Rancang Bangun Autotracking Antena Stasiun Penerima Pada Frekuensi Kerja 2.4ghz Berdasarkan Sudut Azimuth dan Elevasi Menggunakan Mikrokontroler Arduino

LAMPIRAN A

Sintaks Program Sistem Autotracking pada Stasiun Pengirim

#include <TinyGPS++.h> #include <SoftwareSerial.h> #include <RF24Network.h> #include <RF24.h>

#include <SPI.h> #include "printf.h" #include <Wire.h>

#include <Adafruit_BMP085.h>

Adafruit_BMP085 bmp;

static const int RXPin = 3, TXPin = 4; // GPS connections (RX pin connects to TX on module and other wise) static const uint32_t GPSBaud = 9600; // GPS Baud Rate

SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin); // The serial connection to the GPS device TinyGPSPlus gps; // The TinyGPS++ object

// BMP Altitude[0]

double myAlt[1]; //current BMP height // GPS Latitude[0]/Longitude[1]

RF24 radio(7,8); // nRF24L01 radio attached (CE, CSN) RF24Network network(radio); // Network uses that radio const uint16_t channel = 60; // Channel of our node const uint16_t this_node = 1; // Address of our node const uint16_t other_node = 0; // Address of the base

unsigned long packets_sent; // How many packets have we sent already

// Structure of our payload, limited to 32 bytes struct payload_t // 32 bytes max

{

unsigned long counter; // 4 bytes double lat; // 4 bytes double lng; // 4 bytes double Altitude; // 4 bytes };

void setup() {

Serial.begin(9600); Wire.begin();

ss.begin(GPSBaud); // start Software Serial bmp.begin();

SPI.begin(); radio.begin();

network.begin(channel, this_node); }

void loop() {

while (ss.available() > 0) {

if (gps.encode(ss.read())) {

getGPS(); //Baca data latitude, longitude dan altitude sendPayload(); //kirim data yang telah terbaca

smartDelay(2000);

if (millis() > 5000 && gps.charsProcessed() < 10) {

Serial.println(F("No GPS detected: check wiring.")); while(true);

} } } }

void getGPS() //Baca data latitude, longitude dan altitude {

if (gps.location.isValid()) {

myLL[0] = gps.location.lat(); myLL[1] = gps.location.lng();

myAlt[0]= bmp.readAltitude(101500); printf("Altitude = ");

Serial.print(myAlt[0],6); printf(" lat: ");

Serial.print(myLL[0],6); printf(" lng: ");

Serial.print(myLL[1],6); printf("\n");

} }

void sendPayload() //kirim data yang telah terbaca {

payload_t payload = {packets_sent++, myLL[0], myLL[1], myAlt[0]}; RF24NetworkHeader header(/*to node*/ other_node);

bool ok = network.write(header,&payload,sizeof(payload));

radio.powerDown(); // Power down the radio. Note that the radio will get powered back up on the next write() call.

}

static void smartDelay(unsigned long ms) // ensures that the gps object is being "fed"

unsigned long start = millis(); do

{

while (ss.available()) gps.encode(ss.read()); } while (millis() - start < ms); }

Sintaks Program Sistem Autotracking pada Stasiun Penerima

#include <TinyGPS++.h> #include <SoftwareSerial.h> #include <Servo.h>

#include <RF24Network.h> #include <RF24.h>

#include <SPI.h> #include "printf.h" #include <Wire.h>

#include <Adafruit_BMP085.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> #include <HMC5883L.h>

HMC5883L compass; int error = 0;

static const uint32_t GPSBaud = 9600;

Servo myservo; Servo myservo1;

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); Adafruit_BMP085 bmp;

TinyGPSPlus gps;

SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);

double x1,x2,y1,y2,a,b,c,alt1,alt2; double sudut,jarak,sudut_elevasi;

RF24 radio(7,8);

RF24Network network(radio); // Network uses that radio const uint16_t channel = 60; // Channel of our node const uint16_t this_node = 0; // Address of our node const uint16_t other_node = 1; // Address of the other node

unsigned long packets_sent; // How many packets have we sent already

// GPS Latitude[0];Longitude[1] double setLL[2]; //stored location

double myLL[2]; //current GPS location double setAlt[1]; //stored altitude

// Structure of our payload, limited to 32 bytes struct payload_t // 32 bytes max

{

unsigned long counter; // 4 bytes double lat; // 4 bytes double lng; // 4 bytes float Altitude; // 4 bytes

};

void setup() {

lcd.begin(); lcd.backlight();

Serial.begin(9600);

bmp.begin();

myservo.attach(9); //azimuth myservo.write(180);

delay(900);

myservo1.attach(10); //elevasi myservo1.write(16);

delay(900);

myservo.detach(); myservo1.detach();

printf_begin();

ss.begin(9600);

SPI.begin(); // Start the SPI interface.

radio.begin();

network.begin(channel,this_node);

Wire.begin(); // Start the I2C interface.

compass = HMC5883L(); // Construct a new HMC5883 compass. error = compass.SetScale(1.3); // Set the scale of the compass.

if(error != 0) // If there is an error, print it out. Serial.println(compass.GetErrorText(error));

// Set the measurement mode to Continuous

error = compass.SetMeasurementMode(Measurement_Continuous); if(error != 0) // If there is an error, print it out.

Serial.println(compass.GetErrorText(error));

void loop() {

ss.begin(9600); //GPS on delay(10);

network.update(); //pump the radio network regularly delay(100);

//latitude, longitude & altitude stasiun penerima--- x1 = gps.location.lat();

y1 = gps.location.lng();

alt1 = bmp.readAltitude(101500);

Serial.print("x1 : "); Serial.println(x1,6); Serial.print("y1 : "); Serial.println(y1,6); Serial.print("alt1 : "); Serial.println(alt1); smartDelay(100);

//---

x2 = setLL[0]; y2 = setLL[1]; alt2 = setAlt[0];

Serial.print("x2 : "); Serial.println(x2,6); Serial.print("y2 : "); Serial.println(y2,6); Serial.print("alt2 : "); Serial.println(alt2);

//latitude, longitude & altitude stasiun pengirim---

ss.end(); //GPS off

//kompas---

MagnetometerRaw raw = compass.ReadRawAxis(); MagnetometerScaled scaled = compass.ReadScaledAxis();

int MilliGauss_OnThe_XAxis = scaled.XAxis;// (or YAxis, or ZAxis) float heading = atan2(scaled.YAxis, scaled.XAxis);

float declinationAngle = 0.0457; heading += declinationAngle;

if(heading < 0) heading += 2*PI;

if(heading > 2*PI) heading -= 2*PI;

float headingDegrees = heading * 180/M_PI; Serial.println(headingDegrees);

//kompas---

while(network.available()) {

getRadioData(); //Terima data Stasiun pengirim

//LCD--- lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(x2,6);

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(y2,6);

lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(x1,6);

lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(y1,6);

lcd.setCursor(10,0); lcd.print("sdt");

lcd.setCursor(10,1); lcd.print(sudut);

lcd.setCursor(10,2); lcd.print("b/a");

lcd.setCursor(10,3); lcd.print(c);

lcd.setCursor(15,0); lcd.print("komp");

lcd.setCursor(15,1); lcd.print(headingDegrees);

lcd.setCursor(15,2); lcd.print("elv");

lcd.setCursor(15,3); lcd.print(sudut_elevasi);

//LCD--- }

if (x1 != 0 && x2 != 0) {

hitung_sudut(); elevasi();

//---AZIMUTH---

if (headingDegrees >=100 && headingDegrees <= 110) // ----> badan stasiun penerima ke arah TIMUR

{

if(a>0 && b >0) {

int pos;

pos = 180 - (sudut * 0.84); myservo.attach(9);

myservo.write(pos); delay(100);

myservo.detach(); }

else if (a<0 && b>0) {

int pos;

pos = 180 - ((180-sudut) *0.84) ; myservo.attach(9);

myservo.write(pos); delay(100);

myservo.detach(); }

}

//---AZIMUTH---

//---elevasi--- int pos;

myservo1.attach(10); pos = 16 + sudut_elevasi; myservo1.write(pos); delay(1000);

myservo1.detach(); //---elevasi--- }

if (millis() > 5000 && gps.charsProcessed() < 10)

Serial.println(F("No GPS data received: check wiring"));

} //end of void loop

double hitung_sudut() {

a = x2 - x1; b = y2 - y1; c = b/a; if (c < 0)

{

c = c*(-1); }

sudut = round(atan(c)*180/3.14159265); delay(10);

Serial.print("sudut : "); Serial.println(sudut);

}

double elevasi() {

//Euclidean Formula

double xy = sqrt((pow(a,2)) + (pow(b,2))); jarak = 111319 * xy;

double t_per_j = (alt2 - alt1)/jarak;

sudut_elevasi = round(atan(t_per_j)*180/3.14159265);

}

// This custom version of delay() ensures that the gps object is being "fed". static void smartDelay(unsigned long ms)

{

unsigned long start = millis(); do

{

while (ss.available()) gps.encode(ss.read()); } while (millis() - start < ms); }

void getRadioData() {

RF24NetworkHeader header;

payload_t payload={packets_sent++, myLL[0], myLL[1], myAlt[0]}; bool done = false;

while (!done) {

done = network.read(header,&payload,sizeof(payload)); setLL[0] = payload.lat;

setLL[1] = payload.lng; setAlt[0]= payload.Altitude;

printf(" Alt: ",setAlt[0],6); Serial.print(setAlt[0],6);

printf(" Lat: ",setLL[0],6); Serial.print(setLL[0],6);

Serial.print(setLL[1],6); printf("\n");

} }

LAMPIRAN B

Diagram Alir Sistem Autotracking Sudut Elevasi

LAMPIRAN C

Tabel hasil pengujian autotracking sudut azimuth pertama

No

Posisi RX Posisi TX _{Besar Sudut}

Perhitungan

Besar Sudut Pengukuran

Besar Kesalahan

Latitude Longitude Latitude Longitude

1 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1° 2 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 62° 0° 3 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1° 4 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1° 5 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1° 6 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 62° 0° 7 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1° 8 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1° 9 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1° 10 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 63° 1°

