desain dan implementasi jejaring sensor nirkabel inframerah

ALI HUSEIN ALASIRY, ENDAH SURYAWATI, EDI SATRIYANTO, DAN RIDLA RIZALANI A. 51

Desain dan Implementasi Jejaring SensorNirkabel Inframerah untuk Sistem Informasi

Parkir Gedung BertingkatAli Husein Alasiry, Endah Suryawati, Edi Satriyanto, dan Ridla Rizalani A.

Abstrak—- Makalah ini mempresentasikan suatu solusi berupa sistem informasi area parkir menggunakan jejaringsensor nirkabel (JSN) sebagai alternatif solusi pengakuisisian data pada sistem informasi parkir. Node-node yangmemiliki kemampuan mendeteksi ada tidaknya mobil dipasang di masing-masing lokasi parkir. Informasi dari setiapnode dibawa ke level sub-master secara multihop melalui komunikasi inframerah (IR) dan selanjutnya dari sub-submaster data dikirim menuju ke node master berupa PC melalui komunikasi serial RS485. Informasi dapat dilihatpada tampilan PC yang juga merupakan server data-base. Prototipe jejaring uji terdiri dari 1 buah PC sebagai nodemaster dan 15 buah node jaringan dengan komposisi 3 node sub master dan 12 node biasa yang terhubung dalamtopologi pohon. Masing-masing prototipe node sub master bertugas mengakuisisi informasi dari satu blok area parkiryang beranggotakan empat prototipe node slave. Dari pengujian fungsi-fungsi node sampai dengan performa jejaringdalam mengirimkan data disimpulkan mekanisme pengambilan data dengan komunikasi IR ini dapat bekerja danganbaik, dengan tingkat keberhasilan pengiriman data mencapai 100%, pada simulasi kondisi cahaya normal lahanparkir tertutup( 300-400 lux). Namun demikian masih terdapat keterlambatan (latency) sekitar 4,5 detik untuk setiappenambahan jarak lompatan (hop).

Kata Kunci—jaringan sensor nirkabel, sistem informasi parkir, komunikasi inframerah

F

1 PENDAHULUAN

T EKNOLOGI komunikasi nirkabel (wireless)semakin berkembang saat ini. Salah sat-

unya adalah teknologi wireless sensor networks(WSN) atau jejaring sensor nirkabel (JSN).JSN merupakan suatu jejaring yang terdiridari titik-titik (node) berupa kontroler yangdilengkapi sensor yang saling bekerja samauntuk memonitor kondisi tertentu seperti tem-peratur, suara, cahaya, getaran, tekanan danlain-lain.

Dengan berkembangnya teknologi komu-nikasi radio atupun inframerah (IR), yang di-integrasikan dengan bidang teknologi mikro,

• Ali Husein Alasiry, Jurusan Teknik Elektronika, PoliteknikElektronika Negeri Surabaya, Jl. Raya ITS Keputih Sukolilo,Telp: 031-5947280. E-mail: [email protected].

• Endah Suryawati, Edi Satriyanto, Ridla Rizalani A, JurusanTeknik Elektronika, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya,Jl. Raya ITS Keputih Sukolilo, Telp: 031-5947280. E-mail:[email protected], [email protected], [email protected].

maka dikenal suatu jenis generasi baru alatsensor. Generasi baru tadi diwujudkan dalamsuatu kumpulan alat/device sensor yang dis-usun menjadi sebuah jejaring sensor. Dengankelebihannya yang bekerja secara bersamaandalam suatu jejaring, dengan demikian segalakekurangan yang ada pada sensor konven-sional dapat dihilangkan dan memiliki potensiyang sangat besar dalam penerapannya.

Penggunaan jejaring sensor saat ini berkem-bang cukup pesat, khusunya bagi kehidupanmanusia. Aplikasi pada umumnya digunakanuntuk kebutuhan-kebutuhan monitoring, dankontroling. Adapun aplikasi yang lebih spesifikadalah memonitor habitat hewan, pelacakansuatu objek, kontrol reaktor nuklir, pendetek-sian api, memonitor lalu lintas dan lain-lain.

Pada penelitian ini di buat prototipe nodejejaring sensor nirkabel dengan media komu-nikasi IR untuk akuisisi data pada sistem in-formasi lantai banyak yang bertujuan untukmendeteksi ada tidaknya mobil yang parkir,dan mengirimkan informasi tersebut ke node

ISSN: 2088-0596 c⃝ 2010 Published by EEPIS


master berupa PC server yang berfungsi se-bagai pusat pengumpulan data dari sub-subjaringan (fusion center) dan pusat monitoring.

