1 desain dan implementasi kendali simulator antena...

Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-6 Tahun 2019

1

Desain dan Implementasi Simulator Kendali Antena Stasiun BumiPenginderaan Jauh

Design and Implementation Simulator Control Antenna Remote SensingGround Station

Zainuddin1*), Arif Hidayat1, Sutan Takdi Ali Munawar1dan Dedi Irawadi2

1Stasiun Bumi Penginderaan Jauh Parepare2Pusat Teknologi dan Data Penginderaan jauh

*)E-mail: [email protected]

ABSTRAK – Sistem antena bergerak mengikuti posisi satelit di luar angkasa. Untuk mengarahkan antena diperlukankendali sistem yang menggerakkan motor sesuai dengan azimuth dan elevasi antena. Sistem simulator antena diperlukanuntuk memahami konsep dasar gerakan antena. Sistem kendali yang digunakan dapat dipelajari menggunakansimulator. Perangkat kendali terdiri dari motor dan perangkat board Intergrated Circuit (IC) yang berisi programkomputer. Board komputer tersebut di isi dengan program yang mampu menerima perintah dari perangkat kontroljoystik. Perancangan serta pemrograman sistem board yang mampu menggerakkan antena, pemilihan komponen motordan dan sistem kendali penentuan posisi menjadi penelitian dalam makalah ini. Desain dan implementasi kendalisimulator antena ini dapat digunakan oleh tim pemeliharaan sistem sebelum memulai kegiatan pemeliharaan ataupunperbaikan antena dalam menentukan posisi perputaran motor antena baik itu posisi awal, posisi ketika perbaikan ataupunposisi ketika melakukan testing antena setelah perawatan atau perbaikan, sehingga diharapkan dapat membantu timpemeliharaan sistem dalam menjaga kontinuitas operasi peralatan penerima data satelit atau antena yang terpasang padastasiun bumi.

Kata kunci: Simulator antena, kendali motor servo, program kontrol

ABSTRACT - The antenna system moves to follow the position of the satellite in space. To direct the antenna, systemcontrol is needed to move the motor according to the azimuth and elevation of the antenna. A Simulator antenna systemsis needed to understand the basic concepts of antenna movement. The control system used can be studied using asimulator. The control device consists of a motor and an integrated circuit (IC) board device containing a computerprogram. The computer board is filled with a program that is able to receive orders from the joystick control device.System board programming that has capability for moving an antenna, how to select motor components and howto control antenna position control the research in this paper. The design and implementation of antenna simulatorcontrol can be used by a system maintenance team before start antenna maintenance or repair activities in determiningthe position of the antenna motor rotation both the initial position, the repair position or the position when performingantenna testing after maintenance or repair, so that it is expected that system maintenance in maintaining continuity ofoperation of satellite or antenna data receiving equipment installed on ground stations.

Keywords: Antenna simulator, servo motor control, program control

1. PENDAHULUAN

Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Memiliki stasiun bumi di beberapa daerah diIndonesia salah satunya yaitu stasiun bumi penginderaan jauh yang ada di Parepare. Stasiun bumipenginderaan jauh adalah adalah salah satu penunjang paling utama dalam menyediakan citra satelitpenginderaan jauh untuk digunakan dalam berbagai pemanfaatan (Hidayat, Munawar, Suprijanto, danSetyasaputra, 2014). Sejak didirikannya Stasiun Bumi Penginderaan Jauh Parepare sampai saat ini sudahmemiliki tujuh antena. Dalam operasional stasiun bumi penginderaan jauh dibutuhkan sistem penerima datayang bekerja optimal untuk mengakuisisi data satelit (Hidayat, Munawar, Syarif, dan Achmad, 2017). Salahsatu peralatan utamanya adalah antena (Hidayat, Munawar, dkk., 2017). Sistem penggerak utama dalam

Desain dan Implementasi Simulator Kendali Antena Stasiun Bumi Penginderaan Jauh (Zainuddin dkk.,)

2

antena mengikuti perintah dari komputer kontrol antena (Hidayat, Takdir, Munawar, Hadiyanto, danRamadhan, 2014). Sistem simulator antena diperlukan untuk memahami konsep dasar pergerakan danposisi antena.