Rata-Rata 3.557109 98.658201 3.557471 98.658882 62° 62,8° 0,8°

Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth pertama

61.5 62 62.5 63 63.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

B E S A R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G

A Z I M U T H

1

Tabel hasil pengujian autotracking sudut azimuth kedua

No

Posisi RX Posisi TX _{Besar Sudut}

Perhitungan

Besar Sudut Pengukuran

Besar Kesalahan

Latitude Longitude Latitude Longitude

1 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 2 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 3 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 4 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 5 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 6 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 7 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 8 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 9 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1° 10 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1°

Rata-Rata 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 96° 95° 1°

Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth kedua

94.4 94.6 94.8 95 95.2 95.4 95.6 95.8 96 96.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

B E S A R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G A Z I M U T H

2

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

Tabel hasil pengujian autotracking sudut azimuth ketiga

No

Posisi RX Posisi TX _{Besar Sudut}

Perhitungan

Besar Sudut Pengukuran

Besar Kesalahan

Latitude Longitude Latitude Longitude

1 3.557109 98.658201 3.556495 98.659558 114° 112° 2° 2 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 2° 3 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 113° 1° 4 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 2° 5 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 2° 6 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 2° 7 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 2° 8 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 2° 9 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 2° 10 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 113° 1°

Rata-Rata 3.557109 98.658201 3.556967 98.659556 114° 112° 1,8°

Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth ketiga

111 111.5 112 112.5 113 113.5 114 114.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

B E S A R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G A Z I M U T H

3

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

Tabel hasil pengujian autotracking sudut elevasi pertama

No Ketinggian RX (m) Ketinggian TX (m) Jarak kedua Stasiun (m) Besar Sudut Perhitungan Besar Sudut Pengukuran Besar Kesalahan

1 71 76 17,37 16° 16° 0°

2 71 76 17,37 16° 17° 1°

3 71 76 17,37 16° 16° 0°

4 71 76 17,37 16° 16° 0°

5 71 76 17,37 16° 16° 0°

6 71 76 17,37 16° 17° 1°

7 71 76 17,37 16° 17° 1°

8 71 76 17,37 16° 16° 0°

9 71 76 17,37 16° 16° 0°

10 71 76 17,37 16° 15° 1°

Rata-Rata 71 76 17,37 16° 16,2° 0,4°

Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi pertama

14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

B E S A R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G

E L E VA S I 1

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

Tabel hasil pengujian autotracking sudut elevasi kedua

No Ketinggian RX (m) Ketinggian TX (m) Jarak kedua Stasiun (m) Besar Sudut Perhitungan Besar Sudut Pengukuran Besar Kesalahan

1 71 81 17,37 30° 31° 1°

2 71 81 17,37 30° 32° 2°

3 71 81 17,37 30° 30° 0°

4 71 81 17,37 30° 31° 1°

5 71 81 17,37 30° 31° 1°

6 71 81 17,37 30° 31° 1°

7 71 81 17,37 30° 32° 2°

8 71 81 17,37 30° 31° 1°

9 71 81 17,37 30° 31° 1°

10 71 81 17,37 30° 31° 1°

Rata-Rata 71 81 17,37 30° 31,1° 1,1°

Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi kedua

29 29.5 30 30.5 31 31.5 32 32.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

B E S A R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G

E L E VA S I 2

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

Tabel hasil pengujian autotracking sudut elevasi ketiga

No Ketinggian RX (m) Ketinggian TX (m) Jarak kedua Stasiun (m) Besar Sudut Perhitungan Besar Sudut Pengukuran Besar Kesalahan

1 71 86 17,37 41° 41° 0°

2 71 86 17,37 41° 41° 0°

3 71 86 17,37 41° 40° 1°

4 71 86 17,37 41° 40° 1°

5 71 86 17,37 41° 41° 0°

6 71 86 17,37 41° 41° 0°

7 71 86 17,37 41° 41° 0°

8 71 86 17,37 41° 41° 0°

9 71 86 17,37 41° 41° 0°

10 71 86 17,37 41° 41° 0°

Rata-Rata 71 86 17,37 41° 40,8° 0,2°

Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi ketiga

39.4 39.6 39.8 40 40.2 40.4 40.6 40.8 41 41.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

B E S A R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G

E L E VA S I 3

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ramadhani Purba, Zhuhri. 2015. “Rancang Bangun Sistem Autotracking

Antena Unidirectional Menggunakan Data GPS”. Universitas Sumatera Utara. Medan

[2] Fadilah, Ryandika. 2015. “Rancang Bangun Sistem Autotracking Antena Yagi

untuk Frekuensi Kerja 2.4 GHz”. Universitas Sumatera Utara. Medan.

[3] Cakra Megasakti, Muhammad. 2010. “Rancang Bangun AutoTracking Dengan

Menggunakan Microcontroller, GPS, Sat Finder Dan Digital Compass Untuk Sinkronisasi Azimuth Antena Terhadap Satelit Cakrawarta-2. Universitas Indonesia. Depok.

[4] Balanis, Constantine A. 2005. Antenna Theory : Analysis and Design. 3 rd Edition. US: John Wiley & Sons

[5] Alaydrus, Mudrik. 2011. Antena Prinsip dan Aplikasi. Yogyakarta: Graha Ilmu

[6] Siregar, Mutiara Sofia. 2009. “Rancang Bangun Antena Wajanbolik 2,4 Ghz

Untuk Jaringan Wireless LAN”. Laporan Tugas Akhir. Universitas

Sumatera Utara.

[7] Wowok.2008. Antena Wireless Untuk Rakyat.Yogyakarta: Andi

[8] Marito, Ingot. 2008. “Sistem Navigasi Helikopter Berdasarkan Data Posisi

Secara Telemetri”. Laporan Tugas Akhir. Universitas Indonesia.

[9] Rochmah. 2006. “Sistem Navigasi GPS untuk penerbangan masa depan”. Laporan Tugas Akhir. Universitas Indonesia

[10] Diktat Kuliah.”Sistem Kendali”.Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

[11] Artanto, Dian. 2012. Interaksi Arduino dan LabVIEW. Jakarta : PT. Elex Media Komputindo.

[12] Sidharta, Himawan. 2009. “Rancang Bangun Perangkat Lunak Sistem

Autotracking Satellite Antenna Mobile”. Universitas Indonesia. Depok

[13] Rahmat, Edy. 2015. “Implementasi Dan Analisis Kinerja Sistem Automatic Tracking Control Polarisasi Antena Penerima Frekuensi 433 Mhz

Berbasis GPS”. Laporan Tugas Akhir. Universitas Telkom

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum

Pada Bab 3 ini dilakukan perancangan sistem autotracking pada antena stasiun penerima dengan frekuensi kerja 2,4GHz berdasarkan data sudut azimuth dan elevasi. Gambar 3.1 adalah diagram alir dari tahapan-tahapan penelitian.

1. Pemodelan sistem autotracking

Pada tahap ini dilakukan pemodelan sistem autotracking untuk mengetahui komponen-komponen penyusun dari sistem autotracking pada penelitian ini, baik secara perangkat keras maupun secara perangkat lunak.

2. Penentuan komponen penyusun sistem

Pada tahap ini dilakukan pemilihan perangkat yang dibutuhkan berdasarkan model sistem autotracking yang telah dibuat.

3. Pengujian perangkat elektronika stasiun pengirim dan stasiun penerima Pada tahap ini dilakukan pengujian dari tiap-tiap komponen elektronika yang dibutuhkan sistem untuk memeriksa berfungsi atau tidaknya komponen-komponen tersebut menggunakan mikrokontroler arduino. 4. Perancangan perangkat elektronika pada stasiun pengirim dan stasiun

penerima

Pada tahap ini dilakukan penggabungan semua perangkat elektronika dalam satu rangkaian elektronika untuk masing-masing stasiun. Kemudian membuat program sistem komunikasi antara stasiun pengirim dan stasiun penerima menggunakan mikrokontroler arduino.

5. Perancangan sistem mekanika pengendali antena pada stasiun penerima Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem aktuator pengendali antena agar antena dapat berotasi pada sudut azimuth dan elevasi.

6. Perancangan program sistem autotracking

Pada tahap ini dilakukan pembuatan program pengendalian antena stasiun penerima agar dapat senantiasa mengarahkan dirinya ke posisi stasiun pengirim.

3.2 Gambaran Rancangan Sistem

Pada Tugas Akhir ini dirancang sebuah sistem autotracking antena stasiun penerima pada frekuensi kerja 2,4GHz berdasarkan data sudut azimuth dan elevasi menggunakan mikrokontroler arduino. Sistem ini terdiri dari 2 buah komponen utama yaitu stasiun pengirim dan stasiun penerima dimana stasiun pengirim dapat berpindah posisi dan ketinggian (dinamis) ketika sedang mengirimkan data ke stasiun penerima yang posisi dan ketinggiannya tetap (statis). Maka untuk memaksimalkan penerimaan data dari stasiun pengirim, antena pada stasiun penerima harus dapat berotasi mengarahkan dirinya agar linear terhadap posisi dan ketinggian stasiun pengirim secara terus-menerus. Gambar 3.2 menunjukkan gambaran umum sistem autotracking.

Secara umum, sistem ini dimulai ketika perangkat diberi catu daya. Ketika sistem dihidupkan, sensor ketinggian akan membaca data ketinggian stasiun pengirim dan GPS akan menerima data lokasi (latitude dan longitude) stasiun pengirim dari satelit.

Data yang telah diperolah oleh kedua perangkat tersebut kemudian dikirim ke mikrokontroler arduino dimana kedua data tersebut digabungkan dan diteruskan oleh arduino ke modul radio yang bekerja pada frekuensi 2,4GHz. Data yang diterima modul radio kemudian ditransmisikan menuju stasiun penerima menggunakan antena omnidireksional. Sinyal-sinyal yang ditransmisikan oleh antena stasiun pengirim ditangkap oleh antena unidireksional pada stasiun

penerima yang kemudian diteruskan ke mikrokontroler arduino melalui modul radio 2,4GHz.

