Rancang Bangun Sistem Autotracking Antena Yagi Frekuensi 433 Mhz Menggunakan Data Gps

TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM AUTOTRACKING ANTENA YAGI
FREKUENSI 433 MHZ MENGGUNAKAN DATA GPS

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh
ZHUHRI RAMADHANI PURBA
NIM : 110402050

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK

Kualitas suatu sistem komunikasi sangat ditentukan oleh kuat sinyal yang
diterima. Salah satu cara agar sinyal dapat diterima secara maksimal adalah
dengan mengarahkan antena penerima tepat ke antena pengirim. Pengarahan
antena akan mudah dilakukan jika target yang dituju tetap atau tidak bergerak, kita
hanya perlu mengetahui posisi target lalu mengarahkan antena ke posisi tersebut.
Dalam hal ini posisi target yang dituju dapat bergerak, oleh karena itu sistem
tracking yang digunakan untuk mengarahkan antena. Pada tugas akhir ini sistem
yang digunakan adalah sistem autotracking menggunakan data GPS(Global
Positioning System). GPS akan membaca data Posisi muatan, kemudian data
dikirimkan ke antena penerima dengan modul radio 433 MHz V2. Setelah data
diterima maka servo akan diperintah melalui mikrokontroler arduino mengarah ke
posisi muatan.
Hasil yang diperoleh dari pengujian bahwa besar kesalahan pengarahan
antena terhadap muatan sebesar 1.5° untuk koordinat 3.561423°, 98.653732°.
Kemudian pada koordinat 3.561458°, 98.653800° besar kesalahan pengarahan
sudut sebesar 1 ° dan untuk koordinat 3.561232° dan 98.653923° besar kesalahan
pengarahan sudut sebesar 1.3°. Rata-rata besar kesalahan pengarahan antena
terhadap muatan sebesar 1.27°


Kata kunci : Tracking, GPS, Arduino, Azimuth, Bearing

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan
kemampuan dan kesehatan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat
beriring salam penulis sampaikan kepada junjungan umat Nabi Muhammad
S.A.W.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :
“RANCANG BANGUN SISTEM AUTOTRACKING ANTENA YAGI
FREKUENSI 433 MHZ MENGGUNAKAN DATA GPS”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
ayahanda Sya’ban Purba dan ibunda Susi Merianti Hutagalung yang senantiasa

memberikan perhatian dan kasih sayang sejak penulis lahir hingga sekarang, serta
adik-adik tercinta Muhammad Nur Hakim Purba dan Isra Ardhiani Purba yang
senantiasa mendukung dan memberi semangat.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan
dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih kepada :
1.

Bapak Ir. Arman Sani, M.T. selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

ii
Universitas Sumatera Utara

2.

Bapak Drs. Hasdari Helmi,M.T., selaku Penasehat Akademis penulis, atas
bimbingan dan arahannya dalam melayani perkuliahan selama ini.


3.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.

4.

Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT dan Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT
selaku dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam
penyempurnaan Tugas Akhir ini.

5.

Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara atas segala bantuannya.

6.


Temen - teman Sub-Jurusan Telekomunikasi Teknik Elektro USU,
Wahyudi, Hasan, Rido, Ikhyar, Ferdi, Ari, Surya, Faisal, dan Oktri yang
selama ini membantu dan memfasilitasi penulis untuk menyelesaikan Tugas
Akhir ini.

7.

Teman – teman di Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2011 atas
dukungan, do’a, suka dan duka selama di bangku perkuliahan.

8.

Abang-abang senior yang selalu membantu, mendukung dan memberi
masukan selama menjalani perkuliahan.

9.

Keluarga Besar MME-GS yang telah memberikan banyak sekali
pembelajaran.


10.

Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik

dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan

iii
Universitas Sumatera Utara

tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat
penulis harapkan.
Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini
bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.