2 DASAR TEORI

2.1 Sensor dan Transduser

Transduser adalah piranti atau alat yangberfungsi mengubah parameter fisis sepertisuhu, tekanan, berat, magnetik, optik, kimiakedalam isyarat listrik yaitu tegangan dan arus.Bentuk transduser sangat bergantung kepadapenomena fisis yang ada. Parameter yang samadapat ditentukan dengan berbagai tipe trans-duser yang berbeda [1].

Sedangkan sensor adalah alat yang digu-nakan untuk mendeteksi dan sering berfungsiuntuk mengukur magnitude sesuatu. Sensoradalah jenis tranduser yang digunakan untukmengubah variasi mekanis, magnetis, panas,sinar dan kimia menjadi tegangan dan aruslistrik [1].

2.2 Jejaring Sensor

Jejaring sensor (JS) merupakan suatu sistemyang terdiri dari elemen-elemen yang masing-masing merupakan sistem sensor yang bersifatswatantra dengan kemampuan akuisisi data,komunikasi dan koordinasi yang saling ber-hubungan dan bekerjasama untuk membacainformasi dari suatu daerah pengukuran yangluas dengan titik-titik pengukuran yang terse-bar [2].

Dari sisi media komunikasi, jejaring sensordapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu je-jaring sensor dengan koneksi fisik atau kabel(wired) disebut jaringan sensor (JS) saja danyang tanpa media fisik (wireless) yang disebutjaringan sensor nirkabel (JSN). Media-mediakomunikasi nirkabel yang sering digunakanadalah frekuensi radio (RF) dan IR.

Jejaring sensor terdesentralisasi merupakansebuah jejaring dimana beberapa node tersebaruntuk memperoleh sebagian informasi tentangkejadian disekitarnya dan menyampaikan kes-impulan ke fusion center dari hasil informasitersebut, fusion center mengambil keputusanberdasarkan hipotesa.

2.3 TSAL 6200 dan TSOP 34838

TSAL6200 merupakan dioda pemancarsinyal IR dengan efisiensi tinggi keluarandari VishayTM. Pemancar ini menerapkanteknologi galium arsenide (GaAs) yang dapatmenghasilkan lebih dari seratus persenperbaikan tenaga radiasi dibandingkan pirantiIR standar pada panjang gelombang yangsama. Oleh karena itu pemancar ini sangatideal untuk aplikasi ketahanan tinggi danunjuk kerja tinggi. TSAL6200 bekerja denganpanjang gelombang yang dihasilkan adalah940 nm, dengan sudut paruh intensitasnyaadalah 17 derajat. Piranti ini memiliki teganganmaju normal sekitar 1,4V. Arus maju kontinyudapat mencapai 100 mA sedangkan padapenggunaan modulasi pulsa, piranti ini dapatditekan hingga arus maju 1000 mA. Gambar1[2], menunjukan model fisik dari TSAL6200.

Gambar 1. TSAL6200

Gambar 2. TSOP38438

TSOP34838 yang merupakan piranti pener-ima inframerah terintegrasi keluaran dariVishayTM, yang dibuat untuk penggunaanpada remote TV dan bekerja pada tegangan5V. Data yang dapat di terima harus termod-ulasi 38Khz. Secara internal, piranti ini telahdilengkapi dengan tapis cahaya, tapis lulusrendah (LPF) dan unit kuantisasi sehinggakeluarannya telah merupakan logika stan-dar TTL. Model fisik dari TSOP38438 adalahseperti ditunjukkan pada Gambar 2 [2].


2.4 Konfigurasi Port Serial pada PCPada komputer PC biasanya dapat ditemukandua konektor port serial DB-9 jenis jantan(male) seperti tampak pada Gambar 3, yangumumnya diberi nama COMx, dimana x meru-pakan index 1,2,3 dan seterusnya.

Untuk dapat menggunakan port serial, kitaperlu mengetahui alamatnya. Biasanya tersediadua port serial yaitu COM1 dan COM2. Baseaddress COM1 biasanya adalah 1016 (3F8H)dan COM2 biasanya 760 (2F8H).

Gambar 3. Bentuk koneksi COMx pada PC

Konektor DB-9 memiliki 9 pin koneksi.Fungsi dari masing-masing pin ditunjukkanpada Tabel 1.