Pada stasiun penerima, sensor ketinggian akan membaca data ketinggian stasiun penerima dan GPS akan menerima data lokasi (latitude dan longitude) stasiun penerima dari satelit. Kedua perangakat kemudian mengirimkan data-data tersebut ke arduino. Modul digital kompas mendeteksi posisi derajat stasiun penerima terhadap sumbu utara. Kemudian arduino nano mengumpulkan semua data yang telah diterima dan dikirimkan ke modul LCD agar ditampilkan data latitude dan longitude stasiun pengirim, data latitude dan longitude stasiun penerima, ketinggian stasiun pengirim terhadap stasiun penerima, dan sudut kompas. Hasil perhitungan sudut azimuth dan elevasi pada Arduino Nano akan dikirimkan menuju motor servo agar motor servo dapat mengarahkan antena stasiun penerima ke arah lokasi stasiun pengirim. Diagram alir sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada Lampiran B.

3.3 Komponen Penyusun Sistem

Pada subbab 3.2 dijelaskan bahwa sistem autotracking membutuhkan perangakat keras yang terdiri dari Arduino, modul GPS, modul radio 2,4GHz,

sensor ketinggian, antena omnidireksional, antena unidireksional, modul LCD, LCD I2C shield, kompas analog, baterai, dan motor servo. Maka, dibutuhkan pemilihan tipe perangkat yang sesuai dengan kebutuhan sistem autotracking.

3.3.1 Arduino Nano 3.x.

Arduino Nano adalah salah satu varian dari produk board mikrokontroler keluaran Arduino. Arduino Nano adalah board Arduino yang berukuran kecil, menggunakan mikrokontroler Atmega 328 untuk Arduino Nano 3.x dan Atmega168 untuk Arduino Nano 2.x. Varian ini mempunyai rangkaian yang sama dengan jenis Arduino Duemilanove, tetapi dengan ukuran dan desain PCB yang berbeda. Arduino Nano tidak dilengkapi dengan soket catu daya, tetapi terdapat pin untuk catu daya luar atau dapat menggunakan catu daya dari mini USB port. Arduino Nano didesain dan diproduksi oleh Gravitech. Gambar 3.3 menunjukan bentuk fisik Arduino Nano. Adapun spesifikasi singkat mengenai Arduino Nano 3.x. adalah sebagai berikut :

a. Mikrokontroler : Atmega328 b. Tegangan Operasional : 5V

c. Tegangan Masukan (direkomendasi) : 7-12V d. Tegangan Masukan (batas) : 6-20V

e. Pin Digital I/O : 14 (6 pin untuk keluaran PWM) f. Analog Input Pins : 8

g. Arus DC per I/O Pin : 40 mA h. Arus DC for 3.4V Pin : 50 mA

j. SRAM : 2 KB

k. EEPROM : 1 KB

l. Clock Speed : 16 MHz

Gambar 3.3 Arduino Nano

Dengan sistem yang terdiri dari modul radio, modul GPS, sensor tekanan, motor servo, dan LCD, menggunakan Arduino Nano 3.x. sudah cukup untuk kebutuhan sistem ini. Pemilihan Arduino Nano 3.x. didasarkan pada banyaknya pin input dan output yang dibutuhkan.

3.3.2 Modul Radio nRF24L01

Modul radio nRF24L01 adalah modul RF keluaran terbaru dari SparkFun. Modul ini menggunakan transceiver 2,4GHz dari Nordic Semiconductor. Modul ini memiliki konektor antena eksternal jenis SMA untuk memaksimalkan transmisi data. Modul ini juga memiliki fitur PA (Power Amplifier) dan LNA (Low Noise Amplifier) yang menambah jarak jangkauan sinyal antena.

Modul nRF24L01 ini menggunakan tambahan regulator tegangan 5V to 3.3V dikarenakan tegangan input 3.3V pada nRF24L01 tidak akurat 3.3V sehingga tidak dapat bekerja jika dihubungkan ke pin 3V3 maupun 5V pada Arduino. Oleh

karena itu dibutuhkan regulator tegangan agar nRF24L01 dapat bekerja. Bentuk fisik modul ini dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Adapun spesifikasi dari modul radio nRF24L01 sebagai berikut :

a. Frequency : 2.4GHz

b. Input Voltage : 1.9V~3.7V c. Working Current : 13.6mA at 2Mbps

d. I/O Pins : 8

e. Data Rate : 256Kbps/ 1Mbps/ 2Mbps f. Max Distance : 1Km

g. Working Mode : Power Down/ Standby/ RX/ TX

(a) (b).

Gambar 3.4 (a) Modul nRF24L01 dan (b) regulator 5V to 3.3V

Pemilihan modul radio ini dikarenakan memiliki frekuensi kerja 2,4GHz, dapat terhubung dengan antena eksternal, konektor yang digunakan adalah konektor SMA dan kompatibilitas dengan mikrokontroler arduino. Diantara modul radio dengan frekuensi kerja 2,4GHz, modul radio nRF24L01 adalah salah satu modul radio yang murah namun memiliki performa yang baik.

3.3.3 Antena Rubber Duck 2,4GHz

Antena rubber duck adalah salah satu jenis antena omnidireksional. Antena ini bekerja pada frekuensi 2.4GHz menggunakan konektor tipe SMA. Gambar 3.5 adalah bentuk fisik antena rubber duck 2,4GHz.

Gambar 3.5 Antena rubber duck 2.4GHz

Alasan memilih antena ini adalah karena sistem autotracking membutuhkan tipe antena omnidireksional di sisi stasiun pengirim. Antena ini juga sudah termasuk dalam produk modul radio nRF24L01 sehingga memang dipergunakan untuk modul radio nRF24L01.

3.3.4 Antena Biquad-Yagi 2,4GHz

Antena Biquad-Yagi adalah penggabungan antara antena Biquad dan antena Yagi-Uda. Antena ini bekerja pada frekuensi 2.4GHz dan merupakan salah satu jenis antena unidireksional. Gambar 3.6 Menunjukkan bentuk antena Biquad-Yagi.

Alasan memilih antena ini adalah karena antena biquad-yagi adalah jenis antena unidireksional, dimana antena jenis ini dibutuhkan pada stasiun penerima agar memiliki jangkauan sinyal yang jauh.

3.3.5 Modul GPS UBlox NEO-6M

Modul GPS dengan tipe NEO-6 adalah sebuah modul penerima data GPS produksi Ublox AG. Modul ini menggunakan komunikasi UART dengan protokol NMEA 0183 dengan pilihan nilai baudrate yang bervariasi antara lain 4800, 9600, dan 38400. Tegangan masukan yang dapat diberikan antara 3,3 – 5 Volt. Tingkat keakurasian modul ini adalah 3 – 6 meter. Gambar 3.7 menunjukkan bentuk dari modul GPS Ublox NEO-6M.

Gambar 3.7 Modul GPS Ublox NEO-6M

Modul GPS ini dipilih karena modul ini adalah salah satu modul GPS yang memiliki akurasi yang baik dan dimensi yang tidak terlalu besar.

3.3.6 Sensor BMP180

BMP180 adalah sensor tekanan barometrik (digital barometric pressure sensor) dari Bosch Sensortec yang berkinerja sangat tinggi yang dapat diaplikasikan pada berbagai perangkat bergerak seperti smart phone, komputer tablet, dan peralatan olah raga portabel. Tingkat akurasi sensor ini mencapai 1

meter. Sensor ini hanya membutuhkan 0.3 uA sehingga sangat menghemat baterai. Gambar 3.8 menunjukkan tampilan dari sensor BMP180.

Fitur BMP180:

a. 1.8V to 3.7V Supply Voltage

b. Low power consumption – 0.5uA at 1Hz c. I2C interface

d. Max I2C Speed: 3.6Mhz

e. Very low noise – up to 0.02hPa (17cm) f. Full calibrated

g. Pressure Range: 300hPa to 1100hPa (+9000m to -500m) h. Weight: 1.18g

i. Size: 21mm x 18mm

Gambar 3.8 Sensor BMP180

Pemilihan sensor dengan tipe ini didasarkan dengan kemampuannya yang cukup handal. Selain itu, kemudahan dalam koneksi dengan Arduino melalui protokol I2C juga menjadi alasan dipilihnya sensor BMP180. Pustaka yang banyak memudahkan pemrograman sensor ini.

3.3.7 Digital Kompas Gy-271

Modul kompas ini didesain untuk pendeteksian gaya magnetis yang rendah dengan interface digital dan baik dalam memberikan informasi pengarahan yang

akurat. Sensor pada modul ini mengkonversi semua gaya magnetis di sekitarnya menjadi keluaran tegangan diferensial dalam 3 sumbu. Bentuk dari modul ini dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Spesifikasi : a. Power 3V~5V DC b. Chipset HMC5883L

c. Communication via I2C protocol d. Measuring range : 1.3-8 Gauss

Gambar 3.9 Digital kompas Gy-271

Pemilihan modul kompas ini didasarkan pada akurasi yang baik dan pembacaan data yang cukup stabil.

3.3.8 Motor Servo Tower Pro MG995

MG-995 adalah Motor Servo DC yang banyak digunakan pada aplikasi RC model. Dengan torsi 10 kg.cm, motor servo ini cukup bertenaga untuk berbagai macam aplikasi yang membutuhkan motor dengan torsi memadai. Seri MG995 adalah versi lebih baru dibanding pendahulunya, MG946. Gambar 3.10 menunjukkan motor servo Tower Pro MG995.

a. Modulasi : Analog b. Torsi : 10 kg.cm

c. Kecepatan : 0,16 detik / 60° (pada 6 Volt) d. Kecepatan reaksi : 53 - 62 rpm

e. Dimensi : 40,6 x 19,8 x 42,9 mm (berat 55g) f. Tipe gir : Metal

g. Rentang Rotasi : 180°

h. Siklus pulsa 20 ms dengan lebar pulsa ±1,5 ms

i. Catu daya 4,8 ~ 7,2 Volt DC (tipikal 6V, 4x baterai 1,5V disusun seri) j. Tipe konektor : JR Futaba

Gambar 3.10 Motor servo Tower Pro MG995

Alasan pemilihan motor servo tipe ini adalah karena servo ini memiliki badan yang kokoh, dimana dibutuhkan pada sistem autotracking agar lebih kuat menopang antena stasiun penerima.

