Sinyal masuk D3 Sensor SHT75 (Serial Clock) Sinyal masuk D4 / TX1 Modul GPS (Soft Serial Transmitter) Sinyal keluar D5 / TX2 Modul GPS (Soft Serial Receiver) Sinyal masuk D6 / TX2 Modul Kamera (Soft Serial Transmitter) Sinyal keluar D7 / RX2 Modul Kamera (Soft Serial Receiver) Sinyal masuk A0 Sensor kecepatan angin Sinyal masuk A1 Sensor kecepatan angin Sinyal masuk A4 Sensor BMP180 ( I2C Data) Sinyal masuk A5 Sensor BMP180 ( I2C CLock) Sinyal masuk

Byte-1 Byte-2 Byte-3 Byte- 4 Byte- 5 Byte- 6 Byte- 7 Byte-8 Byte-9 Byte-10 Byte- 11 Byte- 12 Byte-13 Byte-14 Byte-15 header ketinggian Sensor suhu Sensor

kelembaban tekanan Sensor arah

angin

waktu Latitude longtitude

Byte-1 Byte-2 Byte-3 Byte-4 Byte-5 Byte-6 Byte-7 Byte-8 Byte-9 Byte-10 Byte-11 Byte-12 Byte-13 Byte-14 Byte-15 Byte-16 header Hex1 Hex2 Hex3 Hex4 Hex5 Hex 6 Hex 7 Hex8 Hex 9 Hex 10 Hex 11 Hex 12 Hex 13 Hex 14 Hex 15

no ke tinggian

(me te r) Ke te rangan ( Data te rkirim )

1 100 Berhasil

2 500 Berhasil

3 1500 Berhasil

4 5000 Berhasil

5 > 10000 Berhasil

5 tersebut dengan tanpa OBDH. Dan dibawah ini adalah

tabel perbandingan dari OBDH dengan tanpa OBDH.

Tabel 6 keuntungan dan kekurangan OBDH dengan non-OBDH

4.3 Pengujian terbang dengan balon udara

Pengujian terbang adalah dimana payload yang berisikan OBDH akan diterbangkan dengan balon udara. Lokasi pada saat uji terbang muatan dilakukan di tempat yang tidak ada halangan (LOS).

4.3.1 Pengujian sensor cuaca (weather sensor)

Pada pengujian sensor cuaca, cakupan data yang akan diuji berupa data suhu, kelembaban, tekanan, dan kecepatan angin dari sensor SHT75, BMP180, dan juga sensor kecepatan angin. Adapun sampel data yang diambil dari data mentah yang diterima dari muatan terdapat dibawah ini.

Tabel 7 Table Sample pengambilan data Sensor Cuaca

Dari tabel diatas, diambil sampel pada saat ketinggian muatan di 8002 meter sampai 8041 meter diatas permukaan laut.

Rata – rata dari data diatas terhadap ketinggian

terdapat dibawah ini:

• Rata–rata suhu

=(( 11,78) + ( 12,19) + ( 12,56) + ( 12,82) + ( 12,82) + ( 12,72) 6

= 12,48

• Rata–rata kelembaban

=((8,91) + (8,84) + (8,71) + (8,72) + (8,87) + (8,67)

6 = 8,78%

• Rata–rata Tekanan

=((379,58) + (379,83) + (380,70) + (381,01) + (381,31) + (381,56) 6

= 380,66

• Rata–rata kecepatan angin

=((58,77) + (49,61) + (16,76) + (14,55) + (22,41) + (24,31) 6

= 29,735 /

4.3.2 Pengujian data kamera

Pengujian data kamera adalah dimana payload mengambil data gambar dari kamera LY-S201. Dan hasil dari pengambilan gambar terdapat dibawah ini.

Gambar 9 Hasil Pengambilan gambar oleh kamera LS-Y201

Pada saat pengambilan gambar, hasil gambar

akan ditampilkan data waktu pengambilan,

ketinggian,latitude, dan jugalongitude.Dari data ini

akan diketahui saat posisi muatan mengambil gambar dan waktu saat pengambilan gambar dilakukan.

