132
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Deskripsi Umum Hasil Penelitian
Penelitian ini telah menghasilkan sebuah sistem drifter buoy sederhana. Ada 2 bagian utama dari sistem yang dikembangkan yaitu : drifter buoy sebagai
instrumen yang melakukan pengukuran dan pengiriman data dan ground segment sebagai stasiun darat yang menerima data dan berkomunikasi dengan drifter untuk
melakukan konfigurasi kerja. Drifter buoy yang dirancang pada penelitian ini mengikuti desain model SVP dengan beberapa modifikasi sesuai dengan
kebutuhan dan bahan yang tersedia. Jarak antara subsurface buoy dan drogue misalnya pada desain SVP berjarak 2 m, sedangkan pada desain ini berjarak 0.5
m. Panjang drogue SVP adalah 3 m, sedangkan pada penelitian ini drogue yang digunakan memiliki panjang 1.5 m. Diameter bola buoy pada desain SVP 34 cm,
sedangkan pada penelitian ini digunakan 30 cm. Drogue yang digunakan berupa jaring dengan mesh size 3 mm berbahan nylon. Pengurangan panjang total serta
dimensi diameter buoy drifter ini dilakukan dengan pertimbangan bahwa drifter akan dioperasikan pada daerah teluk sehingga drifter harus memiliki dimensi
sekecil mungkin. Bagian elektronika dan sensor ditempatkan di subsurface buoy. Bagian ini
terdiri atas sensor posisi yaitu GPS, sensor suhu, transceiver GSM, mikrokontroler serta accu 7 AH. Komunikasi yang digunakan pada penelitian ini
yaitu menggunakan layanan Short Message Services SMS, baik data yang dikirimkan maupun komunikasi untuk konfigurasi data. Data dikirimkan setiap 5
menit namun dapat diatur secara manual atau lewat SMS. Di bagian ground segment
terdiri atas transceiver GSM sebagai penerima data dan pengirim konfigurasi yang terhubung pada sebuah komputer.
4.2. Hasil Rancang Bangun Drifter
Instrumen drifter yang dihasilkan pada penelitian ini terlihat seperti pada Gambar 22. Tampak Luar bagian dari instrumen tersebut yaitu GPS, Antena
GSM, Kontrol Panel, Drogue, Sensor suhu. Adapun dimensi dari instrumen ini
133
yaitu : panjang total pelampung 45 cm dengan diameter bola 30 cm dan panjang tempat antena 15 cm, dan berat total 5 Kg, diameter drogue 50 cm dengan
panjang 200 cm. Jarak antara subsurface buoy dengan drogue yaitu 50 cm diikat mengunakan tali nylon berdiameter 1 cm. Pada bagian dasar dari buoy diberi cat
anti fouling setinggi 15 cm dari dasar buoy.
GPS Antena
GSM
Drogue Kontrol Panel
Sensor Suhu
Slot MMCSD Card
ONOFF Slot Charger
LED Indikator
Gambar 22. Hasil rancang bangun drifter buoy Susunan bagian dalam buoy terlihat di Lampiran 1. Terdapat aki pada bagian
dasar, kemudian diberi alas acrilyc dan diatasnya ditempatkan kotak elektronik. Pada kotak elektronik ini terpusat beberapa konektor yaitu konektor ke kontrol
panel seperti kabel data MMCSD card, tombol catu daya, charger dan LED indikator. Kemudian konektor kabel sensor suhu yang diletakan pada bagian
bawah buoy, konektor kabel antena GSM dan kabel serial GPS. Kontrol panel merupakan bagian penting dari instrumen yang dirancang ini,
dimana bagian ini terdiri atas beberapa bagian yaitu: Slot MMCSD Card yang merupakan media penyimpanan data dan konfigurasi dari kerja instrumen,
ONOFF untuk menghidupkan atau mematikan instrumen, Slot charger untuk melakukan pengisian batteray, LED indikator sebagai indikator kerja instrumen.
Tersedianya panel kontrol memungkinkan dilakukan pengaturan kerja instrumen secara offline, atau mematikan dan menghidupkan instrumen. Panel kontrol ini
dibuat sedemikian agar kedap air dan memiliki beberapa pengunci tersembunyi, agar pada saat dilepas di laut tidak semua orang mampu membuka panel kontrol
ini.
134
Desain drifter yang baik adalah drifter yang mampu mengikuti pergerakan air sebaik mungkin. Penentuan baik dan buruknya sebuah drifter ini mampu
mengikuti pergerakan air biasanya dihitung berdasarkan drag area ratio Sybrandy et al, 1995. Drag area ratio yaitu perbandingan antara daya tangkap
dari parasut drogue terhadap pergerakan masa air dengan luas permukaan bola buoy
dan komponen lainnya. Pergerakan drifter di anggap mampu mewakili pergerakan masa air sesungguhnya dengan ketelitian dibawah 1 cms harus
memiliki nilai drag area ratio diatas 40 Niiler, 1995. Pada penelitian ini, ada beberapa komponen yang dihitung untuk menentukan drag area ratio tersebut,
yaitu luas permukaan bola, luas pelampung, diameter penyangga, dan panjang tali yang digunakan. Nilai koefisien drag diambil dari SVP Design Manual Hansen et
al , 1996, dan kemudian digunakan untuk menghitung nilai drag area. Nilai drag
area ratio adalah merupakan perbandingan dari nilai drag area dari drogue
dengan jumlah nilai drag area dari komponen lain. Perhitungan dari semua komponen tersebut terlihat pada Tabel 12.
Tabel 12. Perhitungan drag ratio drifter yang dihasilkan.
Komponen Panjang
cm Luas
cm
2
Koefisien Drag Drag Area Drag
Area ratio
Luas Permukaan buoy
30 706.5
0.47 332.055
53.38
Panjang Tali 350
1.4 490
Drogue 200 31400
1.4 43960
Panjang penyangga
1.5 1
1.5 Drag area ratio
dari drifter yang dibuat yaitu sebesar 53.38 dan lebih besar dari 40. Hasil tersebut berarti daya tangkap drifter hasil rancangan terhadap
pergerakan masa air cukup baik, sehingga rancangan ini memiliki ketelitian dibawah 2 cms atau pada keadaan tenang dengan angin dibawah 4 cms memiliki
ketelitian hingga 1 cms Niiler, 1995.
135
4.2.1. Rangkaian Elektronik
Drifter yang dikembangkan berbasis mikrokontroller ATMega32 produksi
perusahaan ATMEL. Beberapa fungsi penting dari mikrokontroler ini yaitu melalui komunikasi serial menerima kalimat NMEA dari GPS, melakukan
parsing terhadap NMEA GPRMC, sehingga didapatkan waktu UTC, posisi
lintang dan bujur serta kecepatan dalam knot. Mikrokontroler ATMega32 menggunakan fasilitas 1-wire yang dimiki melakukan pembacaan terhadap sensor
suhu DS18B20. Data yang telah dibaca kemudian disimpan pada modul penyimpanan dengan format yang telah ditentukan serta pada waktu yang
ditentukan mengirimkan data ke penerima.
Rangkaian Utama Mikrokontroler
Rangkaian utama yaitu rangkaian minimum sehingga mikrokontroler dapat bekerja dan melakukan pemrograman. ATMega32 memiliki rangkaian
minimum cukup mudah yaitu dibangun dari mikrokontroler itu sendiri, kristal eksternal X-TALL, kapasitor dan catu daya 5 Volt. Untuk melakukan
pemrograman pada mikrokontroler ATMega32 juga cukup mudah yaitu hanya menghubungkan beberapa pin SPI Serial Programming Interface dengan port
parallel yang dimiliki komputer Gambar 23.