3.3.9 LCD 20x4

LCD (Liquid Crystal Display) adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun angka. Dipasaran tampilan LCD sudah tersedia dalam bentuk modul yaitu tampilan LCD

beserta rangkaian pendukungnya. LCD mempunyai pin data, kontrol catu daya, dan pengatur kontras tampilan. Modul LCD ini mampu menampilkan karakter sebanyak 20 karakter per baris dengan jumlah baris 4. Gambar 3.11 adalah tampilan modul LCD 20x4.

Gambar 3.11 LCD 20x4

Pemilihan LCD tipe ini dikarenakan penelitian ini membutuhkan tampilan data yang cukup banyak agar memudahkan penelitian. Data yang ingin ditampilkan pada LCD adalah data latitude dan longitude dari stasiun pengirim, data latitude dan longitude dari stasiun penerima, ketinggian stasiun pengirim terhadap stasiun penerima, serta jarak antara kedua stasiun.

3.3.10 I2C LCD Converter

Modul ini adalah sebuah shield khusus untuk modul LCD yang berfungsi untuk mengubah jenis komunikasi serial pada LCD menjadi komunikasi I2C, dengan tujuan agar menghemat pin yang dihubungkan ke pin Arduino Nano. Bentuk I2C LCD Converter dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Alasan memggunakan modul ini adalah dikarenakan jumlah pin Arduino Nano tidak mencukupi untuk komunikasi serial LCD yang memiliki 16 pin. Dengan

menggunakan shield ini, pin menuju Arduino Nano bisa diminimalisir menjadi 4 pin saja.

Gambar 3.12 I2C LCD Converter

3.3.11 Kompas Analog Novus DC-45/3A

Kompas ini digunakan untuk mengkalibrasi modul digital kompas pada agar stasiun penerima dapat mengenali posisi utara dan selatan. Kompas ini memiliki akurasi yang baik terhadap arah mata angin. Gambar 3.13 menunjukkan tampilan kompas analog.

Gambar 3.13 Kompas Analog Novus DC-45/3A

3.3.12 Baterai Turnigy 3S 2200mAh

a. Minimum Capacity : 2200mAh

b. Configuration : 3S1P / 11.1v / 3Cell c. Constant Discharge : 25C

d. Peak Discharge (10sec) : 35C e. Pack Weight : 188g

f. Pack Size : 105 x 33 x 24mm g. Charge Plug : JST-XH

h. Discharge plug : XT60

Gambar 3.14 Baterai Turnigy 3S 2200mAh

Pemilihan baterai tipe ini didasarkan pada fiturnya yang sesuai dengan kebutuhan sistem autotracking yang dirancang, pengujian penelitian membutuhkan daya tahan baterai yang cukup lama agar dapat memaksimalkan efisiensi penelitian. Gambar 3.14 menunjukkan bentuk dari baterai ini.

3.4 Perancangan Perangkat Elektronika

A. Stasiun Pengirim

Pada perancangan perangkat elektronika di stasiun pengirim, perangkat yang digunakan antara lain Arduino Nano, modul radio nRF24L01, modul GPS Ublox NEO-6, sensor BMP180, dan baterai Turnigy 3S 2200mAh. Gambar 3.15 Menunjukkan rangkaian skematik sistem pada stasiun pengirim.

Gambar 3.15 Rangkaian Skematik Stasiun Pengirim Berikut penjelasan rangkaian pada Gambar 3.15 :

1. Arduino Nano 3.x. bertugas sebagai pusat kontrol sistem yang akan mengolah data input dan output. Arduino Nano 3.x. mendapat catuan dari baterai Turnigy 3S 2200mAh.

2. Baterai Turnigy 3S 2200mAh mencatu Arduino Nano 3.x. sebesar 11,1V menuju pin Vin.

3. Modul Radio nRF24L01 berkomunikasi dengan Arduino Nano 3.x. dengan protokol SPI (Serial Peripheral Interface). Protokol ini menggunakan empat buah pin untuk mengatur pengiriman data yaitu MOSI (Master Input Slave Output), MISO (Master Output Slave Intput), SCK (Serial Clock), CSN (Chip Select In), dan tambahan pin CE (Chip Enable In) untuk mengatur mode standby. Protokol SPI pada Arduino diletakkan pada kaki digital 11, 12, 13, 8, dan 7. Namun, untuk pin CSN dan CE dapat disambungkan ke semua pin Input/Output digital pada Arduino Nano 3.x.

4. Sensor BMP180 berkomunikasi dengan Arduino Nano 3.x. dengan protokol I2C (Inter-Intergrated Circuit). Protokol ini menggunakan dua buah pin, yaitu SCK dan SDA. Pada Arduino Nano 3.x., protokol ini terletak pada kaki analog 4 dan 5.

5. Modul GPS berkomunikasi secara serial dengan Arduino Nano 3.x. Pin-pin yang terdapat protokol ini adalah pin Rx dan Tx yang terhubung dengan pin digital 3 dan 4 pada Arduino Nano 3.x.

6. Antena Rubber Duct terhubung langsung dengan modul radio nRF24L01 melalui konektor SMA.

B. Stasiun Penerima

Pada perancangan perangkat elektronika di stasiun pengirim, perangkat yang digunakan antara lain Arduino Nano 3.x., modul radio nRF24L01, modul GPS U-Blox Neo6, sensor BMP180, modul Digital Kompas Gy-271, LCD 20x4, LCD I2C Shield, Motor Servo Tower Pro, dan baterai Turnigy 3S 2200mAh. Gambar 3.16 Menunjukkan rangkaian skematik sistem pada stasiun pengirim.

Berikut penjelasan rangkaian pada Gambar 3.16 :

1. Arduino Nano 3.x. bertugas sebagai pusat kontrol sistem yang akan mengolah data input dan output. Arduino Nano 3.x. mendapat catuan dari baterai Turnigy 3S 2200mAh.

Gambar 3.16 Rangkaian Skematik Stasiun Penerima

2. Baterai Turnigy 3S 2200mAh mencatu 4 perangkat, yaitu Arduino Nano 3.x., modul radio nRF24L01, dan 2 motor servo Tower Pro MG995. Tegangan yang dicatu menuju Arduino Nano 3.x. adalah sebesar 11,1V pada pin Vin, menuju modul radio nRF24L01 dan motor servo Tower Pro MG 995 sebesar 5V pada pin Vcc.

3. Modul Radio nRF24L01 berkomunikasi dengan Arduino Nano 3.x. dengan protokol SPI (Serial Peripheral Interface). Protokol ini menggunakan empat buah pin untuk mengatur pengiriman data yaitu MOSI (Master Input Slave Output), MISO (Master Output Slave Intput), SCK (Serial Clock), CSN (Chip Select In), dan tambahan pin CE (Chip Enable In) untuk mengatur mode standby. Protokol SPI pada Arduino diletakkan pada kaki digital 11, 12, 13, 8, dan 7. Namun, untuk pin CSN dan CE dapat disambungkan ke semua pin Input/Output digital pada Arduino Nano 3.x.

4. Modul Digital Kompas berkomunikasi dengan Arduino Nano 3.x. dengan protokol I2C (Inter-Intergrated Circuit). Protokol ini menggunakan dua buah pin, yaitu SCK dan SDA. Pada Arduino Nano 3.x., protokol ini terletak pada kaki analog 4 dan 5.

5. Seperti halnya Digital Kompas, sensor BMP180 juga menggunakan protokol I2C untuk berkomunikasi dengan Arduino Nano 3.x.

6. Modul GPS berkomunikasi secara serial dengan Arduino Nano 3.x. Pin-pin yang terdapat protokol ini adalah pin Rx dan Tx yang terhubung dengan pin digital 3 dan 4 pada Arduino Nano 3.x.

7. Motor Servo 1 dan 2 berkomunikasi secara serial dengan Arduino Nano 3.x. menggunakan pin digital 9 dan 10.

8. LCD 20x4 menggunakan komunikasi serial. Namun komunikasi ini akan diubah menjadi komunikasi I2C oleh LCD I2C Shield.

9. LCD I2C Shield mengubah komunikasi pada LCD menjadi komunikasi I2C menuju Arduino Nano 3.x. Sama seperti Digital Kompas Gy-271 dan sensor BMP180, LCD I2C Shield terhubung ke pin analog 4 dan 5 pada Arduino Nano 3.x.

10.Antena Biquad-Yagi terhubung langsung dengan modul radio nRF24L01 melalui konektor SMA.

3.5 Perancangan Sistem Aktuator

Karena sistem aktuator dirancang untuk dapat berputar secara horizontal dan vertikal, maka dibutuhkan dua buah sistem aktuator yang masing-masing menggunakan satu buah motor servo untuk berputar. Satu buah servo akan berputar

ke arah kanan dan kiri digunakan untuk sistem autotracking terhadap sudut azimuth, sedangkan satu servo yang lain akan berputar ke arah atas dan bawah digunakan untuk sistem autotracking terhadap sudut elevasi.

(a)

(b)

Gambar 3.17 Rancangan sistem aktuator (a) sudut azimuth, dan (b) sudut

Pada masing-masing aktuator dipasang tampilan busur derajat dan jarum penunjuk yang digunakan untuk proses pengukuran sudut azimuth dan elevasi. Motor servo yang digunakan pada sistem aktuator adalah motor servo 180°, sehingga tidak dapat mengarahkan antena ke arah belakang stasiun penerima secara langsung. Hal ini akan minimalisir dengan mengunakan mode utara dan selatan, namun hanya agar stasiun penerima dapat bekerja di segala arah. Konstruksi dari sistem aktuator antena dapat dilihat pada Gambar 3.17.