4.3.3 Pengujian Data GPS

Pengujian GPS dilakukan untuk mengetahui apakah Data yang diterima GPS sudah baik. Karena

dari data GPS ini akan mempengaruhi tracking

muatan, jika data tersebut error maka pembacaan

untuk posisi muatan pun tidak akan benar. Dibawah ini adalah data hasil pengujian GPS:

Tabel 8 Data hasil pengujian GPS

Berdasarkan data tabel diatas, dari hasil pengujian yang dilakukan sensitifitas pembacaan

posisi adalah ±1,5 meter. Berdasarkan datasheet

modul GPS yang digunakan mempunyai sensitifitas

No Keuntungan Kekurangan

1

Ukuran bisa dibuat sesuai keperluan atau sesuai dengan bentuk alat yang akan

dibuat

untuk komponen yang ukurannya kecil sulit untuk melakukan solder manual

2 Lebih handal terutama untuk menanggulanginoise

jika terjadi korsleting terhadap jalur PCB, kemungkinan akan merusak komponen - komponen

yang terpasang pada OBDH tersebut 3 Tidak banyak pengkabelan

4

Alokasi pin dan penempatan komponen sudah ditentukan sehingga mudah untuk

integrasi 5 Mudah dalamTroubleshooting

6

Lebih kuat terhadap goncangan karena komponen bisa dibuat paten tertempel

pada papan PCB

1

jika terdapat kerusakan pada suatu komonen yang terpasang mudah untuk

menggantinya karena masih dalam bentukshiled

terlalu banyak menggunakan pengkabelan

2 rentang terhadap goncangan

3 sensitif terhadapnoise

4 sulit dalam melakukan integrasi modul

OBDH

non-OBDH

No Lokasi Altitude Latitude Longitude 1 Dipatiukur 792 -6,8866901 107,6156616 2 Dipatiukur 792 -6,8866902 107,6156617 3 Dipatiukur 792 -6,8866903 107,6156618 4 Gasibu 750 -6,9000021 107,6187363 5 Gasibu 751 -6,9000022 107,6187364 6 Gasibu 752 -6,9000023 107,6187365 7 batu nunggal 698 -6,9580187 107,6266708 8 batu nunggal 699 -6,9580188 107,6266709 9 batu nunggal 699 -6,9580189 107,6266710 10 Pamengpeuk 29 -7,6591196 107,6889190 11 Pamengpeuk 29 -7,6591196 107,6889191 12 Pamengpeuk 29 -7,6591198 107,6889190

6 pembacaan posisi 2,5 meter. Jadi hal tersebut

disebabkan karena pada saat pengujian kondisi cuaca cerah dan satelit yang terdeteksi banyak yang diterima.

4.3.4 Pengujian Tracking

Pengujian tracking adalah dimana posisi muatan akan ditampilkan pada GCS dengan visualisasi

mapingyang diambil darigoogle maps.Adapun hasil

pengujian tracking yang dilakukan.

Gambar 10 Visualisasi tracking muatan

Pada gambar diatas terdapat titik merah yang berada dibawah gambar, itu adalah posisi muatan persis diatas lautan yang sedang terbang dengan menggunakan balon udara. Dan pada titik tersebut

ditampilkan juga data–data atmosfer yang sedang di

olah.

4.3.5 Pengujian telecomand dan telemetri

pada pengujian telecomand dan telemetri

dilakukan untuk mengetahui apakah OBDH dapat menerima perintah yang dikirimkan oleh laptop. Dan akan melaksanakan perintah tersebut sesuai yang dikirimkan. Dan juga OBDH mengirimkan data sensor dengan jarak jauh. Dibawah ini adalah gambar tanda bahwa OBDH berhasil telemetri.

Gambar 11 Keterangan berhasil telemetri

4.4 Analisa hasil uji terbang dengan balon udara

pada analisis hasil uji terbang akan dilakukan dengan data perbandinggan. Data perbandingan ini

diambil dari referensi yaitu ISA ( International

Standard Atmosphere ).Dan dibawah ini adalah tabel

data dari ISA.