Tabel 1Fungsi-fungsi pin pada DB-9 port COMx

Pin Nama Arah Keterangan

1 DCD in Data Carrier Detect2 RxD in Receive data3 TxD out Transmit data4 DTR out Data terminal ready5 GND - ground6 DSR in Data set ready7 RTS out Request to send8 CTS in Clear to send9 RI in Ring indicator

Untuk komunikasi dengan perangkat lainyang bersifat sebagai port atau data termi-nal equipment (DTE) seperti dengan sesama

PC, mikrokontroler atau PLC, biasanya hanyadiperlukan tiga koneksi kabel yaitu TxD, RxDdan GND (ground). Antara perangkat luar danCOMx dihubungkan secara silang (cross) dantanpa sinyal jabat tangan (handshaking) ataudisebut dengan konfigurasi modem nol, sepertitampak pada Gambar 4.

Gambar 4. Komunikasi modem nol

2.5 Pengubah TTL ⇔ RS-232Untuk menghubungkan port COMx yangmemiliki level tegangan RS-232 yaitu ±3 dan±25 volt dengan mikrokontroler yang memilikilevel tegangan standar TTL, yaitu 0 dan 5Vdiperlukan pengubah tegangan TTL ke RS-232dan sebaliknya, seperti tampak pada Gambar5. Cip MAX232 memiliki empat buah inverter.Dua berfungsi sebgai pengubah RS-232 ke TTLsedang dua lainnya berfungsi sebaliknya, yaitusebagai pengubah TTL ke RS-232.

Gambar 5. Rangkaian pengubah RS-232 ↔TTL

2.6 Pengubah TTL ↔ RS485Untuk menghubungkan suatu port serial yangmemiliki level tegangan standar TTL, yaitu 0


dan 5V ke bus jaringan yang memiliki leveltegangan RS-485 yaitu ±2, 5 volt, dibutuhkanpiranti pengubah seperti tampak pada Gam-bar 6. Contoh yang sering digunakan adalahMAX485 atau SN75176. Piranti ini memilikisepasang penggerak bus RS-485.

Gambar 6. Piranti pengubah RS-485 ↔ TTL

2.7 Jaringan Multidrop RS-485Dalam penerapannya, pengubah RS-485 di-rangkai dalam bentuk jaringan multidropdengan cara menghubungkan masing-masingkoneksi bus A dan B ke bus RS-485 yangmemiliki dua jalur yang sama, A dan B, sepertitampak pada Gambar 7.

Gambar 7. Jaringan multidrop RS485

Suatu bus RS-485 mampu menghubungkanmaksimum 32 piranti penggerak bus secaraparalel. Komunikasi terjadi secara satu ma-sukan banyak keluaran (single input multi out-put, SIMO) dimana setiap saat hanya ada satupiranti pengirim data sedangkan piranti lainmenerima.

3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Model Jejaring SensorModel jejaring yang direncanakan adalahseperti tampak pada Gambar 8. Jejaring terdiridari satu buah PC server sebagai master node,dan maksimum 3100 buah node jaringan yangterdiri dari maksimum 31 buah sub-master(contoh, sub-master A s.d. Z) dimana masing-masing sub-master membawahi maksimum 99

buah node biasa (slave)(indeks 01 s.d. 99) secaraseri.

Antar master (PC) dengan sub-master atausesama sub-master berkomunikasi melalui busRS-485. Sedangkan antar node biasa dengansub-master atau sesama node biasa berkomu-nikasi melalui media IR.

Gambar 8. Blok diagram sistem

Dari blok diagram diatas dapat dijelaskanmekanisme dari sistem ini secara keseluruhan.Node mendeteksi ada tidaknya mobil yangparkir pada area tersebut. Setelah proses pen-deteksian selasai, selanjutnya data dari nodedikirim ke node yang mempunyai ID lebihkecil. Pengiriman data menggunakan komu-nikasi serial dengan media IR. Proses tersebutberulang sampai data di terima ke node yangterkecil yaitu node master. Data akan dikirimsampai ke tujuan dengan asumsi bahwa rutetersebut telah ditentukan atau fixed route.

3.2 Perancangan Node MasterNode master adalah sebuah PC yang telahdilengkapi dengan koneksi bus RS-485. Gam-bar 9 menunjukkan blok diagram dari nodemaster.

Gambar 9. Blok diagram node master

Terdapat dua rangkaian pengubah yangberfungsi menghubungkan port COMx denganbus RS-485. Rangkaian lengkapnya dapat dili-hat pada Gambar 10.


Gambar 10. Rangkaian pengubah RS-232 ↔RS-485

3.3 Perancangan Node Sub-Master

Node sub-master berfungsi sebagaipenghubung antara node master dengannode-node slave di masing-masing areaparkir. Disamping itu node sub-master jugaberfungsi sebagai pengatur display berupaseven segment (7s) di pintu masuk area parkiryang menunjukkan ketersediaan lokasi kosong.Untuk itu telah dirancang blok diagram nodesub-master seperti pada Gambar 11.