3.6 Perancangan Program Sistem Autotracking

Pada perancangan program autotracking ini, untuk mempermudah pemahaman diagram alir sistem akan dibagi menjadi 3, yaitu diagram alir stasiun pengirim, diagram alir azimuth, dan diagram alir elevasi. Gambar 3.18 adalah diagram alir dari program stasiun pengirim, Gambar 3.19 adalah diagram alir dari program sudut azimuth dan Gambar 3.20 adalah diagram alir dari program sudut elevasi.

1. Diagram alir stasiun pengirim

2. Diagram Alir sudut Azimuth

3. Diagram Alir Elevasi

jarak = √ + .

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

4.1 Implementasi Rancang Bangun

Pada tahap implementasi, hasil akhir dari rancang bangun adalah sistem stasiun pengirim dan sistem stasiun penerima. Stasiun pengirim terdiri dari Arduino Nano 3.x., modul radio nRF24L01, antena Rubber Duck 2,4GHz, modul GPS Ublox NEO-6M, sensor BMP180 dan baterai Turnigy 3S 2200A. Sedangkan stasiun penerima terdiri dari Arduino Nano 3.x., modul radio nRF24L01, antena Biquad-Yagi 2,4GHz, modul GPS Ublox NEO-6M, sensor BMP180, modul digital kompas Gy-271, modul LCD 20x4, I2C LCD Converter, motor servo dan baterai Turnigy 3S 2200A. Gambar 4.1 menunjukkan konstruksi dari stasiun pengirim dan stasiun penerima.

(b)

Gambar 4.1 (a) Konstruksi stasiun pengirim, dan (b) konstruksi stasiun

penerima pada sistem

Perangkat-perangkat keras yang ditunjukkan pada gambar 4.1 memiliki protokol masing-masing dalam berkomunikasi dengan perangkat lain. Untuk memudahkan penggabungan semua perangkat menjadi satu kesatuan, maka dibuat sebuah shield yang memiliki kompatibilitas dengan Arduino Nano 3.x. Shield dirancang sesuai dengan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 3.14 dan 3.15. Gambar 4.2 menunjukkan rancangan shield sistem stasiun pengirim dan gambar 4.3 menunjukkan rancangan shield sistem stasiun penerima yang telah selesai dibuat.

Gambar 4.2 Rancangan shield dan komponen penyusun stasiun pengirim

Gambar 4.3 Rancangan shield dan komponen penyusun stasiun penerima

Sistem autotracking yang dirancang memanfaatkan komputer sebagai media dalam pembuatan program menggunakan Arduino IDE. Komputer

berkomunikasi dengan stasiun pengirim dan stasiun penerima melalui protokol serial dengan sebuah kabel USB (Universal Serial Bus).

4.2 Pengujian dan Analisis Sistem secara Keseluruhan

Pengujian secara keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan keseluruhan perangkat dan mengujinya dengan menggunakan program pada lampiran A. Pengujian yang dilakukan meliputi pengukuran besar sudut azimuth yang terbentuk antara posisi stasiun pengirim dan posisi stasiun penerima terhadap selatan, kemudian pengukuran besar sudut elevasi yang terbentuk antara ketinggian stasiun pengirim dan ketinggian stasiun penerima terhadap ketinggian stasiun penerima. Sebelum melakukan pengujian autotracking diperlukan pengkalibrasian modul digital kompas menggunakan kompas analog. Metode pengkalibrasian digital kompas adalah kompas analog diposisikan di atas stasiun penerima, LCD akan menampilkan nilai pembacaan digital kompas. Kemudian stasiun penerima diputar sampai kompas analog menunjukkan posisi timur sejajar dengan posisi stasiun penerima. Nilai yang terbaca oleh digital kompas pada saat kondisi sejajar tersebut adalah data yang akan dimasukkan ke dalam program autotracking agar stasiun penerima dapat mengenali posisi sumbu timur dan akan bekerja jika sudah mengarah ke posisi timur. Gambar 4.4 menunjukkan proses kalibrasi digital kompas. Pengujian sistem autotracking di pisah menjadi dua pengujian, yaitu pengujian autotracking sudut azimuth dan pengujian autotracking sudut elevasi. Pada masing-masing pengujian dilakukan tiga kali pengujian pada posisi yang berbeda agar hasilnya dapat dibandingkan. Hasil pengujian secara keseluruhan dapat dilihat pada Lampiran C. Untuk pengujian kinerja dari antena stasiun

penerima didapatkan jarak maksimal yang dapat dijangkau oleh antena stasiun penerima sejauh ±700 meter.

Gambar 4.4 Proses kalibrasi digital kompas terhadap posisi timur

4.2.1 Pengujian Autotracking Sudut Azimuth

Pengujian autotracking sudut azimuth dilakukan di lapangan FISIP (Fakultas Ilmu Sosial dan Ilmu Politik) Universitas Sumatera Utara yang berada di Jl. Dr.A.Sofian. Alasan dipilihnya lokasi ini adalah karena wilayah lapangan yang luas dan pengujian membutuhkan kondisi LOS (Line of Sight) agar pengiriman data tidak terganggu. Gambar 4.5 adalah tampilan posisi stasiun penerima (RX) dan stasiun pengirim (TX), dimana TX1 adalah posisi stasiun pengirim pada pengujian pertama, TX2 adalah posisi stasiun pengirim pada pengujian kedua, dan TX3 adalah posisi stasiun pengirim pada pengujian ketiga. Gambar 4.6 menunjukkan proses pengujian autotracking sudut azimuth di lapangan. Untuk memaksimalkan keakuratan penelitian, dilakukan sebanyak 10 kali percobaan dengan nilai input yang sama.

Gambar 4.5 Posisi stasiun penerima (RX) dan stasiun pengirim (TX) pada

pengujian autotracking sudut azimuth

Metode pengujian sistem autotracking sudut azimuth adalah sebagai berikut:

1. Stasiun penerima dihadapkan ke posisi timur sesuai dengan pembacaan modul digital kompas yang telah dikalibrasi sebelumnya, nilai pembacaan digital kompas ditampilkan di layar LCD.

2. Nilai latitude dan longitude dari kedua stasiun dimasukkan ke dalam program autotracking Arduino IDE kemudian program di-upload ke Arduino Nano pada stasiun penerima.

3. Stasiun penerima dihidupkan.

4. Pertama antena akan menghadap ke kiri (utara), kemudian antena akan berputar ke arah kanan dan berhenti berputar di posisi yang diperintahkan oleh program.

5. Jarum penunjuk pada aktuator akan menunjuk ke posisi sudut dimana antena berhenti.

6. Ukur dan catat besar sudut azimuth yang terbentuk berdasarkan nilai sudut yang ditunjuk oleh jarum penunjuk pada aktuator.

7. Stasiun penerima dimatikan.

8. Ulangi langkah ke 3 - 7 sebanyak 10 kali percobaan.

Gambar 4.6 Proses pengujian autotracking sudut azimuth di lapangan

A. Pengujian 1

Posisi stasiun penerima berada di latitude 3.557109° dan longitude 98.658201° sedangkan posisi stasiun pengirim berada di latitude 3.557471° dan longitude 98.658882°. Jarak antara kedua stasiun adalah 86,43 meter. Gambar 4.7 menunjukkan posisi sudut azimuth pada pengujian 1. Berikut adalah perhitungan sudut azimuth secara teoritis :

x1 = 3.557109 y1 = 98.658201

x2 = 3.557471 y2 = 98.658882

Gambar 4.7 Gambaran posisi sudut azimuth pada pengujian 1

Dimana untuk mendapatkan nilai A, nilai latitude stasiun pengirim dikurang nilai latitude stasiun penerima.

A = x2 – x1 = 3.557471 - 3.557109 = 0.000362

Untuk mendapatkan nilai B, nilai longitude stasiun pengirim dikurang nilai longitude stasiun penerima.

B = y2 – y1 = 98.658882 - 98.658201 = 0.000681

Karena nilai A dan B sudah diketahui, maka nilai Ø dapat dicari dengan menggunakan rumus pythagoras sederhana. Nilai positif dan negatif dari A dan B tidak diperlukan karena yang ingin dicari adalah besar sudut azimuth yang terbentuk sehingga nilai A dan B akan dimutlakkan.

Ø = tan ⁄

Maka,

Ø = Arc tan (1.88121547)

Ø = . ° = °

Jadi, didapatkan besar sudut azimuth yang terbentuk antara posisi stasiun pengirim dan posisi stasiun penerima sebesar °. Tabel 4.1 adalah hasil pengujian sudut azimuth pada pengujian pertama.

Tabel 4.1 Hasil pengujian autotracking sudut azimuth pertama

No

Posisi RX Posisi TX _{Besar Sudut}

Perhitungan

Besar Sudut Pengukuran

Besar Kesalahan

Latitude Longitude Latitude Longitude

1 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1° 2 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 62° 0° 3 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1° 4 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1° 5 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1° 6 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 62° 0° 7 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1° 8 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1° 9 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1° 10 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 63° 1°

Rata-Rata 3.557109° 98.658201° 3.557471° 98.658882° 62° 62,8° 0,8°

Dari tabel 4.1 didapatkan rata-rata besar sudut pengukuran sebesar 62,8° dan rata-rata kesalahan sudut sebesar 0,8°. Gambar 4.8 menunjukkan grafik hasil pengukuran autotracking sudut azimuth pertama. Grafik berwarna biru adalah grafik hasil perhitungan sedangkan grafik berwarna merah adalah grafik hasil pengukuran. Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dari

percobaan 2 dan 6 sesuai dengan hasil perhitungan, sedangkan percobaan yang lain melenceng 1° lebih besar dari hasil perhitungan.

Gambar 4.8 Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth pertama

B. Pengujian 2

Posisi stasiun penerima berada di latitude 3.557109° dan longitude 98.658201° sedangkan posisi stasiun pengirim berada di latitude 3.556967° dan longitude 98.659556°. Jarak antara kedua stasiun adalah 152,46 meter. Gambar 4.9 menunjukkan posisi sudut azimuth pada pengujian 2 Berikut adalah perhitungan sudut azimuth secara teoritis :

x1 = 3.557109 y1 = 98.658201 x2 = 3.556967 y2 = 98.659556

61.4 61.6 61.8 62 62.2 62.4 62.6 62.8 63 63.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

BE SA R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G A Z I M U T H

1

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

Gambar 4.9 Gambaran posisi sudut azimuth pada pengujian 2

Dimana untuk mendapatkan nilai A, nilai latitude stasiun pengirim dikurang nilai latitude stasiun penerima.