Modem dan GPS menggunakan komunikasi serial RS232 untuk berkomunikasi dengan peralatan lain termasuk mikrokontroler, sehingga
antarmuka cukup menggunakan fasilitas internal dari mikrokontroler ATMega32 baik hardware RS232 maupun RS232 secara software. Pada penelitian ini
Hardware RS232 digunakan oleh Modem GSM dan RS232 secara software
digunakan oleh GPS. Modem yang digunakan menggunakan RS232 dengan level tegangan 12V dan mikrokontroler adalah RS232 level TTL 5V maka diperlukan
IC Converter MAX232 Gambar 23 sebagai level converter tegangan tersebut.
Sensor suhu menggunakan komunikasi 1-wire dalam komunikasinya yang juga tersedia protokolnya di mikrokontroler ATMega32. Kecepatan maksimum dari
ATMega32 rangkaian ini diatur menggunakan Kristal eksternal yaitu X-TALL 4 MHz.
136
Keseluruhan rangkaian pada penelitian ini terlihat pada Gambar 22. Sensor suhu DALLAS DS18B20 cukup menggunakan resistor pull-up unutk
antarmukanya. GPS dihubungkan ke PA.5 Tx dan PA.4 Rx dan menggunakan komunikasi RS232 secara perangkat lunak. Catu daya menggunakan aki 12 Volt.
Media penyimpanan menggunakan SDMMC card dengan level tegangan komunikasi 3.3 Volt.
Gambar 23. Rangkaian utama mikrokontroler drifter berbasis ATMega32
Sumber utama energi dari instrumen yang dibuat adalah aki 7AH dengan tegangan 12 Volt. Level tegangan tersebut diubah menjadi level tegangan 5 Volt
dan 3.3 Volt, masing-masing digunakan untuk ATMega32 dan ICMAX232 serta 3.3 Volt untuk modul MMCSD Card. Pengubahan level tegangan ini
menggunakan IC keluarga LM78XX yang merupakan regulator tegangan stabil dari National Semiconductor murah dan banyak tersedia dipasaran Indonesia.
137
Modul Perangkat Lunak Utama
Perangkat lunak buoy adalah perangkat lunak yang ditanamkan di mikrokontroler, sesuai dengan alur dan cara kerja yang dibuat. menurut Stewart
2010 penggunaan bahasa tingkat tinggi seperti bahasa C, BASIC, PASCAL sangat membantu dalam efisiensi rancang bangun drifter dan kecepatan
penyelesaian serta penentuan alur kerja yang jauh lebih mudah, oleh karena itu pada penelitian ini menggunakan BASCOM-AVR sebagai tools pemrograman
dengan bahasa BASIC sebagai bahasa dasarnya. Perangkat lunak yang ditanamkan didalam buoy ini dibagi menjadi beberapa modul yang bekerja satu
kesatuan pada program utama. Perangkat Lunak Instrumen drifter terbagi atas beberapa modul, agar
memudahkan dalam proses perancangan, analisa dan pengecekan kesalahan. Modul tersebut dibuat berdasarkan peralatan yang digunakan sesuai dengan fungsi
dan cara kerja masing-masing peralatan tersebut. Modul tersebut terdiri atas modul penyimpanan data, modul sensor suhu, modul GPS, modul modem GSM
untuk pengiriman data dan kendali dua arah, dan modul pembaca konfigurasi file kerja drifter. Agar drifter bekerja sesuai dengan keinginan, modul-modul tersebut
kemudian disatukan satu sama lain. Penyatuan modul-modul tersebut dibuat dalam sebuah modul yang kemudian disebut modul perangkat lunak utama.
Fungsi utama dari modul perangkat lunak utama yaitu mengatur alur kerja dari setiap modul lain, kemudian menyusun beberapa data dan format yang diperlukan
sehingga semua modul dapat bekerja sesuai dengan keinginan. . Adapun alur program utama pada penelitian ini seperti pada Gambar 16.
Pada saat pertama kali dinyalakan mikrokontroler akan melakukan konfigurasi seperti komunikasi modem, sensor suhu dan GPS dan vektor interupsi diaktifkan.
Kemudian pembacaan GPS dilakukan yaitu berupa data posisi dalam lintang dan bujur dengan nilai kecepatan, tanggal dan jam, selanjutnya pembacaan sensor
suhu dan menyimpannya di dalam data logger dan dikirimkan ke modem dalam bentuk perintah AT-Command SMS. Pengiriman data dilakukan sesuai dengan
variabel waktu yang telah ditetapkan didalam file konfigurasi, atau jika dilakukan
138
konfigurasi dari jarak jauh variabel waktu pengiriman tersebut akan dirubah sesuai dengan yang ditentukan pada kendali dua arah.
4.2.2. Modul Data Logger dan Modul Perangkat Lunak Penyimanan Data Logger
Penyimpanan data menggunakan MMCSD Card, dimana MMCSD card ini dapat diakses menggunakan komunikasi SPI Serial Programming Interface
yang juga dimiliki oleh mikrokontroler ATMega32 yaitu komunikasi menggunakan mode MasterSlave dimana data dikirim secara serial melalui
beberapa paket frame dengan kemampuan silih berganti sebagai Master atau sebagai Slave. Ada 4 pin dalam komunikasi ini yaitu MOSI, MISO, SCLK dan SS
Gambar 20. MOSI Master Output merupakan jalur data keluar dari master menuju slave, MISO Master input yaitu jalur data dari slave menuju master,
SCLK merupakan sinyal clock sinkronisasi sinyal dan SS merupakan pin pemilih Master
dan Slave. Level tegangan yang digunakan modul data logger dengan mikrokontroler
berbeda, pada mikrokontroler menggunakan level tegangan digital 5 Volt sedangkan pada modul MMCSD card menggunakan level tegangan 3.3 Volt.
Perbedaan level tegangan tersebut menyebabkan dibutuhkannya rangkaian perantara antarmuka seperti terlihat pada Gambar 24.
Gambar 24. Rangkaian antarmuka MMCSD Card
Rangkaian perantara ini dibuat menggunakan prinsip pembagi tegangan, sehingga cukup sederhana dan hanya menggunakan sebuah regulator tegangan 3.3
Volt. Clockrate SPI atau kecepatan kerja transfer data pada modul ini tidak boleh terlalu cepat dikarenakan rangkaian perantara tidak cukup baik bekerja jika
139
clockrate terlalu cepat. Pada penelitian ini didapatkan clockrate terbaik yaitu 64
bits sehingga tidak terjadi kegagalan error pada saat komunikasi antara mikrokontroller dan modul data logger.
Ada 6 pin dari MMCSD card yang dihubungkan dengan mikrokontroler yaitu pin 1 CS, pin 2 Data in MOSI, pin 3 GND, pin 4 VCC, pin 5 CLK
dan pin 7 Data Out MISO. Secara berurut kaki-kaki tersebut terhubung dengan mikrokontroler yaitu PORTB.4, PORTB.5, GND, Vcc 3.3 Volt, PORTB.6 dan
PORTB.7. Pada uji coba laboratorium dengan kecepatan komunikasi SPI 64 bps didapatkan modul data logger ini mampu menyimpan semua data yang diinginkan
dalam format yang baik. Komunikasi MMCSD card menggunakan pustaka MMC.bas yang disediakan
oleh BASCOM-AVR dengan sedikit modifikasi karena secara default BASCOM- AVR dalam pustaka MMC.bas
–nya tidak mendukung ATMega32, serta clockrate dari
rangkaian yang
digunakan. Perubahan
ini dilakukan
di file
CONFIG_MMC.bas. Perubahan tersebut yaitu penyesuaian pin SPI untuk ATMega32 dan penyesuaian clockrate sesuai dengan Kristal dan rangkaian
antarmuka yang digunakan. PINB.4 sebagai pin SS Hardware SPI, PORTB.4 sebagai pin CS chip select dan dari hasil ujicoba didapatkan dengan rangkaian
modul yang dibuat, clockrate terbaik didapatkan yaitu 64 bits sehingga tidak ada kehilangan data saat transfer penyimpanan.