Gambar 11. Blok diagram node master

Rangkaian berintikan mikrokontrolerATMEGA 162 yang memiliki keistimewaanberupa dua port serial UART dalam satukeping (chip). Pemancar IR berupa TSAL6200dan penerima IR yaitu TSOP34838 berfungsiuntuk komunikasi dengan node slave (biasa)terhubung pada port serial-0 (UART0). Sedanguntuk komunikasi dengan sesama nodemaster, disediakan pengubah TTL’RS-485 yangterhubung pada port serial-1 (UART1). Nodedisuplai oleh baterai 12V.

Node sub-master juga berfungsisebagaimana node biasa dalam hal mendeteksikondisi salah satu lokasi parkir sehinggapadanya juga ditambahkan rangkaian

pendeteksi kendaraan. Bagian pendeteksikendaraan ini akan dijelaskan tersendiri.

Gambar 12 menunjukkan prototipe nodesub-master yang telah dibuat. Sebuah display7s dua digit juga terpasang pada node ini,berfungsi menunjukkan jumlah lokasi yangkosong sebagai akumulasi hasil pembacaan su-atu area oleh node-node slave. Dimensi pe-nampil 7s disini disesuaikan untuk modelminiatur. Untuk kondisi sebenarnya digunakanpenampil 7s ukuran besar dilengkapi rangka-ian penggerak.

Gambar 12. Prototipe node sub-master

3.4 Perancangan Node Slave (biasa)Node-node slave merupakan node-node yangterpasang pada semua lokasi lain selain sub-master. Node ini lebih sederhana dibandingkannode sub-master, dimana tidak diperlukankoneksi RS-485 dan tidak ada display 7s. Untukitu dalam perancangan digunakan mikrokon-troler yang lebih kecil dan lebih sedikit jumlahpin koneksinya yaitu ATTINY2313. Blok dia-gram node slave ditunjukkan pada Gambar 13.

Gambar 13. Blok diagram node slave


Pemancar IR berupa TSAL6200 dan pener-ima IR yaitu TSOP34838 berfungsi untuk ko-munikasi dengan node slave yang berada didekat masing-masing node slave atau dengansub-master untuk node slave 01, terhubungpada port serial-0 (UART0). Sedangkan bagianpendeteksi kendaraan, sama dengan node sub-master, akan dijelaskan tersendiri. Bentuk pro-totipe node slave yang telah jadi dapat dilihatpada Gambar 14.

Gambar 14. Prototipe node sub-master

3.5 Perancangan Pendeteksi KendaraanRangkaian pendeteksi kendaraan merupakanrangkaian sensor proksimitas yang diharap-kan memberikan keluaran berupa dua kondisiyaitu jika kondisi lokasi terisi maka keluaranadalah 5V (logika 1) dan bila lokasi tidak terisi,keluaran adalah 0V (logika 0).

Implementasi rangkaian elektronikanya da-pat menggunakan sepasang pemancar - pener-ima IR yang dipasang berdampingan dimanapenerima akan menerima sinyal dari pemancarjika ada sinyal pantul yang cukup dari obyek.Sensor IR yang digunakan berbeda denganbagian komunikasi. Gambar 15 menunjukkanprinsip tersebut.

Gambar 15. Prinsip pendeteksian mobil

Gambar 16 menunjukkan rangkaian bagianpemancar. Rangkaian terdiri osilator kristal38kHz dengan penggerak 74HC132 mendapatmodulasi on-off dari mikrokontroler, kemudianditeruskan ke pemancar IR TSAL6200.

Gambar 16. Rangkaian pemancar pendeteksi

Gambar 17. Rangkaian penerima pendeteksi

Gambar 17 menunjukkan rangkaian pende-teksi inframerah yang terdiri dari komponenutama berupa modul receiver TSOP34038 di-mana hanya diperlukan resistor pull-up sebesar10kOhm. Rangkaian ini berfungsi menerimasinyal inframerah dengan output yang sudahdikuntisasi menjadi pulsa dengan amplitude5V yang selanjutnya diteruskan ke input ana-log dari mikrokontroler.

Pengopersaian rangkaian dikontrol olehmikrokontroler utama node melalui interrupttimer. Cara kerja dari bagian ini dapat dilihatpada flow diagram Gambar 18.

Gambar 18 dapat dijelaskan sebagai berikut:Proses pendeteksian akan dimulai setiap timermemberikan tanda berupa sinyal interrupt se-tiap 1 menit. Proses diawali dengan pengiri-


Gambar 18. Diagram alir pendeteksian mobil

man sinyal burst 38 kHz oleh IR LED kearahlokasi obyek (mobil). Jika sinyal pantul terde-teksi, status tidak langsung ditandai dengan1 atau ”terisi”, tapi terlebih dahulu diulangsampai 3 kali deteksi. Jika tetap terjadi sinyalpantul maka dianggap lokasi benar-benar ter-isi. Demikian juga untuk kondisi 0 yaitu ”tidakterdeteksi”. Hal ini untuk menghindari ter-jadinya kesalahan deteksi akibat adanya obyekyang melintas sementara terdeteksi oleh sensor.