Tabel 9 Standard International Atmosphere

4.4.1 Analisis data sensor cuaca (Weather sensor)

Suhu dan tekanan udara sangat berpengaruh terhadap suatu ketinggian dari daratan bumi sehingga akan terjadi perubahan data yang signifikan.

Analisis data terhadap suhu dan juga tekanan dapat dibandingkan dengan data tabel ISA atau pun menggunaan persamaan dibawah ini yang diambil dari referensi ISA.

Persamaan untuk suhu:

= 6,5 ( )

1000 (1)

Dimana: T = suhu

To = konstanta suhu = 15o_C

h(m) = ketinggian (meter)

Persamaan untuk tekanan udara di wilayah troposper:

= (1 0,0065 ( )

(° )) (2)

Dimana:

P = tekanan diwilayah troposper Po = konstanta tekanan = 1013 hPa

To = konstanta suhu = 15o_{C = 288,15}o_K

Dari persamaan diatas didapatlah hasil

perbandingan dari nilai dari data hasil uji dan juga data hasil kalkulasi seperti dibawah ini.

7

Tabel 10 Data perbandingan hasil uji

Dari data diatas dapat diketahui antara suhu dan juga tekanan secara karakteristik penurunan sama, namun hasil data berbeda dikarenakan hasil kalkulasi ISA data yang diambil dilakukan di wilayah subtropis dan kami melakukan pengambilan data di wilayah tropis. Untuk kelembaban terhadap suhu karekteristik hasilnya akan diketahui berdasarkan teori yaitu nilai kelebaban akan berbanding terbalik dengan nilai suhu.

4.5 Analisis kinerja kamera

Didalam analisis kamera serial LS-Y201, dilakukan pengujian terhadap kemampuan kecepatan pengambilan gambar. Langkah untuk melakukan

pengujian ini dilakukan dengan menghitung

kinerjanya menggunakan waktu rata –rata yang

dibutuhkan untuk mengambil setiap satu gambar dan mendapat hasilnya sebesar 30,087 detik untuk setiap pengambilan gambar dengan resolusi 640 x 480 pixel.

4.6 Analisis Konsumsi Arus Dan Daya setiap modul pada OBDH

Analisis konsumsi arus dan daya dilakukan untuk menghitung total konsumsi arus dan juga daya yang dibutuhkan oleh OBDH tersebut. Dan dibawah ini adalah tabel dari arus dan daya dari setiap masing

–masing modul yang terpasang ;

Tabel 11 Tabel Konsumsi Arus dan daya

5. KESIMPULAN

Berikut ini adalah kesimpulan yang telah diambil dari hasil pengujian yang dilakukan

• Hasil perancangan OBDH (On-Board Data

Handling )sudah berhasil dibuat berdasarkan

fungsinya. Ini sesuai yang dibutuhkan yaitu dapat mampu mengukur parameter atmosfer, telemetri dengan jarak jauh, dan juga pengambilan data gambar.

• Jarak pengiriman data dari muatan dengan

menggunaka radio 3DR denganbaudrate 9600

di LOS (Line Of Sight )adalah sejauh 10000 meter.

• Hasil pengambilan gambar dengan kamera

LS-Y201 jika resolusi gambar semakin kecil maka semakin cepat pula pengiriman data gambar yg didapat.

• Berdasarkan dari fitur OBDH tersebut,

penggunaan sistem OBDH lebih baik dari kehandalannya dan juga flesibilitasya dari pada sistem tanpa OBDH.

Daftar Pustaka

[1] Cahyono, D. 2013. Perancangan dan Realisasi OBDH (On-Board Data Handling) Remote Sensing Payload untuk Aplikasi Nanosatelit berbasis Sistem FPGA (Field Programmable Gate Array). Skripsi. Bandung: Fakultas Teknik Elektro dan Komunikasi Institut Teknologi Telkom.