Medan,

Januari 2016
Penulis


Zhuhri Ramadhani Purba
NIM. 110402050

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK................................................................................................

i

KATA PENGANTAR ..............................................................................

ii

DAFTAR ISI ............................................................................................

v


DAFTAR GAMBAR................................................................................

viii

DAFTAR TABEL ....................................................................................

x

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang..............................................................................

1

1.2 Perumusan Masalah ......................................................................

1


1.3 Tujuan Tugas Akhir ......................................................................

2

1.4 Batasan Masalah ...........................................................................

2

1.5 Metode Penelitian .........................................................................

2

1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................

3

BAB II TEORI DASAR
2.1 Umum...........................................................................................

5


2.2 Gelombang Elektromagnetik .........................................................

5

2.3 Antena ..........................................................................................

7

2.3.1 Parameter Karakteristik Antena ...............................................

7

2.3.1.1

Direktivitas Antena .....................................................

8

2.3.1.2


Gain Antena ................................................................

8

2.3.1.3

Pola Radiasi Antena .................................................... 10

2.3.1.4

Beamwidth Antena ...................................................... 11

2.3.1.5

Bandwidth Antena ...................................................... 12

v
Universitas Sumatera Utara

2.3.1.6

Impedansi Antena ...................................................... 12

2.3.1.7

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) ....................... 13

2.3.2

Antena Unidirectional ......................................................... 14

2.4 Arduino ........................................................................................ 15
2.5 Motor Servo .................................................................................. 16
2.6 GPS(Global Positioning System)................................................... 18
2.6.1 Sistem Koordinat pada GPS ..................................................... 18
2.7 Azimuth dan Bearing .................................................................... 19
2.8 Kompas ........................................................................................ 20
2.9 Tracking Antena ........................................................................... 21
BAB III

PERANCANGAN SISTEM AUTOTRACKING ANTENA YAGI
FREKUENSI 433 MHz MENGGUNAKAN DATA GPS

3.1 Umum........................................................................................... 22
3.2 Spesfikasi Perangkat ..................................................................... 22
3.2.1 Spesifikasi Perangkat Lunak (Software) .................................. 23
3.2.2 Spesifikasi Perangkat Keras (Hardware)................................. 23
3.2.2.1 DCcduino UNO ............................................................... 23
3.2.2.2 RF Modul 3DR V2 .......................................................... 24
3.2.2.3 Motor Servo .................................................................... 25
3.2.2.4 GPSTiny Parallax ............................................................ 26
3.3 Gambaran Umum Sistem .............................................................. 27
3.4 Langkah Pengerjaan Sistem Autotracking Antena Yagi 433 MHz
Menggunakan Data GPS .............................................................. 28
3.4.1 Konfigurasi Modul Radio 3DR V2 ......................................... 29

vi
Universitas Sumatera Utara

3.4.2 Perancangan Perangkat Keras .................................................. 30
3.4.3 Perancangan Perangkat Lunak ................................................ 32
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM
4.1 Umum........................................................................................... 34
4.2 Hasil Pengujian Sistem ................................................................. 35
4.2.1 Posisi Pengamat pada Koordinat 3.561178°, 98.653854° ......... 35
4.2.2 Posisi Muatan pada Koordinat 3.561448°, 98.653869°............. 36
4.2.3 Posisi Muatan pada Koordinat 3.561293°, 98.653991°............. 38
4.2.4 Posisi Muatan pada Koordinat 3.561345°, 98.653793°............. 41
4.3 Analisa Data ................................................................................. 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 46
5.2 Saran............................................................................................. 46
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Antena Sebagai Pengirim dan Penerima .................................

7

Gambar 2.2

Sistem Koordinat Untuk Menganalisis Antena .......................

10

Gambar 2.3

Beamwidth Antena .................................................................

11

Gambar 2.4

Bandwidth Antena ..................................................................

12

Gambar 2.5

Antena Yagi-Uda ...................................................................

14

Gambar 2.6

Arduino Nano ........................................................................