Beberapa perubahan yang dilakukan yaitu:
„ define Chip-Select Pin Config Pinb.4 = Output
Mmc_cs Alias Portb.4 Set Mmc_cs
Config Pinb.4
= Output „ define here Pin of SPI SS
Spi_ss Alias Portb.4 Set Spi_ss
Config Spi = Hard , Interrupt = Off , Data Order = Msb , Master = Yes , Polarity = High , Phase = 1 , Clockrate = 64 , Noss = 1
Spsr = 1
Spiinit „ Init SPI
Data yang disimpan merupakan data yang telah disusun dalam format yang ditentukan, yaitu “buoy”, nomor buoy, waktu, latitude, longitude, kecepatan, suhu.
prosedur penyimpanan data ini dibuat menjadi:
140
Ff = Freefile Open “Drifter.txt” For Append As ff
Print ff , “BUOY”;“,”; 1; “,”;Waktu ; “,” ; Msg12 ; “,” ; Msg2 ; Msg4 ; “,” ;Msg3 ; Msg7 ; “,” ; Msg10 ; “,” ; Suhu
Close ff
Perintah “
open
” adalah perintah penyediaan memori untuk pengolahan file dan
dengan metode “
append
” yang berarti bahwa penambahan isi file jika file sudah ada dan atau pembuatan file baru jika file belum ada. Memori dan file yang
tersedia kemudian diisi dengan data menggunakan perintah “
print
”. Data tersebut diwakili oleh variabel
waktu, msg12, msg2, msg4, msg3, msg7, msg10
dan
suhu
, dimana data tersebut disimpan di file bernama
Drifter.txt.
Umumnya aplikasi drifter seperti drifter yang dikeluarkan WOCE
http:www.marlin-yug.comproducts.php?category_name_id=14
memiliki data
logger yang tergabung dengan antarmuka sensor seperti modul MM400, dimana
komunikasi yang digunakan berupa komunikasi serial RS232 untuk mengeluarkan data yang tersimpan didalamnya. Penggunaan modul seperti MM400 ini yaitu
penggunaan daya rendah dan kemudahan pemrograman sedangkan kapasitas penyimpananya cenderung terbatas.
4.2.3. Sensor Suhu DS18B20 dan Modul Perangkat Lunak Pembaca Sensor Suhu
Sensor suhu DS18B20 memiliki keluaran sinyal digital sehingga rangkaian antarmukanya cukup sederhana. Sesuai dengan datasheet yang dikeluarkan
DALLAS yaitu cukup dengan memberikan resistor pull-up. Pada mikrokontroler keluarga ATMEL resistor ini berkisar antara 4.7 K
Ω – 10 KΩ. Resistor pull-up tersebut berfungsi untuk menyesuaikan level tegangan digital sensor dengan
mikrokontroler dikarenakan perbedaan arus serap current-sink dari keduanya. Gambar 25 a. merupakan rangkaian antarmuka dari sensor DS18B20.
Sensor ini kemudian dibuat penutupnya agar kedap air. Casing terbuat dari bahan alumunium Gambar 25 b berbentuk silinder kemudian alumunium
tersebut ditanamkan pada bagian bawah buoy dan kemudian disatukan kembali menggunakan bahan resin.
141
a
b Gambar 25. a Rangkaian sensor DS18B20, b Hasil sensor suhu yang dibuat
Sensor suhu yang digunakan yaitu DALLAS DS18B20 menggunakan komunikasi 1-wire, BASCOM-AVR menyediakan pustaka yang baik untuk
menggunakan komunikasi ini. DS18B20 mengeluarkan data 12-bit sehingga pengolahan data dilakukan dengan membaca data 8-bit 2 kali dengan 8-bit
pertama merupakan bit terendah dan 4 bit teratas dari 8 bit kedua merupakan 4-bit teratas data. Pembacaan data dilakukan dengan perintah
1-wread
dimana data yang dihasilkan berupa data 8-bit. Hasil pembacaan ini kemudian disusun kembali
sehingga didapatkan data dalam format 12-bit. Format data tersebut dalam format desimal tanpa koma dan belum terkoreksi 116 bit teratas sehingga hasil
pembacaan dikali dengan 0.0625. Berikut implementasi pembacaan tersebut dalam BASCOM AVR:
Sub Read_suhu Dim Ik As Byte
Dim T As Word 1wreset
1wwrite HCC 1wwrite H44
1wreset
„reset device 1wwrite HCC
1wwrite HBE „konversi ke celcius
For Ik = 1 To 2
142
Cik = 1wread „pembacaan data Next
T = C2 256 „byte atas T = T + C1 „byte atas + byte bawah
If C2 15 Then T = Not T
T = T + 1 Suhu = T 0.0625
Else Suhu = T 0.0625
End If End Sub
4.2.4. Antarmuka GPS
GPS yang digunakan yaitu tipe PMB-648 keluaran Parallax .inc. memiliki keluaran NMEA-0183 melalui komunikasi serial TTL maupun RS232. Penelitian
ini menggunakan komunikasi serial TTL karena RS232 mikrokontroler untuk modem GSM dan kabel yang dibutuhkan tidak terlalu panjang dari mikrokontroler
ke modul GPS. Gambar 26. merupakan konfigurasi pin dari modul PMB-648.
a b
Gambar 26. PMB-648 Parallax a Tampak atas, b Tampak samping dan konfigurasi pin
Dari Gambar 26 terlihat bahwa ada 4 pin yang digunakan yaitu VCC kaki 3, GND kaki 4, TTL RX kaki 2 dan TTL Tx kaki 1. Komunikasi dengan
mikrokontroler digunakan komunikasi null-modem sehingga kaki 2 dan kaki 1 modul PMB-648 dihubungkan dengan PA.4 dan PA.5 mikrokontroler ATMega32.
VCC yang digunakan yaitu VCC 5 Volt. PMB-648 memiliki antena internal dimana tipe ini memiliki daya tangkap sinyal yang cukup baik dan masih mampu
mendapatkan sinyal secara baik meskipun ditutup bahan tipis seperti baja ataupun
143
acrilyc . Pada penelitian ini modul ini dibungkus dengan bahan acrilyc sehingga
kedap air dan ditempatkan pada bagian paling atas dari buoy. Penelitian ini menggunakan NMEA GPRMC sebagai data yang akan
diambil dari beberapa kalimat NMEA yang dikirimkan oleh receiver GPS. NMEA ini dikirimkan setiap 1 detik http:www.nmea.org, sehingga dalam proses
pembacaan data diperlukan proses pembacaan berulang-ulang loop. Pembacaan berurut dimulai dengan mendeteksi penanda GPRMC apakah sudah diterima
atau tidak kemudian karakter selanjutnya dianggap sebagai waktu dan seterusnya, dimana delimiter
format data GPRMC ini menggunakan karakter koma “,”. Gambar 27. menunjukan diagram alir dari pembacaan data pada GPS.