Desain dan implementasi kendali simulator antena ini juga dapat digunakan oleh tim pemeliharaansistem sebelum memulai kegiatan pemeliharaan ataupun perbaikan antena dalam menentukan posisiperputaran motor antena baik itu posisi awal, posisi ketika perbaikan ataupun posisi ketika melakukan testingantena setelah perawatan atau perbaikan, sehingga diharapkan dapat membantu tim pemeliharaan sistemdalam menjaga kontinuitas operasi peralatan penerima data satelit atau antena yang terpasang pada stasiunbumi. Sistem ini juga dapat disimulasikan kepada pelajar, mahasiswa atau pegawai baru di lingkunganstasiun bumi penginderaan jauh sehingga yang bersangkutan dapat dengan cepat memahami cara kerjaantena.

Sistem kendali yang digunakan dapat dipelajari menggunakan simulator, Perangkat kendali terdiri darimotor dan perangkat board Integrated Circuit (IC) yang berisi program komputer (Ali, 2012). Boardkomputer tersebut di isi dengan program yang mampu menerima perintah dari perangkat kontrol joystik.Perancangan serta pemrograman sistem board yang mampu menggerakkan antena, pemilihan komponenmotor dan dan sistem kendali penentuan posisi menjadi penelitian dalam makalah ini.

2. KOMPONEN MODEL ANTENA

Sistem kendali ini dapat memperlihatkan proses kerja antena saat antena melakukan penjejakan satelit.Sistem kerja antena ini terdiri dari beberapa perangkat yang diintegrasikan (Soleh, Nasution, Hidayat,Gunawan, dan Widipaminto, 2019). Prinsip kerjanya adalah antena dapat bergerak ke arah azimuth danelevasi sesuai yang diperintahkan oleh joystik yang ada di pengendali (Hidayat, Munawar, dkk., 2014).Beberapa perangkat yang digunakan adalah :

2.1. Piringan (Dish) AntenaDish antena berfungsi mengumpulkan gelombang elektromagnet dari satelit (Hidayat, Suprijanto,

Ramadhan, dan Munawar, 2017). Kondisi dish antena di lapangan terbuat dari bahan logam dengan beratmencapai ratusan kilogram. Pada sistem simulator ini dish antena dibuat menggunakan plastik berasal dariprinter 3D. Sebelumnya dibuat gambar model sebelum dilakukan proses printing.

2.2. Direct Current (DC)MotorSeperti pada antena operasional yang ada sebuah antena memerlukan motor sebagai penggerak utama

dish antena. Motor ini di beri catu daya dari power supply yang digunakan dan bisa bergerak dua arah. Motoryang digunakan di dalam penelitian ini menggunakan jenis motor servo Direct Current (DC) (Warren, 2011).Adapun dimensi dan sepesisfikasinya dapat dilihat di Gambar 1 berikut ini.

Gambar 1. Ukuran dan dimensi motorsumber G 996R datasheet (https://www.electronicoscaldas.com, 2019)


3

Tabel 1. Data motor.Sumber ( https://www.electronicoscaldas.com 2019)

No Data Teknis Nilai

1 Berat 55

2 Dimensi 40.7 x 19.7x 42.9 mm

3 Kecepatan Operasional 0.17/60 (4.8 V), 0.14/60 (60 V)

4 Tegangan Operasional 4.8 Volt sd 7.2 Volt

5 Arus Bekerja 500 mA

6 Bandwidht saat diam 5 ms

7 Suhu Bekerja 0 sd 55 derajat

Gambar 2. Proses pergerakan motor.

Proses pergerakan motor menggunakan metode pulsa listrik, motor yang bergerak mengikuti lebar pulsalistrik yang didapatkan dari input power supply. Ilustrasinya dapat dilihat Gambar 2 (Palantei, Syarif,Hidayat, dan Munawar, 2017).