A = x2 – x1 = 3.556967 - 3.557109 = -0.000142

Untuk mendapatkan nilai B, nilai longitude stasiun pengirim dikurang nilai longitude stasiun penerima.

B = y2 – y1 = 98.659556 - 98.658201 = 0.001355

Karena nilai A dan B sudah diketahui, maka nilai D dapat dicari dengan menggunakan rumus pythagoras sederhana. Nilai positif dan negatif dari A dan B tidak diperlukan karena yang ingin dicari adalah besar sudut azimuth yang terbentuk sehingga nilai A dan B akan dimutlakkan.

= tan ⁄

Maka,

= tan . ⁄ _.

= Arc tan (9.542253521)

Ø = ° − ° = °

Jadi, didapatkan besar sudut azimuth yang terbentuk antara posisi stasiun pengirim dan posisi stasiun penerima terhadap utara sebesar °. Tabel 4.2 adalah hasil pengujian sudut azimuth pada pengujian kedua.

Tabel 4.2 Hasil pengujian autotracking sudut azimuth kedua

No

Posisi RX Posisi TX _{Besar Sudut}

Perhitungan

Besar Sudut Pengukuran

Besar Kesalahan

Latitude Longitude Latitude Longitude

1 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 2 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 3 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 4 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 5 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 6 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 7 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 8 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 9 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1° 10 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1°

Rata-Rata 3.557109° 98.658201° 3.556967° 98.659556° 96° 95° 1°

Dari tabel 4.2 didapatkan rata-rata besar sudut pengukuran sebesar 95° dan rata-rata kesalahan sudut sebesar 1°. Gambar 4.10 menunjukkan grafik hasil pengukuran autotracking sudut azimuth kedua. Grafik berwarna biru adalah grafik hasil perhitungan sedangkan grafik berwarna merah adalah grafik hasil pengukuran. Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dari semua percobaan melenceng 1° lebih kecil dari hasil perhitungan.

Gambar 4.10 Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth kedua

C. Pengujian 3

Posisi stasiun penerima berada di latitude 3.557109° dan longitude 98.658201° sedangkan posisi stasiun pengirim berada di latitude 3.556495° dan longitude 98.659558°. Jarak antara kedua stasiun adalah 166,6 meter. Gambar 4.11 menunjukkan posisi sudut azimuth pada pengujian 3 Berikut adalah perhitungan sudut azimuth secara teoritis :

x1 = 3.557109 y1 = 98.658201 x2 = 3.556495 y2 = 98.659558

94.4 94.6 94.8 95 95.2 95.4 95.6 95.8 96 96.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

BE SA R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G A Z I M U T H

2

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

Gambar 4.11 Gambaran posisi sudut azimuth pada pengujian 3

Dimana untuk mendapatkan nilai A, nilai latitude stasiun pengirim dikurang nilai latitude stasiun penerima.

A = x2 – x1 = 3.556495 - 3.557109 = -0.000614

Untuk mendapatkan nilai B, nilai longitude stasiun pengirim dikurang nilai longitude stasiun penerima.

B = y2 – y1 = 98.659558 - 98.658201 = 0.001357

Karena nilai A dan B sudah diketahui, maka nilai D dapat dicari dengan menggunakan rumus pythagoras sederhana. Nilai positif dan negatif dari A dan B tidak diperlukan karena yang ingin dicari adalah besar sudut azimuth yang terbentuk sehingga nilai A dan B akan dimutlakkan.

= tan ⁄

Maka,

= tan . ⁄ _.

= . ° = °

Ø = ° − ° = °

Jadi, didapatkan besar sudut azimuth yang terbentuk antara posisi stasiun pengirim dan posisi stasiun penerima terhadap utara sebesar °. Tabel 4.3 adalah hasil pengujian sudut azimuth pada pengujian ketiga.

Tabel 4.3 Hasil pengujian autotracking sudut azimuth ketiga

No

Posisi RX Posisi TX _{Besar Sudut}

Perhitungan

Besar Sudut Pengukuran

Besar Kesalahan

Latitude Longitude Latitude Longitude

1 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 2 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 3 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 113° 1° 4 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 5 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 6 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 7 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 8 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 9 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112° 2° 10 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 113° 1°

Rata-Rata 3.557109° 98.658201° 3.556495° 98.659558° 114° 112,2° 1,8°

Dari tabel 4.3 didapatkan rata-rata besar sudut pengukuran sebesar 112,2° dan rata-rata kesalahan sudut sebesar 1,8°. Gambar 4.12 menunjukkan grafik hasil pengukuran autotracking sudut azimuth ketiga. Grafik berwarna biru adalah grafik hasil perhitungan sedangkan grafik berwarna merah adalah grafik hasil pengukuran. Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dari percobaan 3 dan 10

melenceng 1° lebih kecil dari hasil perhitungan, sedangkan percobaan yang lain melenceng 2° lebih kecil dari hasil perhitungan.

Gambar 4.12 Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth ketiga

Dari ketiga hasil pengukuran secara keseluruhan dapat dihitung rata-rata kesalahan besar sudut pengukuran azimuth yaitu sebesar 1,2° dengan maksimal kesalahan sebesar 2° dan minimal kesalahan sebesar 0°. Kesalahan tersebut dapat terjadi dikarenakan tingkat akurasi dari motor servo yang kurang maksimal. Namun kesalahan 1°-2° merupakan hal yang masih dapat ditolerir pada kinerja motor servo. Walaupun begitu, untuk kinerja dari sistem autotracking secara keseluruhan kesalahan 1° memiliki pengaruh yang cukup signifikan bila stasiun pengirim berada pada jarak yang jauh. Semakin jauh jarak target, maka besar sudut juga akan semakin melebar. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa sistem autotracking yang telah dirancang kurang baik jika digunakan untuk jarak yang jauh dikarenakan batasan yang dimiliki motor servo yang tidak mampu berputar dengan sudut lebih kecil dari 1°.

111 111.5 112 112.5 113 113.5 114 114.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

BE SA R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G A Z I M U T H

3

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

4.2.2 Pengujian Autotracking Sudut Elevasi

Pengujian autotracking sudut elevasi dilakukan di lapangan Departemen Teknik Elektro (DTE) Universitas Sumatera Utara yang berada di Jl. Politeknik. Alasan dipilihnya lokasi ini adalah karena pengujian sudut elevasi membutuhkan perbedaan ketinggian antara stasiun pengirim dan stasiun penerima dan pengujian membutuhkan kondisi LOS (Line of Sight) agar pengiriman data tidak terganggu. Gambar 4.13 adalah tampilan posisi stasiun penerima (RX) dan stasiun pengirim (TX), dimana TX1, TX2 dan TX3 berada di koordinat yang sama, yang membedakan hanya ketinggian dari stasiun pengirim. Gambar 4.14 menunjukkan proses pengujian autotracking sudut elevasi di lapangan. Untuk memaksimalkan keakuratan penelitian, dilakukan sebanyak 10 kali percobaan dengan nilai input yang sama.

Gambar 4.13 Posisi stasiun penerima (RX) dan stasiun pengirim (TX) pada

pengujian autotracking sudut elevasi

1. Stasiun penerima dihadapkan ke posisi timur sesuai dengan pembacaan modul digital kompas yang telah dikalibrasi sebelumnya, nilai pembacaan digital kompas ditampilkan di layar LCD.

2. Nilai latitude, longitude dan ketinggian dari kedua stasiun dimasukkan ke dalam program autotracking Arduino IDE kemudian program di-upload ke Arduino Nano pada stasiun penerima.

3. Stasiun penerima dihidupkan.

4. Pertama antena akan menghadap lurus ke depan, kemudian antena akan berputar ke atas dan berhenti berputar di posisi yang diperintahkan oleh program.

5. Jarum penunjuk pada aktuator akan menunjuk ke posisi sudut dimana antena berhenti.

6. Ukur dan catat besar sudut elevasi yang terbentuk berdasarkan nilai sudut yang ditunjuk oleh jarum penunjuk pada aktuator.

7. Stasiun penerima dimatikan.

8. Ulangi langkah ke 3 - 7 sebanyak 10 kali percobaan.

A. Pengujian 1

Posisi stasiun penerima berada di latitude 3.561927°, longitude 98.654806° dan berada pada ketinggian 71 meter, tepatnya di dekat lorong antara DTE dan Teknik Mesin. Sedangkan posisi stasiun pengirim berada di latitude 3.556495°, longitude 98.659589° dan berada pada ketinggian 76 meter, tepatnya di lantai 2 DTE di depan ruangan Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro (IMTE).

Gambar 4.15 menunjukkan posisi sudut elevasi pada pengujian 1. Berikut adalah perhitungan sudut elevasi secara teoritis :

x1 = 3.561927 y1 = 98.654806 z1 = 71

x2 = 3.561932 y2 = 98.654962 z2 = 76

Gambar 4.15 Gambaran posisi sudut elevasi pada pengujian 1

Dimana untuk mendapatkan nilai jarak, digunakan persamaan Euclidean : Jarak = (√ + ) x 111.319

Untuk mendapatkan nilai A, nilai latitude stasiun pengirim dikurang nilai latitude stasiun penerima.

A = x2 – x1 = 3.561932 - 3.561927 = 0.000005

Untuk mendapatkan nilai B, nilai longitude stasiun pengirim dikurang nilai longitude stasiun penerima.

B = y2 – y1 = 98.654962 - 98.654806 = 0.000156

Karena nilai A dan B sudah diketahui, maka nilai Jarak dapat dicari : Jarak = (√ + ) x 111.319

Jarak = (√ . + . ) x 111.319 Jarak = 0.00015608 x 111.319

Jarak = 17,37 meter

Untuk mendapatkan nilai C, nilai ketinggian stasiun pengirim dikurang nilai ketinggian stasiun penerima.