[2] Fanfani, Andro Anditya, Erwin Susanto dan Unang Sunarya. 2014. Perancangan dan Realisasi OBDH (On-Board Data Handling) Untuk Sistem Balon Berbasis Mikrokontroller ARM LPC 1768. Jurnal. Bandung: Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom.

[3]

ta141501028.blog.lskk.ee.itb.ac.id/tag/crossed-dipole/

[4] Mahfudi, Isa. 2013. Antena Dan Propagasi. Tugas Kuliah. Malang: Politeknik Negri Malang

[5] Cavcar, Mustafa. 2015. The International Standard Atmosphere (ISA). 26470 Eskisehir, Turkey. Anadolu University

tempratur (C˚) tekanan (mbar) 1 mbar = 1hPa tempratur (C˚) tekanan (mbar) 1 26.7 25.85 1012.32 1012.32 14.83 1,009.80 2 26.8 25.86 1012.43 1012.43 14.83 1,009.79 3 27.9 25.73 1012.14 1012.14 14.82 1,009.65

4 27.8 25.68 1012.1 1012.1 14.82 1,009.67

5 27.6 25.81 1012.14 1012.14 14.82 1,009.69 6 27.6 25.87 1012.15 1012.15 14.82 1,009.69 7 27.5 25.88 1012.14 1012.14 14.82 1,009.70 8 27.6 25.88 1012.11 1012.11 14.82 1,009.69 9 27.6 25.91 1012.13 1012.13 14.82 1,009.69

10 27.6 25.9 1012.19 1012.19 14.82 1,009.69

11 331.4 24.13 977.84 977.84 12.85 973.82

12 353 23.56 975.47 975.47 12.71 971.31

13 359.9 23.41 974.75 974.75 12.66 970.51

14 363.3 23.34 974.34 974.34 12.64 970.12

15 366.5 23.28 973.94 973.94 12.62 969.75

16 372.9 23.16 973.02 973.02 12.58 969.01

17 399.3 23.55 969.85 969.85 12.40 965.95

18 415.1 24.02 968.16 968.16 12.30 964.13

19 541.3 22.87 952.58 952.58 11.48 949.65

20 545.5 23.14 941.87 941.87 11.45 949.17

21 737 21.8 933.62 933.62 10.21 927.56

22 5168.9 3.1 547.88 547.88 -18.60 527.97

23 5246.9 4.25 540.48 540.48 -19.10 522.47

24 5252.6 4.53 539.87 539.87 -19.14 522.07

25 5263.8 5.25 540.76 540.76 -19.21 521.28

26 5280.8 5.6 539.83 539.83 -19.33 520.09

27 5298.2 4.53 538.64 538.64 -19.44 518.87

28 5304.1 4.08 538.22 538.22 -19.48 518.46

29 5403.5 1.85 532.11 532.11 -20.12 511.56

30 5407.7 1.58 531.85 531.85 -20.15 511.27

31 5412 1.32 531.49 531.49 -20.18 510.97

32 5432.9 0.45 530.18 530.18 -20.31 509.53

33 5504.5 -0.4 525.39 525.39 -20.78 504.62

34 5517 0.1 524.56 524.56 -20.86 503.77

35 5525.2 0.48 523.98 523.98 -20.91 503.21

36 10350.3 -23.22 276.45 276.45 -52.28 250.41 37 10347 -23.02 276.64 276.64 -52.26 250.54 38 10343.5 -22.86 276.89 276.89 -52.23 250.68 39 10333.1 -22.62 277.27 277.27 -52.17 251.08 40 10329.7 -22.58 277.44 277.44 -52.14 251.21 41 10326.4 -22.5 277.54 277.54 -52.12 251.34 42 10323 -22.42 277.73 277.73 -52.10 251.47 43 10316.1 -22.36 277.96 277.96 -52.05 251.74 44 10312.5 -22.39 277.99 277.99 -52.03 251.88 45 10308.9 -22.36 278.16 278.16 -52.01 252.02 46 10298.3 -22.48 278.46 278.46 -51.94 252.43 47 10277.2 -24.48 279.55 279.55 -51.80 253.26 48 10273.8 -24.34 279.62 279.62 -51.78 253.39 49 10264 -23.86 279.99 279.99 -51.72 253.77 50 10254.5 -23.3 280.32 280.32 -51.65 254.15 51 10232.1 -22.48 281.07 281.07 -51.51 255.03 52 10221.3 -22.28 281.41 281.41 -51.44 255.45

ketinggian (meter)