Pembacaan berurut dilakukan karena data keluaran dari receiver GPS dalam bentuk serial. Kecepatan pengiriman data serial ini yaitu 9600 bps sesuai
dengan kecepatan default dari GPS yang digunakan. Proses perangkat lunak di modul ini sangat bergantung dari kualitas data yang diberikan oleh GPS, pada
beberapa percobaan tertentu data yang dikeluarkan oleh GPS tidak memiliki karakter null character, tetapi tanda pembatas tetap dikeluarkan sehingga
implementasi alur Gambar 27. dapat dilakukan. Implementasi dari alur Gambar 26 kedalam bahasa BASIC BASCOM
AVR. Pertama mikrokontroler menyimpan header GPRMC dalam memori EEPROM kemudian setiap penerimaan karakter dari GPS dilakukan pencocokan
dengan header tersebut, menggunakan perintah
lookupy, message.
Jika data cocok atau berupa GPRMC maka program akan keluar dari proses looping
ini, tetapi jika tidak maka program akan kembali membaca data. Potongan program tersebut yaitu:
Do Fdata = Lookupy , Message
If Fdata = 0 Then Exit Do Get 2 , Tmp
If Fdata = Tmp Then Incr Y Loop
Get 2 , Tmp
144
Mulai For I=1:6
Apakah “GPRMC”? Hingga Karakter “,”
Susun teks sebagai Waktu
Hingga Karakter “,” Susun teks sebagai
Latitude Hingga Karakter “,”
Susun teks sebagai Longitude
Hingga Karakter “,” Susun teks sebagai
Kecepatan tidak
ya ya
ya
ya ya
ya tidak
ya ya
tidak
tidak
tidak
Gambar 27. Alur pembacaan data GPS Setelah header GPRMC ditemukan kemudian dilakukan pembacaan data
berikutnya yaitu data waktu dan melakukan konversi. Format data waktu yang dikeluarkan oleh GPS yaitu
hhmmss.ss
, dimana
dd
adalah merupakan jam,
mm
menit dan
ss.ss
adalah detik, dan jumlah semua data ada 9 karakter. Pembacaan dilakukan setiap karakter dimana karakter pertama dari setiap kode merupakan
puluhan dan berikutnya adalah satuan. Setelah data tersusun kemudian disimpan dalam sebuah variabel, implementasi dalam kode program yaitu sebagai berikut:
For Ii = 1 To 9 Get 2 , Tmp
Msg5 = Msg5 + Chrtmp Waktu = Msg5
If Ii = 1 Then Puluhan = Tmp - H30
Else If Ii = 2 Then Satuan = Tmp - H30
End If
145
Next Var = Puluhan 10
Var = Var + Satuan Var = Var + 7
If Var 24 Then Var = Var
– 24 Puluhan = Var 10
Puluhan = Puluhan + H30 Satuan = Var Mod 10
Satuan = Satuan + H30 Midmsg5 , 1 , 1 = Puluhan
Midmsg5 , 2 , 1 = Satuan Do
Get 2 , Tmp
If Tmp = “,” Then Exit Do Msg = Msg + Chrtmp
Loop „ Msg = Msg + Msg6 „ variable Waktu
Dengan cara yang sama, pembacaan berurutan dari karakter yang dikirimkan GPS dan pembacaan kalimat NMEA dari variabel status data,
Latitude , NS, Longitude, ES dan tanggal dilakukan secara berurutan seperti pada
kode program dibawah ini:
Do Get 2 , Tmp
If Tmp = “,” Then Exit Do Msg8 = Msg8 + Chrtmp „variable status
Loop Do
Get 2 , Tmp If Tmp = “,” Then Exit Do
Msg2 = Msg2 + Chrtmp „variable latitude Loop
Do Get 2 , Tmp
If Tmp = “,” Then Exit Do Msg4 = Msg4 + Chrtmp „variable NorthSouth
Loop Do
Get 2 , Tmp If Tmp = “,” Then Exit Do
Msg3 = Msg3 + Chrtmp „ variable longitude Loop
Do Get 2 , Tmp
If Tmp = “,” Then Exit Do Msg7 = Msg7 + Chrtmp
Loop Do
Get 2 , Tmp
If Tmp = “,” Then Exit Do Msg10 = Msg10 + Chrtmp „variable WestEast
Loop
146
Do Get 2 , Tmp
If Tmp = “,” Then Exit Do Msg11 = Msg11 + Chrtmp „variable speed over groung
Loop Do
Get 2 , Tmp If Tmp = “,” Then Exit Do
Msg12 = Msg12 + Chrtmp „variable tanggal
Loop If Msg10 = “” Or Msg10 = “ “ Then Msg10 = “0”
Perintah “GET” adalah perintah yang digunakan BASCOM untuk membaca satu karakter dari port RS232. Data yang didapatkan berupa karakter. Pembacaan
dilakukan dalam sebuah perulangan dimana pembacaan akan berakhir bagi variable
tersebut jika pembacaan “GET” menemukan karakter “,”. Karakter yang telah disusun dalam setiap variabel tersebut merupakan data yang sesuai dengan
urutan kalimat NMEA GPRMC. Variabel tersebut yaitu
Waktu, Msg12, Msg2, Msg4, Msg3, Msg7, Msg10.
4.2.5. Antarmuka Modem GSM untuk Pengiriman Data dan Kendali Dua Arah
Modem yang digunakan adalah modem keluaran Wavecom.Inc tipe Fastract
M1306B. Modem ini mendukung komunikasi AT-Command dengan keluaran serial RS232. Adanya perbedaan level komunikasi ini sehingga
dibutuhkan antarmuka agar dapat berkomunikasi dengan baik yaitu menggunakan IC MAX232 Gambar 28. Dapat dilihat pada IC tersebut kaki TX dan RX
komunikasi RS232 pada pin 7 dan 8 sedangkan input dan keluaran RX dan TX komunikasi RS232 level TTL pada pin 9 dan 10. Pin 7 dan 8 kemudian
dihubungkan dengan pin TX dan RX modem GSM secara null-modem atau TX dan RX saling disilangkan seolah-olah komunikasi dilakukan oleh dua peralatan
yang sama tanpa adanya sinyal kontrol.
147
Gambar 28. Rangkaian antarmuka modem GSM Gambar 28. menunjukkan rangkaian antarmuka mikrokontroler Tx PD.1
dan Rx PD.0 dengan Tx dan Rx Fastract M1306B dengan protocol komunikasi baud rate
9600. Untuk mengatur komunikasi pada kecepatan yang sama yaitu 9600 bps maka pada modem dan mikrokontroler harus diatur kecepatan
komunikasi yang sama. Default modem M1306B memiliki baudrate 115200 bps, tetapi dengan Kristal 4 MHz yang digunakan pada mikrokontroler kecepatan
komunikasi ini tidak mungkin dilakukan, oleh karena itu kecepatan modem harus diatur kembali. Pengaturan kembali kecepatan baud rate ini dilakukan
menggunakan AT-Command AT+CIFR=9600. Perintah tersebut bersifat sementara artinya konfigurasi kecepatan yang dilakukan belum disimpan di
memori EEPROM modem, dan jika catu daya dimatikan konfigurasi akan kembali ke 115200 bps. Penyimpanan setting kecepatan pada EEPROM dapat
menggunakan AT-Command
ATW. hubungan
antara modem
dan mikrokontroler dilakukan hanya menggunakan pin TX dan RX tanpa melibatkan
pin control sehingga konfigurasi kabel keduanya harus menggunakan konfigurasi null modem
, dimana konfigurasi ini menyilangan antara kabel TX dan RX.