C = z2 – z1 = 76 – 71 = 5 meter

Karena nilai C dan Jarak sudah didapatkan, maka besar sudut elevasi dapat dicari menggunakan rumus pythagoras.

Ø = _{tan �⁄}

Maka,

Ø = tan ⁄ _,

Ø = Arc tan (0.287852619)

Jadi, didapatkan besar sudut elevasi yang terbentuk antara posisi stasiun pengirim dan posisi stasiun penerima sebesar °. Tabel 4.4 adalah hasil pengujian sudut elevasi pada pengujian pertama.

Tabel 4.4 Hasil pengujian autotracking sudut elevasi pertama

No Ketinggian RX (m) Ketinggian TX (m) Jarak kedua Stasiun (m) Besar Sudut Perhitungan Besar Sudut Pengukuran Besar Kesalahan

1 71 76 17,37 16° 16° 0°

2 71 76 17,37 16° 17° 1°

3 71 76 17,37 16° 16° 0°

4 71 76 17,37 16° 16° 0°

5 71 76 17,37 16° 16° 0°

6 71 76 17,37 16° 17° 1°

7 71 76 17,37 16° 17° 1°

8 71 76 17,37 16° 16° 0°

9 71 76 17,37 16° 16° 0°

10 71 76 17,37 16° 15° 1°

Rata-Rata 71 76 17,37 16° 16,2° 0,4°

Dari tabel 4.4 didapatkan rata-rata besar sudut pengukuran sebesar 16,2° dan rata-rata kesalahan sudut sebesar 0,4°. Gambar 4.16 menunjukkan grafik hasil pengukuran autotracking sudut elevasi pertama. Grafik berwarna biru adalah grafik hasil perhitungan sedangkan grafik berwarna merah adalah grafik hasil pengukuran. Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dari percobaan 1, 3, 4, 5, 8 dan 9 sesuai dengan hasil perhitungan, kemudian percobaan 2, 6 dan 7 melenceng 1° lebih besar dari hasil perhitungan, serta percobaan 10 melenceng 1° lebih kecil dari hasil perhitungan.

Gambar 4.16 Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi pertama

B. Pengujian 2

Posisi stasiun penerima berada di latitude 3.561927°, longitude 98.654806° dan berada pada ketinggian 71 meter, tepatnya di dekat lorong antara DTE dan Teknik Mesin. Sedangkan posisi stasiun pengirim berada di latitude 3.556495°, longitude 98.659589° dan berada pada ketinggian 81 meter, tepatnya di lantai 3 DTE di atas ruangan Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro (IMTE).

Gambar 4.17 menunjukkan posisi sudut elevasi pada pengujian 2. Berikut adalah perhitungan sudut elevasi secara teoritis :

x1 = 3.561927 y1 = 98.654806 z1 = 71

x2 = 3.561932 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

BE SA R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G

E L E VA S I 1

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

y2 = 98.654962 z2 = 81

Gambar 4.17 Gambaran posisi sudut elevasi pada pengujian 2

Dimana untuk mendapatkan nilai jarak, digunakan persamaan Euclidean : Jarak = (√ + ) x 111.319

Untuk mendapatkan nilai A, nilai latitude stasiun pengirim dikurang nilai latitude stasiun penerima.

A = x2 – x1 = 3.561932 - 3.561927 = 0.000005

Untuk mendapatkan nilai B, nilai longitude stasiun pengirim dikurang nilai longitude stasiun penerima.

B = y2 – y1 = 98.654962 - 98.654806 = 0.000156

Karena nilai A dan B sudah diketahui, maka nilai Jarak dapat dicari : Jarak = (√ + ) x 111.319

Jarak = (√ . + . ) x 111.319 Jarak = 0.00015608 x 111.319

Jarak = 17,37 meter

Untuk mendapatkan nilai C, nilai ketinggian stasiun pengirim dikurang nilai ketinggian stasiun penerima.

C = z2 – z1 = 81 – 71 = 10 meter

Karena nilai C dan Jarak sudah didapatkan, maka besar sudut elevasi dapat dicari menggunakan rumus pythagoras.

Ø = _{tan �⁄}

Maka,

Ø = tan ⁄ _,

Ø = Arc tan (0.575705238)

Ø = , ° = °

Jadi, didapatkan besar sudut elevasi yang terbentuk antara posisi stasiun pengirim dan posisi stasiun penerima sebesar °. Tabel 4.5 adalah hasil pengujian sudut elevasi pada pengujian kedua.

Tabel 4.5 Hasil pengujian autotracking sudut elevasi kedua

No Ketinggian RX (m) Ketinggian TX (m) Jarak kedua Stasiun (m) Besar Sudut Perhitungan Besar Sudut Pengukuran Besar Kesalahan

1 71 81 17,37 30° 31° 1°

2 71 81 17,37 30° 32° 2°

3 71 81 17,37 30° 30° 0°

4 71 81 17,37 30° 31° 1°

5 71 81 17,37 30° 31° 1°

6 71 81 17,37 30° 31° 1°

7 71 81 17,37 30° 32° 2°

8 71 81 17,37 30° 31° 1°

9 71 81 17,37 30° 31° 1°

10 71 81 17,37 30° 31° 1°

Dari tabel 4.5 didapatkan rata-rata besar sudut pengukuran sebesar 31,1° dan rata-rata kesalahan sudut sebesar 1,1°. Gambar 4.18 menunjukkan grafik hasil pengukuran autotracking sudut elevasi kedua. Grafik berwarna biru adalah grafik hasil perhitungan sedangkan grafik berwarna merah adalah grafik hasil pengukuran. Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dari percobaan 3 sesuai dengan hasil perhitungan, kemudian percobaan 1, 4, 5, 6, 8, 9 dan 10 melenceng 1° lebih besar dari hasil perhitungan, serta percobaan 2 dan 7 melenceng 2° lebih besar dari hasil perhitungan.

Gambar 4.18 Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi kedua

C. Pengujian 3

Posisi stasiun penerima berada di latitude 3.561927°, longitude 98.654806° dan berada pada ketinggian 71 meter, tepatnya di dekat lorong antara DTE dan Teknik Mesin. Sedangkan posisi stasiun pengirim berada di latitude 3.556495°, longitude 98.659589° dan berada pada ketinggian 86 meter, tepatnya di lantai 4

29 29.5 30 30.5 31 31.5 32 32.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

BE SA R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G

E L E VA S I 2

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

DTE. Gambar 4.19 menunjukkan posisi sudut elevasi pada pengujian 3. Berikut adalah perhitungan sudut elevasi secara teoritis :

x1 = 3.561927 y1 = 98.654806 z1 = 71

x2 = 3.561932 y2 = 98.654962 z2 = 86

Gambar 4.19 Gambaran posisi sudut elevasi pada pengujian 3

Dimana untuk mendapatkan nilai jarak, digunakan persamaan Euclidean : Jarak = (√ + ) x 111.319

Untuk mendapatkan nilai A, nilai latitude stasiun pengirim dikurang nilai latitude stasiun penerima.

A = x2 – x1 = 3.561932 - 3.561927 = 0.000005

Untuk mendapatkan nilai B, nilai longitude stasiun pengirim dikurang nilai longitude stasiun penerima.

B = y2 – y1 = 98.654962 - 98.654806 = 0.000156

Jarak = (√ + ) x 111.319

Jarak = (√ . + . ) x 111.319 Jarak = 0.00015608 x 111.319

Jarak = 17,37 meter

Untuk mendapatkan nilai C, nilai ketinggian stasiun pengirim dikurang nilai ketinggian stasiun penerima.

C = z2 – z1 = 86 – 71 = 15 meter

Karena nilai C dan Jarak sudah didapatkan, maka besar sudut elevasi dapat dicari menggunakan rumus pythagoras.

Ø = _{tan �⁄}

Maka,

Ø = tan ⁄ _,

Ø = Arc tan (0.86357858)

Ø = , ° = °

Jadi, didapatkan besar sudut elevasi yang terbentuk antara posisi stasiun pengirim dan posisi stasiun penerima sebesar °. Tabel 4.6 adalah hasil pengujian sudut elevasi pada pengujian ketiga.

Tabel 4.6 Hasil pengujian autotracking sudut elevasi ketiga

No Ketinggian RX (m) Ketinggian TX (m) Jarak kedua Stasiun (m) Besar Sudut Perhitungan Besar Sudut Pengukuran Besar Kesalahan

1 71 86 17,37 41° 41° 0°

2 71 86 17,37 41° 41° 0°

3 71 86 17,37 41° 40° 1°

5 71 86 17,37 41° 41° 0°

6 71 86 17,37 41° 41° 0°

7 71 86 17,37 41° 41° 0°

8 71 86 17,37 41° 41° 0°

9 71 86 17,37 41° 41° 0°

10 71 86 17,37 41° 41° 0°

Rata-Rata 71 86 17,37 41° 40,8° 0,2°

Dari tabel 4.6 didapatkan rata-rata besar sudut pengukuran sebesar 40,8° dan rata-rata kesalahan sudut sebesar 0,2°. Gambar 4.20 menunjukkan grafik hasil pengukuran autotracking sudut elevasi ketiga. Grafik berwarna biru adalah grafik hasil perhitungan sedangkan grafik berwarna merah adalah grafik hasil pengukuran. Pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa hasil pengukuran dari percobaan 3 dan 4 melenceng 1° lebih kecil dari hasil perhitungan, sedangkan percobaan yang lain sesuai dengan hasil perhitungan.

Gambar 4.20 Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi ketiga

39.4 39.6 39.8 40 40.2 40.4 40.6 40.8 41 41.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0

B E SA R S U D U T ( D E R A JA T ) PERCOBAAN

P E N G UJ I A N

AU TOT R AC K I N G

E L E VA S I 3

Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

Dari ketiga hasil pengukuran secara keseluruhan dapat dihitung rata-rata kesalahan besar sudut pengukuran elevasi yaitu sebesar 0,56° dengan maksimal kesalahan sebesar 2° dan minimal kesalahan sebesar 0°. Sama halnya dengan hasil pengukuran sudut azimuth, hasil pengukuran sudut elevasi memiliki kesalahan dikarenakan tingkat akurasi dari motor servo yang tidak maksimal, namun motor servo pada sudut elevasi memiliki tingkat akurasi yang lebih baik dibandingkan motor servo pada sudut azimuth. Hal tersebut dapat terlihat dari rata-rata kesalahan pada hasil pengukuran sudut elevasi yang lebih kecil dibandingkan rata-rata kesalahan pada hasil pengukuran sudut azimuth.