2.3 JoystickJoystick berfungsi sebagai user interface antara sistem kendali antena dengan manusia. Dengan joystick

ini antena dapat digerakkan ke arah azimuth dan elevasi yang diinginkan. Joystick ini berbentuk kecilsehingga mudah untuk di operasikan. Berikut data joystik yang digunakan.

Gambar 3. Joystik perangkat kontrolsumber (http://henrysbench.capnfatz.com.)

Perangkat joystik berfungsi sebagai saklar untuk menggerakkan posisi motor sesuai dengan teganganmotor yang dibutuhkan. Sedangkan port yang dibutuhkan adalah :

2.3.1 . GNDGND adalah ground body dari perangkat ini, ground ini dihubungkan dengan ground body dari Arduino

dan diteruskan ke ground power supply. Dalam prakteknya ground ini dihubungkan ke muatan negatif DC

2.3.2. VCCVCC berisi tegangan DC posistif sebagai catu daya dari perangkat ini.


4

2.3.3. X dan YX dan Y adalah perangkat yang berfungsi analog yang memberikan perintah analog ke motor. Port ini

memberikan perintah transmit dan receive data ke Arduino.

2.3.4. KeyKey adalah berfungsi sebagai sinyal digital yang memberikan input ke motor.

2.4. Arduino

Gambar 4. Perangkat Arduino Boardsumber (http://hachi.ilearning.me, 2019)

Saat ini platform pengendalian antena dapat dilakukan menggunakan mekanis maupun menggunakanmetode digital (Hidayat, Hasbi, Palantei, dan Syarif, 2018). Arduino board sebenarnya adalah sebuahperangkat untuk mempermudah memasukkan program ke dalam Integrated Circuit (IC) ATmega328(Palantei dkk., 2017). Dalam implementasin sesunggunya perangkat ini hanya sebagai board yangdigunakan untuk upload bit-bit perintah ke dalam Integrated Circuit IC (Tir dkk., 2017I). Adapun spesifikasiperangkat ini adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Datasheet Arduino (Kar dan Sur, 2016).

Mikrokontroler ATmega328

Tegangan Operasi 5 Volt

Input Voltage (disarankan) 7 - 12 Volt

Input Voltage (batas akhir) 6 - 20 Volt

Digital I/O Pin 14 (6 pin sebagai output PWM)

Analog Input Pin 6

Arus DC per pin I/O 40 mA

Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA

Flash Memory 32 KB dan 0,5 KB

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz


5

3. HASIL DAN PEMBAHASANKoneksi perangkat ini dapat dilihat di Gambar 5 di bawah ini. Rangkaian digital dikoneksikan ke motor

sedangkan analog dikoneksikan ke remote. VCC dan diparalel ke joystick dan motor. Arduino menyediakantegangan VCC.

Gambar 5. Koneksi kabel.

Sedangkan diagram alir pemrogramannya dapat dilihat di Gambar 5. Proses pertama adalah melakukanaktivasi port analog dan digital yang akan digunakan. Kemudian proses pembacaan port analog input darijoystick.

Mulai

Port Analog diaktifkan

Input posisi maksimal

Input sudut maksimal

Input nomor pin servo

Nilai sudut

End

Posisi antena

Gambar 7. Alur kerja dari perangkat.

Input ini yang akan mengatur posisi sudut perangkat sesuai dengan pulsa tegangan yang diberikan dariperangkat.


6

Gambar 7. Desain antena pada gambar.

Gambar 8. Test Antena

Pengujian dilakukan setelah proram di upload ke dalam Arduino proses pengujian menunjukkan antenaberhasil melakukan gerakan sesuai dengan azimuth dan elevasi.

4. KESIMPULAN

Setelah mengalami beberapa pengujian sistem kendali ini antena mini berhasil menggerakkan antenasesuai dengan gerakan azimuth dan elevasi antena yang diinginkan. Posisi antena ditentukan dengan lebarpulsa tegangan yang digunakan di Arduino. Penggunaan joystick memudahkan operator untuk menggerakkanantena sesuai dengan azimuth dan elevasi yang diinginkan. Penelitian kedepan diharapkan dapatmenggerakkan antena dengan dimensi yang lebih besar dan mampu mencatat setiap putaran sudut antenasehingga dapat diketahui posisi real-time sesuai dengan putaran sudutnya.

5. UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada tim akuisisi dan maintenance stasiun bumi yang telahmemberikan dukungan dalam pembuatan perangkat ini.


7

6. DAFTAR PUSTAKA

Ali, M. (2012). Kontrol Kecepatan Motor DC Menggunakan PID Kontroler Yang Ditunning Dengan Firefly Algorithm.Intake : Jurnal Penelitian Ilmu Teknik Dan Terapan, 3(2), 1–10.

Hidayat, A., Hasbi, W., Palantei, E., dan Syarif, S. (2018). Kendali Sakelar Empat Antenna Bersusun Untuk PenjejakanInterference Frekuensi Ttc Satelit Lapan (Switch Control System for Four Array Antenna for Tracking ofLapan’S Satellite Ttc Interference Frequency). Jurnal Teknologi Dirgantara, 15(1), 81.https://doi.org/10.30536/j.jtd.2017.v15.a2631

Hidayat, A., Munawar, S., Suprijanto, A., dan Setyasaputra, N. (2014). DESIGN AND IMPLEMENTATION WEBBASED EXPERT SYSTEM FOR ANALIZING PERFORMANCE OF ANTENNA SEASPACE 5.1. TeknologiDirgantara, 12(2), 154–162. Retrieved fromhttp://jurnal.lapan.go.id/index.php/jurnal_tekgan/article/view/2146/1945

Hidayat, A., Munawar, S. T. A., Syarif, S., dan Achmad, A. (2017, July). LEO Antenna Ground Station Analysis UsingFast Fourier Transform. IEEE INAES 2017, 1–5. https://doi.org/10.1109/INAES.2017.8068548

Hidayat, A., Suprijanto, A., Ramadhan, P. R., dan Munawar, S. T. A. (2017). Kajian Kebutuhan Spesifikasi Antenauntuk Penerimaan Data Resolusi Sangat Tinggi Study of Antenna Specification Requirements for Very HighResolution Data Reception (pp. 117–124).

Hidayat, A., Takdir, S., Munawar, A., Hadiyanto, A. L., dan Ramadhan, P. R. (2014). Kalibrasi Arah Antena DenganMetode Sun Pointing Pada Antena 3 Sumbu. Prosiding Seminar Nasional Penginderaan Jauh 2014, 89–96.

https://www.electronicoscaldas.com 2019

http://hachi.ilearning.me 2019

http://henrysbench.capnfatz.com.

Kar, R., dan Sur, S. N. (2016). Object Detection for Collision Avoidance in ITS, 3(5), 29–35.

Palantei, E., Syarif, S., Hidayat, A., dan Munawar, S. T. A. (2017). Low-cost switched array-wide band antenna forSearch and Rescue disaster management. Proceeding - 2017 3rd International Conference on Science andTechnology-Computer, ICST 2017, 131–135. https://doi.org/10.1109/ICSTC.2017.8011866

Soleh, M., Nasution, A. S., Hidayat, A., Gunawan, H., dan Widipaminto, A. (2019). Analysis of Antenna Specificationfor Very High Resolution Satellite Data Acquisition Through Direct Receiving System (Drs). InternationalJournal of Remote Sensing and Earth Sciences (IJReSES), 15(2), 113.https://doi.org/10.30536/j.ijreses.2018.v15.a2799

Tir, Z., Malik, O., Hamida, M. A., Cherif, H., Bekakra, Y., dan Kadrine, A. (2017). Implementation of a fuzzy logicspeed controller for a permanent magnet dc motor using a low-cost Arduino platform. 2017 5th InternationalConference on Electrical Engineering - Boumerdes, ICEE-B 2017, 2017-January, 1–4.https://doi.org/10.1109/ICEE-B.2017.8192218

Warren, J. (2011). Arduino Robotics - Arduino Robotics By Jhon-David Warren, Josh Adams and Harald Molle.pdf.https://doi.org/10.1007/978-1-4302-3184-4

1 desain dan implementasi kendali simulator antena...

Documents