Modul Pengirim Data
Modul pengiriman data berupa SMS ini akan aktif bila dalam file config.ini nilai variabel smsornot sama dengan satu baris ke-2 dalam file CONFIG.INI,
maka pada modul ini dilakukan pengecekan berapa nilai variable tersebut. Jika
148
nilainya sama dengan 1 maka akan dilakukan perintah SMS seperti pada kode berikut:
If Smsornot = 1 Then If Hitungsms Waktusms Then
Print AT+CMGS=;Chr34;Nomer;Chr34;Chr13;Chr10 Waitms 500
Print Waktu ; : ; Msg12 ; , ; Msg2 ; Msg4 ; , ; Msg3 ; Msg7 ; , ; Msg10 ; , ; Suhu
Print Chr26 ; Chr13 ; Chr10 Waitms 700
Hitungsms = 0 End If
End If
Setelah melakukan pengecekan konfigurasi dilakukan pengiriman atau tidak, perintah AT+CMGS adalah untuk mengirimkan SMS yang diikuti dengan nomor
penerima dan isi SMS kemudian diakhiri
CHR26
atau
CTRL-Z
. isi dari SMS diisi menggunakan perintah
PRINT
diikuti dengan format data yaitu variabel
WAKTU
,
MSG12
yang merupakan tanggal,
MSG2
dan
MSG4
merupakan latitude,
MSG3
dan
MSG7
merupakan longitude ,
MSG10
merupakan kecepatan yang diukur oleh GPS dan
SUHU
. Hasil uji coba di laboratorium menunjukan bahwa sukses tidaknya perintah ini
sangat bergantung pada kualitas sinyal GSM. Dari selang sinyal yang dikeluarkan oleh modem yaitu 0-19 poin didapatkan melalui perintah AT-COMMAND
AT+CSQ, minimal ada 5 poin yang dibutuhkan agar perintah pada modul ini sukses dilakukan pengiriman SMS. Sukses tidaknya perintah SMS ini dapat
dideteksi melalui respon yang diberikan oleh modem, jika sukses modem akan memberikan respon “OK”, jika tidak maka modem akan memberikan respon
“+ERROR”. Pada penelitian ini jika terjadi kegagalan pengiriman maka data
tersebut dilewatkan atau tidak dikirimkan kembali, dengan pertimbangan keefektifan perangkat lunak dan untuk mengetahui data sebenarnya dapat dilihat
pada data yang tersimpan di SDMMC card.
Kendali Dua Arah
Komunikasi dua arah pada implementasi drifter sangat penting dilakukan Ohlmann, 2005, Kendali dua arah yang dimaksud pada penelitian ini adalah
pengiriman SMS berkode tertentu yang tersimpan di memori buoy sehingga ketika
149
buoy menerima SMS tersebut, buoy akan melakukan hal yang kita perintahkan.
Beberapa hal yang diatur dalam kendali dua arah ini seperti pada Tabel 9. Langkah pertama untuk kendali dua arah yaitu menghidupkan vektor interupsi
komunikasi serial sehingga pada saat kapanpun SMS masuk perangkat lunak akan mengecek ke vektor interupsi tersebut. Untuk menghidupkan vektor interupsi ini
di BASCOM AVR seperti berikut:
Config Serialin = Buffered , Size = 40 Enable Interrupts
AT-Command tanda SMS masuk yaitu AT+CMTI sehingga setelah vektor interupsi terpenuhi maka tugas pertama dari rutin interupsi adalah mengecek
apakah isi dari interupsi tersebut karakter +CMTI. Rutin tersebut dibuat menjadi:
Sub Ada_sms Config Watchdog = 2048
Start Watchdog Getline Sret
Stop Watchdog I = Instrsret , : :
If I 0 Then Stemp = Leftsret , I
Select Case Stemp ANY MESSAGE FROM SOMEONE Case +CMTI: : Showsms Sret
Case Else ANY CALL FROM SOMEONE End Select
End If End Sub
Setiap karakter yang diterima di port RS232 akan ditampung pada variabel
sret
melalui perintah
getline
, kemudian di dalam variabel tersebut dicari karakter “:” dan karakter sebelumnya di tampung dalam variable I. jika variable I ini
adalah “+
CMTI
” maka tanda adanya SMS baru kemudian akan dilakukan proses pembacaan SMS, jika tidak proses kembali ke program utama. Langkah terakhir
adalah mencocokan isi SMS dengan kode SMS yang telah disepakati seperti pada Tabel 11. Berikut rutin pencocokan yang dilakukan pada penelitian ini:
Sub Showsmss As String I = Instrs , ,
I = I + 1 Stemp = Mids , I
Print AT+CMGR= ; Stemp Getline S
Do
150
Getline S Select Case S
Case CODE-1 : Print Phonenumber
Waitms 50 Print RESET
Print MIKROKONTROLER Print
Print Chr26
Config Watchdog = 2048 Start Watchdog
Wait 5 Stop Watchdog
Case CODE-2 : …
… Case OK : Exit Do
Case Else End Select
Loop Print AT+CMGD=1,4
Getline S Waitms 100
End Sub
Pertama mikrokontroler akan membaca isi SMS setelah pengecekan variable I adalah “+
CMTI
”, kemudian dengan perintah AT+CMGR isi SMS tersebut diambil menggunakan rutin
getline
dan disimpan dalam variabel
S
, hasil pembacaan isi SMS inilah yang kemudian dicocokan dengan menggunakan
perintah
case
. jika memenuhi
case
tertentu maka mikrokontroler akan melakukan perintah yang diinginkan Table 9. Setelah melakukan perintah tersebut
mikrokontoler kemudian melakukan perintah pengiriman SMS sebagai laporan bahwa perintah telah dilakukan. Terakhir SMS kemudian dihapus menggunakan
perintah AT+CMGD. Komunikasi ini sangat berguna dalam mengetahui kondisi atau merubah alur kerja dari drifter di laut.
4.2.6. File Konfigurasi Kerja Drifter CONFIG.INI
Pada umumnya konfigurasi kerja drifter dapat diatur secara offline bersentuhan langsung dan secara online jarak jauh. Pengaturan secara offline
biasanya menggunakan komputer berisi program pembaca dan penulis EEPROM mikrokontroler yang digunakan, karena pada umumnya setting parameter tersebut
disimpan pada memori EEPROM. Pada penelitian ini setting offline tersebut tidak
151
dilakukan menggunakan komputer tetapi melalui file yang ada di memori MMCSD card yang berisi beberapa baris kode. File tersebut akan selalu dibaca
oleh mikrokontroler pada awal dinyalakan kemudian setiap parameter tersebut disimpan dimemori EEPROM mikrokontroler.
Buoy dalam penelitian ini dirancang agar dapat digunakan berulang-ulang
sehingga dibutuhkan kemudahan dalam konfigurasi dari kerja buoy. Dalam perancangan ini digunakan file
Config.ini
Gambar 29 yang ditanamkan di
MMCSD card buoy sebagai pengatur kerja buoy. Beberapa hal yang diatur dalam file ini yaitu baris pertama adalah selang waktu perekaman dalam detik, baris
kedua merupakan variable yang menyatakan apakah dilakukan pengiriman data atau tidak, baris ketiga yaitu selang waktu pengriman data dan baris keempat
adalah nomor penerima dari data server.
Gambar 29. File CONFIG.INI sebagai pengatur kerja buoy Pada awal dinyalakan mikrokontroler akan mengecek dan membaca
keberadaan file ini. Pembacaan kemudian dilakukan secara berurut baris per baris dan disimpan dalam variabel masing-masing yang kemudian digunakan dalam
proses perangkat lunak berikutnya.
4.2.7. Perangkat Lunak Penerima
Data yang dikirimkan oleh drifter adalah berupa data text melalui SMS. Data tersebut kemudian diterima oleh ground segment yang merupakan sebuah modem
GSM terhubung dengan komputer yang berisi perangkat lunak yang mampu menerima dan melakukan pengolahan data SMS yang disebut dengan perangkat
lunak penerima. Selain menerima dan melakukan pengolahan data yang
152
dikirimkan oleh drifter, ground segment juga berfungsi melakukan komunikasi dua arah dengan drifter dengan mengirimkan pesan text SMS konfigurasi ke
drifter .