No Data Pengujian Standar (ISA) No Komponen Arus (mA) Daya(mW)

1 Mikrokontroller arduino NANO 40 200

2 Radio 3DR 100 500

3 SHT75 0.016 0.08

4 BMP180 0.65 3.25

5 Sensor Kecepatan angin 40 200

6 GPS 50 250

7 Kamera 100 500

330.666 1653.33

5

tersebut dengan tanpa OBDH. Dan dibawah ini adalah tabel perbandingan dari OBDH dengan tanpa OBDH. Tabel 6 keuntungan dan kekurangan OBDH dengan non-OBDH

4.3 Pengujian terbang dengan balon udara

Pengujian terbang adalah dimana payload yang berisikan OBDH akan diterbangkan dengan balon udara. Lokasi pada saat uji terbang muatan dilakukan di tempat yang tidak ada halangan (LOS).

4.3.1 Pengujian sensor cuaca (weather sensor)

Pada pengujian sensor cuaca, cakupan data yang akan diuji berupa data suhu, kelembaban, tekanan, dan kecepatan angin dari sensor SHT75, BMP180, dan juga sensor kecepatan angin. Adapun sampel data yang diambil dari data mentah yang diterima dari muatan terdapat dibawah ini.

Tabel 7 Table Sample pengambilan data Sensor Cuaca

Dari tabel diatas, diambil sampel pada saat ketinggian muatan di 8002 meter sampai 8041 meter diatas permukaan laut.

Rata – rata dari data diatas terhadap ketinggian

terdapat dibawah ini:

• Rata–rata suhu

=(( 11,78) + ( 12,19) + ( 12,56) + ( 12,82) + ( 12,82) + ( 12,72) 6

= 12,48

• Rata–rata kelembaban

=((8,91) + (8,84) + (8,71) + (8,72) + (8,87) + (8,67)

6 = 8,78%

• Rata–rata Tekanan

=((379,58) + (379,83) + (380,70) + (381,01) + (381,31) + (381,56) 6

= 380,66

• Rata–rata kecepatan angin

=((58,77) + (49,61) + (16,76) + (14,55) + (22,41) + (24,31) 6

= 29,735 /

4.3.2 Pengujian data kamera

Pengujian data kamera adalah dimana payload mengambil data gambar dari kamera LY-S201. Dan hasil dari pengambilan gambar terdapat dibawah ini.

Gambar 9 Hasil Pengambilan gambar oleh kamera LS-Y201

Pada saat pengambilan gambar, hasil gambar

akan ditampilkan data waktu pengambilan,

ketinggian,latitude, dan jugalongitude.Dari data ini

akan diketahui saat posisi muatan mengambil gambar dan waktu saat pengambilan gambar dilakukan.

4.3.3 Pengujian Data GPS

Pengujian GPS dilakukan untuk mengetahui apakah Data yang diterima GPS sudah baik. Karena

dari data GPS ini akan mempengaruhi tracking

muatan, jika data tersebut error maka pembacaan

untuk posisi muatan pun tidak akan benar. Dibawah ini adalah data hasil pengujian GPS:

Tabel 8 Data hasil pengujian GPS

Berdasarkan data tabel diatas, dari hasil pengujian yang dilakukan sensitifitas pembacaan

posisi adalah ±1,5 meter. Berdasarkan datasheet

modul GPS yang digunakan mempunyai sensitifitas

No Keuntungan Kekurangan

1

Ukuran bisa dibuat sesuai keperluan atau sesuai dengan bentuk alat yang akan

dibuat

untuk komponen yang ukurannya kecil sulit untuk melakukan solder manual

2 Lebih handal terutama untuk menanggulanginoise

jika terjadi korsleting terhadap jalur PCB, kemungkinan akan merusak komponen - komponen

yang terpasang pada OBDH tersebut 3 Tidak banyak pengkabelan

4

Alokasi pin dan penempatan komponen sudah ditentukan sehingga mudah untuk

integrasi 5 Mudah dalamTroubleshooting 6

Lebih kuat terhadap goncangan karena komponen bisa dibuat paten tertempel

pada papan PCB

1

jika terdapat kerusakan pada suatu komonen yang terpasang mudah untuk

menggantinya karena masih dalam bentukshiled

terlalu banyak menggunakan pengkabelan

2 rentang terhadap goncangan

3 sensitif terhadapnoise

4 sulit dalam melakukan integrasi modul

OBDH

non-OBDH

No Lokasi Altitude Latitude Longitude

1 Dipatiukur 792 -6,8866901 107,6156616

2 Dipatiukur 792 -6,8866902 107,6156617

3 Dipatiukur 792 -6,8866903 107,6156618

4 Gasibu 750 -6,9000021 107,6187363

5 Gasibu 751 -6,9000022 107,6187364

6 Gasibu 752 -6,9000023 107,6187365

7 batu nunggal 698 -6,9580187 107,6266708

8 batu nunggal 699 -6,9580188 107,6266709

9 batu nunggal 699 -6,9580189 107,6266710

10 Pamengpeuk 29 -7,6591196 107,6889190

11 Pamengpeuk 29 -7,6591196 107,6889191

6

pembacaan posisi 2,5 meter. Jadi hal tersebut disebabkan karena pada saat pengujian kondisi cuaca cerah dan satelit yang terdeteksi banyak yang diterima.

4.3.4 Pengujian Tracking

Pengujian tracking adalah dimana posisi muatan akan ditampilkan pada GCS dengan visualisasi

mapingyang diambil darigoogle maps.Adapun hasil pengujian tracking yang dilakukan.

Gambar 10 Visualisasi tracking muatan

Pada gambar diatas terdapat titik merah yang berada dibawah gambar, itu adalah posisi muatan persis diatas lautan yang sedang terbang dengan menggunakan balon udara. Dan pada titik tersebut

ditampilkan juga data–data atmosfer yang sedang di

olah.

4.3.5 Pengujian telecomand dan telemetri

pada pengujian telecomand dan telemetri

dilakukan untuk mengetahui apakah OBDH dapat menerima perintah yang dikirimkan oleh laptop. Dan akan melaksanakan perintah tersebut sesuai yang dikirimkan. Dan juga OBDH mengirimkan data sensor dengan jarak jauh. Dibawah ini adalah gambar tanda bahwa OBDH berhasil telemetri.

Gambar 11 Keterangan berhasil telemetri

4.4 Analisa hasil uji terbang dengan balon udara

pada analisis hasil uji terbang akan dilakukan dengan data perbandinggan. Data perbandingan ini

diambil dari referensi yaitu ISA ( International

Standard Atmosphere ).Dan dibawah ini adalah tabel data dari ISA.

Tabel 9 Standard International Atmosphere

4.4.1 Analisis data sensor cuaca (Weather sensor)

Suhu dan tekanan udara sangat berpengaruh terhadap suatu ketinggian dari daratan bumi sehingga akan terjadi perubahan data yang signifikan.

Analisis data terhadap suhu dan juga tekanan dapat dibandingkan dengan data tabel ISA atau pun menggunaan persamaan dibawah ini yang diambil dari referensi ISA.