3.6 Protokol KomunikasiPada komunikasi multidrop (fix route), jikaserver ingin meminta data pada salah satulantai, maka terlebih dahulu server akan men-girimkan data RTS (Request To Send) ke masteryang berada pada tiap lantai. Kemudian den-gan asumsi master dapat menjawab sehinggamengirimkan balasan berupa CTS (Clear ToSend).

Secara garis besar format protokol pengir-iman data dari slave ke sub-master dan darisub-master ke master (PC) hampir sama, yangmembedakan hanya sintak pada header saja.Satu format protokol terdiri dari header, datayang berisi keterangan informasi mengenaiarea baik yang terisi ddan yang kosong sertapada bit akhir adalah berissi ketengan men-genai akhir paket data. Setiap node memilikiheader sendiri-sendiri pada tiap-tiap lantai, halini dikarenakan agar mempermudah prosespengiriman data dan mempercepat waktu ek-sekusi pengiriman data.

Pertama kali data bisa dikenali adalah den-gan melihat headernya. Tiap-tiap header padanode slave disimbolkan dengan suatu karak-ter yang ada pada keyboard perangkat PC.Begitu juga dengan header yang ada padamaster, header yang ada pada master juga dis-imbolkan dengan suatu karakter. Jadi headertersebut berfungsi tidak hanya sebagai headersaja melainkan berisi keterangan mengenaipada lantai dan pada blok berapa node tersebutberada. Penentuan header untuk tiap-tiap nodedapat dilihat pada Gambar 19.

Gambar 19. Penentuan header untuk tiap node

Dari Gambar 19, dapat dijelaskan bahwasetiap node mempunyai header yang berbeda,header ini sekaligus menjelaskan ID dari nodeitu sendiri. Karakter ”1”, ”2”, ”3”, ”4”, ”5”menjelaskan simbol header dan ID masing-masing node pada lantai 3. karakter ”!”, ”@”,”#”, ”$”, ”%”, menjelaskan simbol header danID masing-masing node pada lantai 2. Karakter”P”, ”Q”, ”R”, ”S”, ”T”, menjelaskan headerdan ID masing-masing node pada lantai 1.Pemberian header sekaligus ID ini dimak-sudkan agar protokol menjadi lebih ringkasyang selanjutnya dapat berpengaruh terhadapwaktu eksekusi pengiriman data. Semakinsederhana atau panjang protokol makin sedikit,maka kesalahan dalam pengiriman data dapatdiminimalisir. Karena panjang suatu protokolyang dikirim juga mempengaruhi tingkat ke-berhasilan pengiriman data. Hal ini dapat dil-ihat pada pengujian sistem.

Untuk contoh protokol pengiriman data darinode slave ke node slave yang ID-nya lebih


kecil atau pengiriman data dari node slave kemaster dapat dilihat pada Gambar 20.

Gambar 20. Format protokol dari node slaveke node sub-master

Sesuai dengan penentuan header yang su-dah dibahas sebelumnya, contoh format di atasadalah protokol pengiriman data dari nodeslave ke node master pada node ke-1 padalantai 2. Sedangkan untuk format protokol darinode master ke server adalah sama denganformat protokol dari node slave ke node mas-ter, yang membedakan hanyalah headernyasaja. Master akan mengiriimkan informasi dataparkir biila sudah ada perintah request dariserver. Contoh protokol pengiriman data darinode master ke server dapat dilihat pada Gam-bar 21.

Gambar 21. Format protokol dari node sub-master ke node master (PC Server)

Saat PC ingin meminta (request) data parkirkepada sub-sub master, maka PC akan men-girimkan perintah (command) berupa karaktertertentu yang dinamakan header atau descrip-tor pada masing-masing sub master. Kemu-dian sub master akan mengirimkn data bal-asan yang kemudian akan diikuti data parkir3 karakter di belakangnya dan sebuah karakteryang digunakan sebagai penyulut.