Perangkat lunak penerima Gambar 30. dibuat menggunakan perangkat lunak Borland Delphi 7
, perangkat lunak ini menerima dan mengirimkan SMS dari buoy dalam bentuk AT-Command melalui port serial atau USB komputer. Komponen
Delphi yang digunakan untuk melakukan akses port serial yaitu Tcomport, dimana komponen ini memiliki pustaka yang baik dalam melakukan akses terhadap port
tersebut. Penggunaan komponen ini dipilih juga disebabkan oleh kemudahan dalam penggunaanya dalam pemrograman. Ada beberapa fungsi utama yang
digunakan yaitu writestr untuk melakukan penulisan pada port dan readstr untuk membaca string yang diterima pada port serial.
Gambar 30. Tampilan perangkat lunak penerima data
Beberapa prosedur penting dari perangkat lunak ini yaitu prosedur yang mengakses port serial komputer yang terhubung modem GSM baik dalam
mengirimkan perintah atau menerima data SMS. Prosedur pengiriman data yaitu:
procedure TForm1.SendCommandstrCommand: string;
Postfix : Char;
var s : string;
begin s
:= strCommand
+ Postfix;
Comm1.WriteStrs; end;
153
Menggunakan fungsi writestr dikirimkan perintah AT-Command dimana variabel string yang dibutuhkan diganti dengan perintah yang dibutuhkan
misalnya AT+CGMM, AT+CGMR dan lainnya. Apabila diimplementasikan maka prosedur tersebut menjadi :
Comm1.WriteStr „AT+CGMM‟ + Chr13;
Pembacaan data dilakukan dengan prosedur
comm1RxChar
yaitu pembacaan data jika terjadinya interupsi pada pin receiver port serial, berikut prosedur
pembacaan data tersebut:
procedure TForm1.Comm1RxCharSender: TObject; Count: Integer;
var Str: String; begin
Comm1.ReadStrStr, Count;
Memo1.Text := Memo1.Text +
Str; end;
Data yang telah dibaca kemudian disusun dalam variabel dan format, kemudian menyimpann
ya di dalam basisdata. “
Str
” adalah karakter yang menangkap string yang ada di penerima serial. Pembacaan ini dilakukan ketika
ada interupsi di port serial, jika ada kemudian variable
str
membaca apakah string tersebut +CNMI, jika ya akan dilanjutkan dengan +CMGR yaitu
pembacaan isi SMS kemudian isi tersebut ditampung oleh variable
str
dan inilah yang kemudian dianggap sebagai data mentah raw data.
Kendali dua arah dilakukan dengan melakukan pengiriman SMS berkode menggunakan perintah AT+CMGS yaitu perintah pengiriman SMS dimana isi
dari teks SMS adalah kode sesuai dengan perintah yang diinginkan. Apabila diimplementasikan misalnya:
comm1.writestr„AT+CMGS‟; comm1.w
ritestr„CODE-1‟; comm1.writestr1A;
comm1.writestr13;
Kendali dua arah yang lain dilakukan dengan prosedur yang sama. Setiap kali dilakukan perintah dua arah dari ground segment dan SMS konfigurasi tersebut
diterima oleh drifter maka drifter akan mengirimkan SMS balasan sebagai tanda bahwa konfigurasi telah dilakukan, jadi setelah perintah SMS konfigurasi SMS
154
perangkat lunak pada sisi ground segment kemudian akan menunggu kiriman SMS balasan sebagai informasi bahwa konfigurasi dilakukan dengan sukses atau
tidak.
4.2.8. Perbandingan Spesifikasi Drifter yang dihasilkan dengan Drifter ARGOS, ORBCOMM dan IRRIDIUM
Adapun perbandingan dari drifter yang dihasilkan pada penelitian dengan drifter
lainnya yaitu ARGOS, ORBCOMM dan IRRIDIUM sebagai teknologi drifter
yang telah digunakan luas dan lama oleh para peneliti Tabel 13. Komunikasi pada penelitian ini sudah dilakukan secara dua arah yaitu dengan
adanya kendali dua.arah, Coverage area atau penggunaan drifter yang dirancang harus di daerah yang terdapat sinyal GSM sedangkan pada 3 perusahaan tersebut
menggunakan komunikasi satelit. Drifter pada penelitian ini dapat digunakan pada daerah yang dekat dengan daratan seperti pesisir dan teluk yang memiliki BTS
GSM. Data pada drifter yang dibuat menggunakan SMS sebagai media pengiriman data, jumlah data yang dapat dikirimkan sesuai dengan karakter
maksimal yang dapat dikirimkan melalui SMS yaitu 160 karakter. Ketelitian pengukuran khusunya posisi sama yaitu
± 10 m sesuai dengan ketelitian Datasheet GPS, walaupun pada penelitian ini di dapatkan akurasi yaitu
±4.5 m. Identifikasi
drifter dapat dilakukan melalui nomor GSM yang tertanam pada setiap drifter. Ini
berbeda dengan aplikasi lain yang dibuat sendiri oleh perusahaan tersebut. Penggunaan daya pada penelitian ini masih jauh dari hemat seperti pada drifter
yang dikeluarkan oleh 3 perusahaan tersebut dikarenakan efisiensi penggunaan komponen dan rangkaian. Pada drifter ini juga belum disertakan transmitter HF
sehingga pengiriman data sangat tergantung dengan sinyal GSM ditempat percobaan.
4.2.9. Biaya Implementasi dan transmisi Sistem Drifter yang dikembangkan
Secara umum implementasi sistem drifter ini lebih murah dibandingkan dengan aplikasi drifter yang telah dikembangkan oleh ARGOS, ORBCOMM dan
IRRIDIUM yang mencapai 1500 untuk harga drifter sendiri, dengan biaya 15
155
Tabel 13. Perbandingan drifter yang dihasilkan dengan drifter ARGOS, ORBCOMM dan IRRIDIUM
Perbandinagan ARGOS
ORBCOMM IRIDIUM
Penelitian ini
Communication Method
one way
transmission only
two way two way
Two way
Coverage Global
number of
messages per day depend on
latitude between
+60 and -60 deg
latitude Global
Sinyal GSM Remote
System control
change message rate and
message type no
yes yes
yes Max. Number of
bytes in message 32 bytes 20
bit ID
31 bytes 28 bit
ID 512 bytes
100 Kbytes 160
charakter Position
by sattellite ± 300 m
by GPS ± 10 m
by GPS ± 10 m
By GPS ± 10 m
Position drift
alarm As option by
Argis or using Wves21 or
seasaw software
As option by Argis or using
Wves21 or
seasaw software
As option by Argis or using
Wves21 or
seasaw software -
Transmiter ID to be obtained
from CLS to setup
buoy system
to be specified as
part of
provisioning by an
orbcomm service
provider phonenymber of
the iridium
subscription Nomor GSM
Typical Power
consumption ca 70 mW ca
40 mW ca 100 mW ca
200 mW ca 74 mW
±544 mW Combintaion with
local HF
transmitter yes
yes yes
no Disable
option andor activity
yes yes
yes yes
perhari operasi untuk biaya transmisi. Pada aplikasi ini biaya alat sebesar 167.9 Tabel 14 dan biaya ground segment 561.2 Tabel 15 sehingga biaya
implementasi awal sebesar 729.1 dan biaya transmisi per-hari sebesar 4.4 untuk pengiriman setiap 5 menit atau 2.2 untuk pengiriman setiap 10 menit Tabel 16,
menggunakan provider Telkomsel dengan biaya SMS Rp. 150.