16

Gambar 2.7

Tampilan Software Arduino IDE ............................................

16

Gambar 2.8

Motor Servo ...........................................................................

17

Gambar 2.9

Menggerakkan Motor Servo kekanan atau kekiri ………… ...

17

Gambar 2.10 Sistem Koordinat Lalitude dan Longitude................................

18

Gambar 2.11 Azimuth dan Bearing .............................................................

20

Gambar 2.12 Tampilan Kompas dari Smartphone .......................................

20

Gambar 3.1

Board DCcduino Uno ...........................................................

24

Gambar 3.2

Modul Radio 3DR V2 433 MHz.............................................

24

Gambar 3.3

Pin-Out Modul Radio 3DR V2 ...............................................

25

Gambar 3.4

GPS Tiny Parallax …………………...……………………….

26

Gambar 3.5

Diagram Blok Sistem Tracking Antena Yagi…………………

27

Gambar 3.6

Diagram Alir Perancangan Sistem Tracking Antena Yagi 433 MHz
mengunakan Data GPS...........................................................

28

Gambar 3.7

Tampilan 3DRRadio Config 1.3.1 setelah di Load Setting ......

29

Gambar 3.8

Rangkaian untuk muatan dengan perangkat GPS…………………….

30

Gambar 3.9

Rangkaian untuk sistem tracking ……………………………. ....

30

viii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.10 Tampilan Muatan dan Antena pengamat…………….. ...........

32

Gambar 3.11 Diagram Alir Perangkat Lunak Sistem Tracking……………..

33

Gambar 4.1

Skema Pengujian Sistem Autotracking Untuk Antena
Unidirectional 433 MHz…………………………… ………..

34

Gambar 4.2 Data Koordinat Posisi Pengamat dari GPS…………….. ........

35

Gambar 4.3 Data Koordinat Posisi Pertama Muatan dari GPS………….. ..

36

Gambar 4.4 Posisi Pertama Muatan Tampak di Lapangan…………….. ....

36

Gambar 4.5 Tampilan dari Terminal Arduino…………….. .......................

37

Gambar 4.6 Grafik Hasil pengujian untuk posisi pertama…………….. .....

38

Gambar 4.7 Data Koordinat Posisi Kedua Muatan dari GPS………….. ....

38

Gambar 4.8 Posisi Kedua Muatan Tampak di Lapangan…………….. .......

39

Gambar 4.9 Tampilan dari Terminal Arduino…………….. .......................

39

Gambar 4.10 Grafik Hasil pengujian untuk posisi kedua…………….. ........

40

Gambar 4.11 Data Koordinat Posisi Ketiga Muatan dari GPS………….. ....

41

Gambar 4.12 Posisi Ketiga Muatan Tampak di Lapangan…………….........

41

Gambar 4.13 Tampilan dari Terminal Arduino…………….. .......................

42

Gambar 4.14 Grafik Hasil pengujian untuk posisi ketiga…………….. ........

43

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel

2.1

Spektrum Frekuensi Gelombang Radio…………….. .............

6

Tabel

3.1

Spesifikasi DCcduino UNO…………….. ..............................

23

Tabel

3.2

Spesifikasi Modul Radio 3DR V2 433 MHz……………........

24

Tabel

3.3

Spesifikasi Motor Servo …………….. ...................................

25

Tabel

3.4

Spesifikasi GPS Tiny Parallax ……………............................

26

Tabel

4.1

Hasil Pengujian Pada Posisi Muatan Pertama…………….. ....

37

Tabel

4.2

Hasil Pengujian Pada Posisi Muatan Kedua ……………........

40

Tabel

4.3

Hasil Pengujian Pada Posisi Muatan Ketiga…………….. ......

42

Tabel

4.4

Perbandingan Besar Kesalahan Pengarahan Tracking dengan data
GPS dan Kuat Sinyal…………….. ........................................

44

x
Universitas Sumatera Utara