Apabila pihak master mengirimkan sebuahcommand ke master untuk mengetahui dataparkir yang ada pada tiap-tiap lantai maka

server akan mengirimkan sebuah karakter ter-tentu yang manandakan bahwa server mem-inta data pada salah satu master. Sebagai con-toh, pada lantai 1 jika server ingin me-requestdata kepada master A maka server akan men-girimkan command yakni berupa karakter .Server hanya perlu meminta data sekali sajapada salah satu master untuk mengetahui dataparkir. Kemudian sebagai balasan untuk servermaka dari pihak master akan mengirim paketbalasan berupa karakter sebagai header yangdiikuti dengan 3 karakter yang berisi dataparkir dan sebuah karakter yang digunakansebagi penyulut pada master selanjutnya un-tuk mengirimkan data secara kontinyu tanpamaster harus meminta ulang data parkir terse-but. Jadi jumlah karakter yang dikirim sebagaibalasan kepada server adalah 5 karakter.

3.7 Konfigurasi Jaringan Uji

Bentuk jaringan uji ditunjukkan pada Gambar22. Pada tiap lantai terdapat satu node master.Pada node master, komunikasi terjadi antaranode master dengan node slave, dan node mas-ter dengan PC (server), sehingga pada nodemaster dibutuhkan dua port serial yang mem-punyai tugas berbeda-beda. Untuk komunikasinode master dangan PC menggunakan kon-verter RS232 ke RS485. Hal ini disebabkanterdapat 1 node master dalam setiap lantai,dimana setiap pada prototype parker terdapat3 lantai, sehingga dibutuhkan 3 node master.Oleh karena itu komunikasi note master den-gan PC mengunakan sistem multidrop RS485.

Gambar 22. Model jaringan uji


Gambar 23. Diagram alir kerja sistem

Adapun carakerja dari sistem yang diuji da-pat dilihat pada diagram alir Gambar 23. Mula-mula kontroler melakukan inisialisasi koneksiserial untuk komunikasi dan juga port-portinput dan output. Jika ada perintah pengiri-man maka terlebih dahulu node akan mem-baca status dari komunikasi serial. Setelahitu melakukan cek header komunikasi un-tuk mengetahui identitas paket. Jika ID telahsesuai maka paket dibaca dan diambil status-status dari node diatasnya. Selanjutnya nodemengambil status lokasi yang sedang dimon-itor. Status node kemudian diolah untuk di-

gabungkan dengan data dari node-node di-atasnya. Selanjutnya paket yang baru yangmengandung informasi status tambahan dikir-imkan ke node dengan ID yang lebih kecil(lebih dekat ke sub master) hingga akhirnyamencapai sub master untuk diakumulasi.

4 PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Pengujian Pendeteksian Obyek (Mobil)

Pada pengujian pertama untuk mengetahui re-spon sensor tehadap pendeteksian mobil, nodediletakkan setinggi 2 meter dari permukaantanah dengan kondisi saat illuminant tinggi,yaitu diruang terbuka siang hari (2000 s.d. 3000lux), seperti ditunjukkan pada Gambar 24.

Gambar 24. Pengujian pendeteksian obyek

Berdasarkan data yang diperoleh dari pen-gujian di atas, didapatkan hasil bahwa sensorberhasil mendeteksi ada tidaknya mobil mulaidari jarak node terhadap mobil setinggi 30 cmsampai dengan 200 cm. Jika mobil berhasilterdeteksi maka LED pada node akan menyala

Metode pengujian deteksi mobil ini di-lakukan dengan mengukur jarak sensor den-gan bidang pantul (mobil) pada kondisi sebe-narnya dimana setiap mobil memiliki tinggidan jarak dari penempatan sensor yang


Tabel 2Hasil pengujian deteksi obyek (mobil) sampai

jarak 2 Meter

Jarak Deteksi Terdeteksi /Node (cm) Tak Terdeteksi

30 Terdeteksi

50 Terdeteksi

75 Terdeteksi

100 Terdeteksi

130 Terdeteksi

150 Terdeteksi

175 Terdeteksi

200 Terdeteksi

berbeda. Hasil data pengujian alat pada kon-disi sebenarnya dapat dilihat pada Tabel 3.Pengujian ini mengambil sampel 5 mobil yangberbeda.

Tabel 3Hasil pengujian deteksi beberapa jenis dan

posisi mobil

Jenis Bagian Tinggi Warna Lux Hasil

Mobil (cm)