Persamaan untuk suhu:

= 6,5 ( )

1000 (1)

Dimana: T = suhu

To = konstanta suhu = 15o_C

h(m) = ketinggian (meter)

Persamaan untuk tekanan udara di wilayah troposper:

= (1 0,0065 ( )

(° )) (2)

Dimana:

P = tekanan diwilayah troposper Po = konstanta tekanan = 1013 hPa

To = konstanta suhu = 15o_{C = 288,15}o_K

Dari persamaan diatas didapatlah hasil

perbandingan dari nilai dari data hasil uji dan juga data hasil kalkulasi seperti dibawah ini.

7

Tabel 10 Data perbandingan hasil uji

Dari data diatas dapat diketahui antara suhu dan juga tekanan secara karakteristik penurunan sama, namun hasil data berbeda dikarenakan hasil kalkulasi ISA data yang diambil dilakukan di wilayah subtropis dan kami melakukan pengambilan data di wilayah tropis. Untuk kelembaban terhadap suhu karekteristik hasilnya akan diketahui berdasarkan teori yaitu nilai kelebaban akan berbanding terbalik dengan nilai suhu.

4.5 Analisis kinerja kamera

Didalam analisis kamera serial LS-Y201, dilakukan pengujian terhadap kemampuan kecepatan pengambilan gambar. Langkah untuk melakukan

pengujian ini dilakukan dengan menghitung

kinerjanya menggunakan waktu rata –rata yang

dibutuhkan untuk mengambil setiap satu gambar dan mendapat hasilnya sebesar 30,087 detik untuk setiap pengambilan gambar dengan resolusi 640 x 480 pixel.

4.6 Analisis Konsumsi Arus Dan Daya setiap modul pada OBDH

Analisis konsumsi arus dan daya dilakukan untuk menghitung total konsumsi arus dan juga daya yang dibutuhkan oleh OBDH tersebut. Dan dibawah ini adalah tabel dari arus dan daya dari setiap masing

–masing modul yang terpasang ;

Tabel 11 Tabel Konsumsi Arus dan daya

5.

KESIMPULAN

Berikut ini adalah kesimpulan yang telah diambil dari hasil pengujian yang dilakukan

• Hasil perancangan OBDH (On-Board Data

Handling )sudah berhasil dibuat berdasarkan fungsinya. Ini sesuai yang dibutuhkan yaitu dapat mampu mengukur parameter atmosfer, telemetri dengan jarak jauh, dan juga pengambilan data gambar.

• Jarak pengiriman data dari muatan dengan

menggunaka radio 3DR denganbaudrate 9600

di LOS (Line Of Sight )adalah sejauh 10000

meter.

• Hasil pengambilan gambar dengan kamera

LS-Y201 jika resolusi gambar semakin kecil maka semakin cepat pula pengiriman data gambar yg didapat.

• Berdasarkan dari fitur OBDH tersebut,

penggunaan sistem OBDH lebih baik dari kehandalannya dan juga flesibilitasya dari pada sistem tanpa OBDH.

Daftar Pustaka

[1] Cahyono, D. 2013. Perancangan dan Realisasi OBDH (On-Board Data Handling) Remote Sensing Payload untuk Aplikasi Nanosatelit berbasis Sistem FPGA (Field Programmable Gate Array). Skripsi. Bandung: Fakultas Teknik Elektro dan Komunikasi Institut Teknologi Telkom.

[2] Fanfani, Andro Anditya, Erwin Susanto dan Unang Sunarya. 2014. Perancangan dan Realisasi OBDH (On-Board Data Handling) Untuk Sistem Balon Berbasis Mikrokontroller ARM LPC 1768. Jurnal. Bandung: Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom.

[3]

ta141501028.blog.lskk.ee.itb.ac.id/tag/crossed-dipole/

[4] Mahfudi, Isa. 2013. Antena Dan Propagasi. Tugas Kuliah. Malang: Politeknik Negri Malang

[5] Cavcar, Mustafa. 2015. The International Standard Atmosphere (ISA). 26470 Eskisehir, Turkey. Anadolu University

tempratur (C˚) tekanan (mbar) 1 mbar = 1hPa tempratur (C˚) tekanan (mbar)