156
Pada Tabel 14. diperlihatkan komponen yang digunakan pada aplikasi ini menggunakan komponen yang dapat dicari dengan mudah di Indonesia dengan
biaya yang dicantumkan adalah biaya pada pasar Indonesia. Biaya ini akan semakin murah jika komponen tersebut dipesan langsung dalam jumlah banyak
dari setiap produsen komponen misalnya saja komponen seperti Modem GSM harga asli 45, GPS 40 dan mikrokontroler hanya 1.
Tabel 14. Biaya pembuatan drifter
Komponen IDR
Dollar Kurs Rp. 9800
Microcontroller 50000
5.1 IC Max232
25000 2.6
Komponen Pasif +PCB 50000
5.1 Dallas DS18B20
25000 2.6
GPS 800000
81.6 Modem GSM
500000 51
Buoy 30000
3.1 Drogue
15000 1.5
besi 30000
3.1 Resin
30000 3.1
Cat anti fouling 30000
3.1 Alumunium
50000 5.1
Tali 10000
1.0
jumlah Rp. 2.345,000
167.9
Pada sisi ground segment komponen terpenting yaitu modem GSM jika sudah memiliki komputer maka cukup membeli modem GSM seharga 51 atau
45 dollar bila memesan langsung dari perusahaan pembuat modem Wavecom.inc, lengkapnya biaya implementasi ground segment terlihat pada
Tabel 15. Tabel 15. Biaya pembuatan ground segment
Penerima IDR
Dollar Kurs Rp. 9800
komputer 5000000
510.2 Modem GSM
1200000 51
jumlah Rp. 6,200,000
561.2
Biaya transmisi menggunakan SMS tergolong mahal setiap hari dengan interval
pengiriman 5 menit sebesar 4.4, Tabel 16 jika dibandingkan dengan
157
yang dilaporkan Motyzhev 2010, yang mengatakan biaya transmisi per-hari 0.5, hal ini diakibatkan perbedaan biaya SMS dari provider setiap negara. Pada
aplikasi ini juga masih bisa dihemat jika menggunakan transmisi data GPRS dengan rata-rata biaya koneksi internet unlimited dari provider Indonesia
Rp.100.000. Hanya implementasi transmisi GPRS ini menggunakan struktur yang berbeda yaitu pada sisi ground segment berupa sebuah web server yang memiliki
domain internet tanpa adanya modem GSM pada sisi server. Tabel 16. Biaya transmisi
Transmisi setiap 5 menit IDR Dollar Kurs Rp. 9800
24 jam 43200
4.4 1 Bulan
1296000 132.2
4.3. Hasil Uji coba Laboratorium
Sensor suhu dibungkus dengan bahan yang mampu menyerap panas dengan baik seperti stainless steel dan alumunium. Pada penelitian ini sensor yang sama
digunakan dengan pembungkus berbahan alumunium. Pada keadaan tidak terbungkus ketelitian sensor suhu ini sebesar 12-bit menyebabkan sensor ini
memiliki respon dan data yang cukup baik untuk aplikasi drifter. Sensor suhu DS18B20 adalah merupakan sensor suhu dengan keluaran
digital, tetapi karena penerapan di drifter, sensor tersebut dibungkus untuk kedap air maka diperlukan kalibrasi untuk mengkoreksi hasil keluaran digital sensor dan
pengaruh karena dibungkus tersebut. Proses kalibrasi ini dilakukan dengan menngukur suhu air dingin yang dipanaskan secara perlahan menggunakan
thermometer sebagai alat standard dan sensor suhu DS18B20 yang telah
terbungkus. Kalibrasi Sensor suhu menghasilkan data dengan standar deviasi 0.42, Rata-rata perbedaan suhu sebesar 1.582
С dan maksimum beda sebesar 3.03 С.
Data percobaan tersebut kemudian dilakukan pencocokan Gambar 31 sehingga didapatkan persamaan Y=1.004X + 1.432 dengan R
2
=0.996, dimana Y adalah suhu terkoreksi dan X adalah suhu yang dikeluarkan oleh sensor DS18B20.
Berdasarkan hasil tersebut terlihat bahwa sensor suhu pada drifter ini memiliki liniearitas yang baik dengan tingkat kepercayaan yang cukup baik. Bahan
158
alumunium menyebabkan panas yang terukur pada DS18B20 lebih dingin sebesar -1.432
С tetapi masih memberikan liniearitas dengan kemiringan sebesar 1.004.
a
b Gambar 31. a Plot data pengukuran b Fit data hasil kedua pengukuran
Hasil diatas kurang baik dibandingkan dengan hasil Motyzhev 2010, pada penelitiannya tentang smart buoy yang di uji cobakan di laut hitam dengan nilai
akurasi yaitu 0.2
С, sensitivitas 0.04 С dan waktu pembacaan 20 detik. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh bahan pembungkus berupa stainless steel
penelitian ini menggunakan bahan alumunium dimana stainless steel memiliki penyerapan panas yang lebih baik.
Respon time dari sensor diamati secara visual dengan melihat perubahan nilai
pada thermometer dan waktu yang diperlukan oleh sensor DS18B20 untuk berubah yaitu sebesar ± 2 detik. Hasil tersebut disebabkan karena waktu yang
20 25
30 35
40 20
25 30
35 40
Suhu DS1820 Celcius
S uh
u Th
er m
om et
er C
el ci
us
y = 1.004x + 1.432 R
2
=0.996 data
linear
5 10
15 20
25 30
35 17
19 21
23 25
27 29
31 33
35 37
39 41
43
Data ke-
S uh
u C
el ci
us
Sensor DS18B20 Manual Thermometer
159
dibutuhkan perangkat keras internal dari sensor dengan penggunaan akurasi 12-bit membutuhkan waktu jeda pengukuran minimal 500 ms
www.dallas.com . Waktu
tersebut kemudian ditambah dengan perintah lain dalam proses pembacaan sensor. Hasil respon time ini juga sangat dipengaruhi oleh proses penyerapan panas dari
bahan pembungkus sensor itu sendiri. Respon time ± 2 detik dianggap baik untuk diterapkan pada drifter karena pada percobaan lapang, pengukuran suhu akan
dilakukan selama ± 5 menit, sehingga hasil proses pembacaan sensor suhu terhadap perubahan suhu karena respon time tidak terlalu besar.
Pengujian akurasi ketelitian posisi yang dikeluarkan oleh GPS dilakukan dengan percobaan pengukuran pada titik tetap, dimana drifter diletakan pada titik
tetap selama 10 menit dan melakukan pengukuran posisi secara terus-menerus. Percobaan ini dilakukan pada tiga titik yang berbeda yaitu di samping gedung,
daerah terbuka dan di bawah pohon. Hal ini dilakukan untuk melihat nilai kesalahan posisi pembacaan yang dihasilkan akibat gangguan dari penerimaan
sinyal GPS. Hasil ketiga titik tersebut memperlihatkan bahwa posisi yang dikeluarkan GPS memiliki nilai diameter maksimum ±13.62 m terjadi pada daerah
terhalang gedung yang merupakan gangguan paling besar dari ketiga titik yang diuji, namun pada daerah terbuka kesalahan posisi maksimum yaitu ±4.5 m yang
merupakan titik yang dianggap tidak memiliki gangguan sinyal Tabel 17. Hasil kesalahan ini sesuai dengan spesifikasi yang dikeluarkan oleh Parallax.