Suzuki Badan 1.75 Hitam 2300 Terdeteksi

APV Depan 0.65 Hitam 2300 Terdeteksi

Kijang Badan 1.60 Putih 2860 Terdeteksi

86 Depan 0.65 Putih 2860 Terdeteksi

Kijang Badan 1.65 Silver 2535 Terdeteksi

07 Depan 0.65 Silver 2100 Terdeteksi

Avanza Badan 1.65 Merah 2355 Terdeteksi

Depan 0.65 Merah 2803 Terdeteksi

Mercy Badan 1.20 Putih 3000 Terdeteksi

Depan 0.65 Putih 3203 Terdeteksi

4.2 Pengujian Tingkat Keberhasilan Pengi-riman Data Terhadap BaudrateDalam tahap ini dilakukan pengujian untukmengetahui besarnya kesalahan pengiriman

data akibat perbedaan jarak. Pada saat di-lakukan pengukuran, posisi sensor penerimaantara Rx dan Tx diusahakan searah agar datayang dikirim oleh Tx dapat diterima secaraoptimal oleh Rx. Pengambilan data dilakukansecara berkala dengan mengubah jarak antaraRx dan Tx untuk mengetahui respon pengiri-man data. Setelah mencapai jarak 5 cm, posisiTx diubah-ubah sampai mencapai posisi ter-jauh hingga data yang dikirim oleh Tx tidakdapat diterima oleh Rx lagi. Pada percobaanini baudrate diubah-ubah nilainya yakni 1200bps, 2400 bps, dan 4800 bps.

Gambar 25. Grafik perbandingan penggunaanbaudrate pada pengiriman data berupa karak-ter tanpa halangan saat lux tinggi

Pada pengujian mengenai pengiriman datakomunikasi serial berupa karakter didapatkanhasil yang berbeda-beda dari setiap percobaan.Pada saat illuminant tinggi dan rendah prosen-tase error pada saat baudrate 1200 bps dan bau-drate 2400 bps menunjukkan nilai 0%. Sedan-gkan pada baudrate 4800 bps pengiriman datasudah banyak mengalami error, yakni ham-pir seluruh posisi jarak yang berbeda menun-jukkan prosentase error di atas 50%. Besarnyaprosentase error ini disebabkan oleh penggu-naan baudrate yang terlalu tinggi. Hal ini me-nunjukkan bahwa pengiriman data baik di-lakukan pada baudrate 1200 bps dan baudrate2400 bps. Namun dengan mempertimbangkanfaktor kecepatan dalam pengiriman data, makapada sistem ini digunakan baudrate sebesar2400 bps.


4.3 Pengujian Waktu Pengiriman Data (La-tency)

Untuk mengetahui besarnya waktu pengiri-man rata-rata tiap satu kali request dari nodeterakhir ke node awal (master) kita dapatmelakukan pengujian dengan cara mengir-imkan data dari tiap-tiap node ke masteryang selanjutnya dikirim ke PC. Pengujiandilakukan secara random, dengan ketentuanbahwa node 0 merupakan master sedangkannode 1-4 merupakan slave.

Pada pengujian komunikasi serial pengiri-man data antara beberapa node dengan PCdidapatkan data seperti pada Tabel 4. Se-tiap pengiriman data dari node slave ke mas-ter pada setiap percobaan mempunyai selangwaktu yang berbeda-beda. Selang waktu yangdibutuhkan dari node paling terakhir berbedadengan waktu yang dibutuhkan antara pen-giriman data dari node slave yang terdekatdengan master. Hal ini di sebabkan adanyaproses pengolahan data terlebih dahulu dalamnode tersebut, sebelum data tersebut diforwardke node terkecil. Semakin banyak node yandmendeteksi adanya mobil atau tidak makaproses olah data dan transter datanya akanmemakan waktu yang lama.

Pada data percobaan yang ditampilkan padaTabel 4, waktu eksekusi tersingkat adalah4,25 detik sedangkan waktu eksekusi terlamaadalah 22,03 detik. Hal ini disebabkan olehadanya delay pada setiap node yang digu-nakan untuk memastikan bahwa benda yangterdeteksi oleh sensor adalah benar-benar mo-bil. Oleh sebab itu tiap kali server memintadata kepada master dibutuhkan waktu sekiandetik untuk menjalankan perintah dari server.

Dari hasil pengelompokan pada data Tabel4 menurut jumlah node yang terisi dalam satuarea sub-master, kami tidak dapat menemukanpola hubungan tertentu antara jumlah nodeterisi dengan lamanya waktu pengiriman datasuatu area ke node master (PC). Sedangkanketika dikelompokkan menurut jarak dalamartian jumlah lompatan (hop) dari node ter-jauh didapatkan suatu kecenderungan dimanawaktu pengiriman akan bertambah secara lin-ier sekitar 4,5 detik untuk setiap penambahanjarak (hop). Gambar 26 menunjukkan hal ini.