1 26.7 25.85 1012.32 1012.32 14.83 1,009.80

2 26.8 25.86 1012.43 1012.43 14.83 1,009.79

3 27.9 25.73 1012.14 1012.14 14.82 1,009.65

4 27.8 25.68 1012.1 1012.1 14.82 1,009.67

5 27.6 25.81 1012.14 1012.14 14.82 1,009.69

6 27.6 25.87 1012.15 1012.15 14.82 1,009.69

7 27.5 25.88 1012.14 1012.14 14.82 1,009.70

8 27.6 25.88 1012.11 1012.11 14.82 1,009.69

9 27.6 25.91 1012.13 1012.13 14.82 1,009.69

10 27.6 25.9 1012.19 1012.19 14.82 1,009.69

11 331.4 24.13 977.84 977.84 12.85 973.82

12 353 23.56 975.47 975.47 12.71 971.31

13 359.9 23.41 974.75 974.75 12.66 970.51

14 363.3 23.34 974.34 974.34 12.64 970.12

15 366.5 23.28 973.94 973.94 12.62 969.75

16 372.9 23.16 973.02 973.02 12.58 969.01

17 399.3 23.55 969.85 969.85 12.40 965.95

18 415.1 24.02 968.16 968.16 12.30 964.13

19 541.3 22.87 952.58 952.58 11.48 949.65

20 545.5 23.14 941.87 941.87 11.45 949.17

21 737 21.8 933.62 933.62 10.21 927.56

22 5168.9 3.1 547.88 547.88 -18.60 527.97

23 5246.9 4.25 540.48 540.48 -19.10 522.47

24 5252.6 4.53 539.87 539.87 -19.14 522.07

25 5263.8 5.25 540.76 540.76 -19.21 521.28

26 5280.8 5.6 539.83 539.83 -19.33 520.09

27 5298.2 4.53 538.64 538.64 -19.44 518.87

28 5304.1 4.08 538.22 538.22 -19.48 518.46

29 5403.5 1.85 532.11 532.11 -20.12 511.56

30 5407.7 1.58 531.85 531.85 -20.15 511.27

31 5412 1.32 531.49 531.49 -20.18 510.97

32 5432.9 0.45 530.18 530.18 -20.31 509.53

33 5504.5 -0.4 525.39 525.39 -20.78 504.62

34 5517 0.1 524.56 524.56 -20.86 503.77

35 5525.2 0.48 523.98 523.98 -20.91 503.21

36 10350.3 -23.22 276.45 276.45 -52.28 250.41

37 10347 -23.02 276.64 276.64 -52.26 250.54

38 10343.5 -22.86 276.89 276.89 -52.23 250.68

39 10333.1 -22.62 277.27 277.27 -52.17 251.08

40 10329.7 -22.58 277.44 277.44 -52.14 251.21

41 10326.4 -22.5 277.54 277.54 -52.12 251.34

42 10323 -22.42 277.73 277.73 -52.10 251.47

43 10316.1 -22.36 277.96 277.96 -52.05 251.74

44 10312.5 -22.39 277.99 277.99 -52.03 251.88

45 10308.9 -22.36 278.16 278.16 -52.01 252.02

46 10298.3 -22.48 278.46 278.46 -51.94 252.43

47 10277.2 -24.48 279.55 279.55 -51.80 253.26

48 10273.8 -24.34 279.62 279.62 -51.78 253.39

49 10264 -23.86 279.99 279.99 -51.72 253.77

50 10254.5 -23.3 280.32 280.32 -51.65 254.15

51 10232.1 -22.48 281.07 281.07 -51.51 255.03

52 10221.3 -22.28 281.41 281.41 -51.44 255.45

ketinggian (meter)

No Data Pengujian Standar (ISA) No Komponen Arus (mA) Daya(mW)

1 Mikrokontroller arduino NANO 40 200

2 Radio 3DR 100 500

3 SHT75 0.016 0.08

4 BMP180 0.65 3.25

5 Sensor Kecepatan angin 40 200

6 GPS 50 250

7 Kamera 100 500

330.666 1653.33 TOTAL