Inc produsen dari chip GPS yang digunakan pada penelitian ini yaitu sebesar ±20
m radius ±10 m. Hasil tersebut memberikan gambaran bahwa pada daerah terbuka seperti laut, drifter akan memberikan perubahan posisi dengan tingkat
kepercayaan yang baik. Drifter
pada penelitian ini berubah posisi di luar radius ±4.5 m. Ketelitian perhitungan kecepatan drifter selanjutnya dapat dihitung dengan asumsi
perubahan posisi di luar ±4.5 m tersebut. Misalnya Drifter memiliki waktu transmisi 5 menit maka ketelitian terkecil dari drifter yaitu 450 cm dibagi 5 dikali
60 detik yaitu sebesar ±1.5 cms dan dalam waktu transmisi 10 menit sebesar ±0.75 cms.
160
Tabel 17. Hasil ujicoba penentuan posisi pada titik tetap
Titik Latitude
ddmm.ssss Longitude
ddmm.ssss
I
Samping Gedung
Maksimum 0633.5542
10643.4645 Minimum
0633.5088 10643.4245
Range Second 0.454` ~ 13.62 m
0.4` ~ 12 m II
Tebuka
Maksimum 0633.5515
10643.4296 Minimum
0633.5427 10643.4281
Range Second 0.088` ~ 2.644 m
0.15` ~ 4.5 m III
Dibawah Pohon
Maksimum 0633.4228
10643.4106 Minimum
0633.4184 10643.4083
Range Second
0.44` ~ 13.2 m 0.23` ~ 6.9 m
Untuk melihat pola sebaran setiap titik percobaan kemudian diplot seperti terlihat pada Gambar 32 a, c dan e. Pola sebaran pada titik pertama jauh lebih
variatif dibandingkan dengan titik ke-3 dan ke-2. Hal ini memperlihatkan gedung merupakan gangguan yang cukup besar untuk sinyal GPS, kemudian pepohonan.
Pada keadaan terbuka, GPS penerima yang digunakan memberikan data posisi yang baik, dimana selama 5 menit pencatatan data dihasilkan hanya ada dua posisi
yang berbeda. Untuk melihat kekonsistenan pemberian posisi oleh GPS penerima. Setiap
data kemudian dilihat perubahan jarak dari pencatatan waktu saat ini dengan waktu sebelumnya, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 32 b, d dan f.
Jarak terjauh dihasilkan oleh percobaan pada titik ke-3 yaitu 13 m, kemudian pada titik-1 sebesar 8.5 m dan paling pendek pada titik-2 sebesar 5.2 m. Berdasarkan
hasil tersebut kemudian dapat dihitung kecepatan minimal arus yang dapat diukur menggunakan GPS penerima pada saat lintasan lurus dengan menentukan selang
waktu pencatatan. Bila ditentukan selang waktu pencatatan selama 5 menit maka kecepatan minimal tersebut yaitu 520 cm dibagi 300 yaitu sebesar 1.7 cms dan
selang waktu pencatatan selama 10 menit menghasilkan kecepatan minimum sebesar 0.85 cms. Kecepatan minimal tersebut sudah cukup baik karena menurut
Sannang 2003 di Pelabuhan Ratu kecepatan arus berkisar antara 10 – 45 cms.
161
Gambar 32. Pola sebar spasial hasil pengukuran Titik I a, Titik II c dan Titik III e, beda jarak setiap titik secara berurut Titik I b, Titik II d dan
Titik III f
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 x 10
4
633.5 633.51
633.52 633.53
633.54 633.55
633.56
Longitude a
La tit
ud e
100 200
300 400
500 600
2 4
6 8
Data ke- b
Ja ra
k m
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 x 10
4
633.542 633.544
633.546 633.548
633.55 633.552
Longitude c
La tit
ud e
100 200
300 400
500 600
1 2
3 4
5 6
Data ke- d
Ja ra
k m
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
1.0643 1.0643
x 10
4
633.418 633.419
633.42 633.421
633.422 633.423
Longitude e
La tit
ud e
50 100
150 200
250 300
5 10
15
Data ke- f
Ja ra
k m
162
Selanjutnya dilakukan pengujian pada saat drifter bergerak yaitu dengan membawa drifter keliling kampus IPB Dramaga untuk melihat pengiriman,
penerimaan dan ketelitian dari data yang dihasilkan. Hasil uji ini kemudian diplot di Google Map untuk melihat ketepatan dari hasil pengukuran posisi GPS. Dari
percobaan diperlihatkan bahwa GPS yang digunakan sudah cukup baik dalam memberikan posisi Gambar 33 lihat A. Pergerakan hasil pengukuran mendekati
jalur yang dilakukan jalan, namun masih memiliki kesalahan seperti pada percobaan pengukuran titik tetap yaitu ±4.5 m. Kesalahan tersebut sebagian
ditemukan pada daerah-daerah yang memiliki penghalang terhadap penerimaan sinyal GPS Gambar 33 lihat B. Secara umum hasil ini memberikan hasil yang
memuaskan dimana data mampu memberikan gambaran pola pergerakan yang baik dari gerak selama percobaan dilakukan.
Selama percobaan, penyimpanan data di lakukan di data logger SDMMC card
setiap ±2 detik waktu yang dibutuhkan untuk sekali pembacaan dan penyusunan serta penyimpanan data GPS. Pengiriman dan penerimaan data
menggunakan jaringan GSM pada uji coba ini dilakukan hingga 100 sukses. Hal tersebut dilakukan dengan alasan kualitas sinyal GSM pada tempat percobaan
cukup baik. Sehingga pada saat ujicoba lapang, pengaruh kesalahan sistem perangkat lunak baik di drifter atau ground segment dapat diabaikan.
Percobaan laboratorium selanjutnya dilakukan di water tank yaitu untuk menguji daya apung dan kedap air dari drifter yang telah dibuat. Percobaan ini
dilakukan dengan membiarkan drifter terapung di air. Hasil menunjukan bahwa drifter
terapung setengah bola 15 cm dari keseluruhan bola buoy Gambar 33. Hasil yang diperoleh dirasa telah cukup baik agar buoy terapung di laut niiler,
1995. Drifter ditempatkan di air selama 12 jam untuk melihat kedap air dari buoy
yang telah dibuat. Dilakukan selama 12 jam diharapkan agar diketahui kebocoran-kebocoran kecil melalui pori-pori yang tak terlihat oleh kasat mata.
Dari hasil percobaan tersebut buoy yang dihasilkan telah kedap air dan tidak ada pori kebocoran walaupun drifter ditempatkan dalam waktu yang cukup lama. Hal
ini disebabkan oleh penggunaan resin berlapis pada seluruh permukaan buoy dan penyambungan berlapis pada setiap titik sambungan. Pada bagian bawah
setengah bola digunakan cat anti biofouling untuk mencegah terjadinya
163
biofouling yaitu berupa organisme biologi yang tumbuh pada permukaan bola
buoy yang
dapat merusak
bola buoy
secara perlahan.
http:www.jamstec.go.jpjamstec-emutuco2anti_biofoulingindex.html
.
Gambar 33. Hasil plot data uji coba sekitar Kampus IPB Dramaga
Pada Gambar 34. terlihat bahwa drogue mengembang secara sempurna dengan digunakannya lingkaran penyangga pada kedua ujung dan tengah drogue
drifter . Pada saat uji coba drifter digoyang-goyang yang dianggap sebagai
gangguan. Hasilnya drifter cenderung kembali ke posisi semula tegak. Hal ini
A
B
164
mengindikasikan penggunaan drogue dan penyangga besi ini menyebabkan drifter
memiliki keseimbangan yang baik, dimana titik berat drifter berada ditengah.
Uji coba lama operasi juga dilakukan, dimana drifter dinyalakan secara terus- menerus hingga tidak bekerja lagi dikarenakan kehabisan energi. Dari hasil
percobaan tersebut sistem drifter yang dibangun dapat bertahan hingga ±5 hari.
Gambar 34. Uji coba di water tank
4.4. Uji Coba Lapang Teluk Pelabuhan Ratu