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembahasan pada bab 4, maka dapat dibuat kesimpulan sebagai berikut:

1. Sistem autotracking antena stasiun penerima berhasil dirancang meskipun tetap memiliki kesalahan keakuratan pengarahan.

2. Sistem ini memiliki kelemahan yaitu tidak dapat melakukan autotracking dengan sudut pengarahan 360°.

3. Didapatkan rata-rata besar kesalahan sudut pengarahan antena pada sudut azimuth sebesar 0,8° pada pengujian pertama, 1° pada pengujian kedua dan 1,8° pada pengujian ketiga.

4. Didapatkan rata-rata besar kesalahan sudut pengarahan antena pada sudut elevasi sebesar 0,4° pada pengujian pertama, 1,1° pada pengujian kedua dan 0,2° pada pengujian ketiga.

5.2 Saran

Adapun saran bagi penelitian berikunya adalah :

1. Penelitian dapat dikembangkan dengan menggunakan motor servo 360° agar antena dapat melakukan autotracking ke segala arah secara kontinyu. 2. Pada pengembangan berikutnya, peneliti dapat mengunakan jenis antena

3. Pada pengembangan berikutnya, peneliti dapat menggunakan jenis motor yang lain sebagai pembanding kinerja sistem autotracking.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Antena

Antena adalah perangkat media transmisi wireless (nirkabel) yang memanfaatkan udara atau ruang bebas sebagai media penghantar. Antena mempunyai fungsi untuk merubah energi elektromagnetik terbimbing menjadi gelombang elektromagnetik ruang bebas (gelombang mikro) yang merupakan fungsi antena sebagai transmitter(Tx). Energi listrik dari transmitter dikonversi menjadi gelombang elektromagnetik dan oleh sebuah antena yang kemudian gelombang tersebut dipancarkan menuju udara bebas. Pada receiver(Rx) akhir gelombang elektromagnetik dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan antena. Gambar 2.1 menunjukkan antena sebagai pengirim dan penerima[2].

Gambar 2.1 Antena sebagai pengirim dan penerima

2.1.1 Parameter Karakteristik Antena

Parameter karakteristik antena digunakan untuk menguji atau mengukur performa antena yang akan digunakan. Berikut penjelasan beberapa parameter antena yang sering digunakan yaitu direktivitas antena, gain antena, pola radiasi antena, beamwidth antena, bandwidth antena dan voltage standing wave ratio (VSWR).

18. Seluruh Abang-abang dan Adik-adikku di UKM Robotik Sikonek (dari periode awal hingga periode sekarang) yang sangat penulis cintai dan banggakan.

19. Seluruh angkatan di Departemen Teknik Elektro (2010, 2011, 2013, 2014, 2015 dan 2016).

20. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU. Akhirnya, penulis mengharapkan tulisan ini bermanfaat bagi penulis dan Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Medan, September 2016 Penulis

vi DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Penulisan ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penulisan ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Metodologi Penulisan ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Antena ... 6

2.1.1 Parameter Karakteristik Antena ... 6

2.1.1.1 Direktivitas ... 7

2.1.1.2 Gain ... 7

2.1.1.3 Pola Radiasi ... 8

2.1.1.4 Beamwidth ... 9

2.1.1.5 Bandwidth ... 10

2.1.1.6 Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) ... 11

2.1.2 Antena Omnidireksional ... 12

2.1.3 Antena Unidireksional ... 12

2.2 Azimuth dan Elevasi ... 13

2.2.1 GPS (Global Positioning System) ... 15

2.2.2 Teorema Euclidean Distance ... 17

2.3 Dasar Teori Sistem Kontrol ... 18

2.4 Arduino ... 19

2.5 Tracking Antena ... 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 23

3.1 Umum ... 23

3.3 Komponen Penyusun Sistem ... 26

3.3.1 Arduino Nano 3.x. ... 27

3.3.2 Modul Radio nRF24L01 ... 28

3.3.3 Antena Rubber Duck 2,4GHz ... 30

3.3.4 Antena Biquad-Yagi 2,4GHz ... 30

3.3.5 Modul GPS Ublox NEO-6 ... 31

3.3.6 Sensor BMP180 ... 31

3.3.7 Digital Kompas Gy-271 ... 32

3.3.8 Motor Servo Tower Pro MG995... 33

3.3.9 LCD 20x4 ... 34

3.3.10 I2C LCD Converter ... 35

3.3.11 Kompas Analog ... 36

3.3.12 Baterai Turnigy 3S 2200A ... 36

3.4 Perancangan Perangkat Elektronika ... 37

3.5 Perancangan Sistem Aktuator ... 41

3.5 Perancangan Program Sistem Autotracking ... 43

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA ... 46

4.1 Implementasi Rancang Bangun ... 46

4.2 Pengujian dan Analisis Sistem secara Keseluruhan ... 49

4.2.1 Pengujian Autotracking Sudut Azimuth ... 50

4.2.2 Pengujian Autotracking Sudut Elevasi ... 62

BAB V PENUTUP ... 75

5.1 Kesimpulan ... 75

5.2 Saran ... 75 DAFTAR PUSTAKA

viii DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antena sebagai pengirim dan penerima ... 6

Gambar 2.2 Sistem koordinat untuk menganalisis antena ... 9

Gambar 2.3 Beamwidth antena ... 10

Gambar 2.4 Bandwidth antena ... 10

Gambar 2.5 Pola radiasi antena omnidireksional ... 12

Gambar 2.6 Pola radiasi antena unidireksional ... 13

Gambar 2.7 Posisi sudut azimuth dan elevasi ... 14

Gambar 2.8 Segitiga Pythagoras ... 14

Gambar 2.9 Sistem koordinat latitude dan longitude ... 16

Gambar 2.10 Perhitungan jarak dengan persamaan euclidean ... 17

Gambar 2.11 Blok diagram sistem kendali open loop... 19

Gambar 2.12 Blok diagram sistem kendali close loop ... 19

Gambar 2.13 Jenis-jenis Arduino ... 20

Gambar 2.14 Tampilan Arduino IDE ... 21

Gambar 3.1 Diagram alir tahapan penelitian ... 23

Gambar 3.2 Model rancangan sistem ... 25

Gambar 3.3 Arduino Nano ... 28

Gambar 3.4 (a) Modul nRF24L01 dan (b) regulator 5V to 3,3V ... 29

Gambar 3.5 Antena rubber duck 2,4GHz ... 30

Gambar 3.6 Antena Biquad-Yagi 2,4GHz... 30

Gambar 3.7 Modul GPS Ublox NEO-6M ... 31

Gambar 3.8 Sensor BMP180 ... 32

Gambar 3.9 Digital Kompas Gy-271 ... 33

Gambar 3.10 Motor Servo Tower Pro MG995... 34

Gambar 3.11 LCD 20x4 ... 35

Gambar 3.12 I2C LCD Converter ... 36

Gambar 3.13 Kompas Analog Novus CD-45/3A ... 36

Gambar 3.14 Baterai Turnigy 3S 2200A ... 37

Gambar 3.15 Rangkaian Skematik Stasiun Pengirm ... 38

Gambar 3.16 Rangkaian Skematik Stasiun Penerima ... 40

Gambar 3.17 Rancangan sistem aktuator (a) sudut azimuth, dan (b) sudut elevasi ... 42

Gambar 3.18 Diagram alir stasiun pengirim ... 43

Gambar 3.19 Diagram alir sudut azimuth ... 44

Gambar 3.20 Diagram alir sudut elevasi ... 45

Gambar 4.1 (a) Konstruksi stasiun pengirim, dan (b) konstruksi stasiun penerima pada sistem ... 46

Gambar 4.2 Rangkaian Shield dan komponen penyusun stasiun pengirim ... 48

Gambar 4.3 Rangkaian Shield dan komponen penyusun stasiun penerima ... 48

Gambar 4.4 Proses kalibrasi digital kompas terhadap posisi timur ... 50

Gambar 4.5 Posisi stasiun penerima (RX) dan stasiun pengirim (TX) pada pengujian autotracking sudut azimuth ... 51

Gambar 4.6 Proses pengujian autotracking sudut azimuth di lapangan ... 52

Gambar 4.7 Gambaran posisi sudut azimuth pada pengujian 1 ... 53

Gambar 4.8 Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth pertama ... 55

Gambar 4.9 Gambaran posisi sudut azimuth pada pengujian 2 ... 56

Gambar 4.10 Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth kedua ... 58

Gambar 4.11 Gambaran posisi sudut elevasi pada pengujian 3 ... 59

Gambar 4.12 Grafik hasil pengujian autotracking sudut azimuth ketiga ... 61

Gambar 4.13 Posisi stasiun penerima (RX) dan stasiun pengirim (TX) pada pengujian autotracking sudut elevasi ... 62

Gambar 4.14 Proses pengujian autotracking sudut elevasi di lapangan ... 63

Gambar 4.15 Gambaran posisi sudut elevasi pada pengujian 1 ... 64

Gambar 4.16 Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi pertama ... 67

Gambar 4.17 Gambaran posisi sudut elevasi pada pengujian 2 ... 68

Gambar 4.18 Grafik hasil pengujian autotracking sudut elevasi kedua ... 70

Gambar 4.19 Gambaran posisi sudut elevasi pada pengujian 3 ... 71

x DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil pengujian autotracking sudut azimuth pertama ... 54

Tabel 4.2 Hasil pengujian autotracking sudut azimuth kedua ... 57

Tabel 4.3 Hasil pengujian autotracking sudut azimuth ketiga ... 60

Tabel 4.4 Hasil pengujian autotracking sudut elevasi pertama ... 66

Tabel 4.5 Hasil pengujian autotracking sudut elevasi kedua ... 69