Tabel 4Waktu yang dibutuhkan untuk satu kali

eksekusi dengan penentuan node yang terisisecara random

Node yang terisi Data isi Kosong Waktu

1 2 3 4 5 Input Eksekusi√

254 1 4 4,25√

253 1 4 7,85√

247 1 4 17,26√

239 1 4 20,31√ √ √

226 3 2 19,36√ √

250 2 3 15,24√ √ √

244 3 2 18,94√ √ √

241 3 2 17,09√ √ √

233 3 2 20,78√ √ √

248 3 2 12,45√ √

235 2 3 21,33√ √ √ √

240 4 1 20,76√ √ √

236 3 2 20,71√ √

231 2 3 21,87√ √ √ √ √

224 5 0 22,03

Gambar 26. Grafik hubungan antara jarak(hop) node terjauh dengan kelambatan pengi-riman data

Dengan demikian untuk satu area dengannomor node maksimum (99) terisi diperlukanwaktu kurang lebih 450 detik atau 7,5 menit.Namun demikian kontribusi terbesar dari ke-lambatan sebenarnya ada pada proses pende-teksian mobil yang untuk sementara ini mem-butuhkan waktu kurang lebih 4 detik. Waktutersebut dapat dipercepat dengan memperbaiki


respon sensor IR pendeteksi

5 KESIMPULAN

Setelah melakukan tahap perancangan danpembuatan sistem yang kemudian dilanjutkandengan tahap pengujian dan analisa maka da-pat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1) Untuk fungsi pendeteksian obyek parkiroleh node dengan IR proximity dapatberhasil dengan baik (100%) sampai den-gan jarak 2 m. Hal ini sesuai target darikondisi sebenarnya dimana ketinggianatap parkir yang umum adalah antara3m, dengan tinggi obyek minimal 1m.

2) Pada sistem komunikasi untuk monitor-ing parkir lantai banyak secara nirkabelini baud rate maksimal untuk pengirimandata antar node slave dapat berlangsungdengan sempurna adalah 2400 bps. Halini dikarenakan pada baudrate yang lebihtinggi berubahan stream data tidak dapatdiikuti dengan sempurna oleh pemancardan penerima IR.

3) Untuk kelambatan waktu pengirimandata ternyata dipengaruhi olehjarak/jumlah lompatan (hop) antaranode terjauh dengan sub-master. Daripengujian diperoleh untuk setiap hopada peningkatan kelambatan sekitar 4,5detik. Kelambatan tersebut sebenarnyabukan diakibatkan oleh proseskomunikasi tetapi lebih disebabkanproses pendeteksian obyek parkir padatiap node yang mencapai 4 detik,sehingga perlu optimasi pada metodependeteksian.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Alasiry, Ali Husein. Realization of self-Organizing SensorNetwork System for Temperature Distribution Measure-ment, Master Thesis: Kobayashi-Ohyama lab; 2004.

[2] All Data sheet, Website http://www.All Data Sheet.com,2009.

[3] Pribadi, Wahyu. Sistem Pendeteksian Sound DamperDalam Navigasi Robot Cerdas Pemadam Api, TugasAkhir : T. Elektronika PENS-ITS: 2008.

[4] Delta, Website http://www.delta .com, 2009[5] Ardhiansyah, M Nurdin. ”Rancang Bangun Sistem Ko-

munikasi Monitoring Daya Listrik Secara wireless Multi-hop”, Tugas Akhir: T. Elektronika PENS-ITS: 2008.

[6] Sangadi, Hariski Priyo. ”Algoritma Multihop dan Pencar-ian Rute Otomatis untuk SistemKomunikasi pada moni-toring daya listrik secara wireles”s, Tugas akhir: T. Elek-tronika PENS-ITS: 2008.

[7] http://.wahid.web.ugm.ac.id/paper/komunikasidata.pdf. Diakses pada tanggal 10 Juni 2009 pukul22:05 WIB.

[8] http://one.indoskripsi.com/judul-skripsi-makalahtentang/ komunikasi-serial. Diakses tanggal10 Juni 2009 pukul 23:21.

[9] Edhy Sutanta, Komunikasi Data dan Jaringan Komputer.Edisi Pertama, Yogyakarta; Graha Ilmu, 2005383.

[10] Robert Lafore. ”Pemrograman Microsoft C pada IBM”Indomicros, Cetakan Pertama, Jakarta, 1989, hal. 383.

[11] CodeVisionAVR, help.[12] [12] Tomas Haenselmann, ”Sensor Networks”, University

of Mannheim, Denmark, 2006.

Ali Husein Alasiry menerima gelar Sar-jana Teknik (S.T.) bidang Teknik Elektron-ika dari Institut Teknologi Seluluh Nopem-ber Surabaya tahun 1998. Menerima gelarMaster of Engineering (M.Eng.) dari bidangMechanical and Control dari Tokyo Instituteof Technology tahun 2004. Aktif sebagaipengajar program D3 dan D4 pada Po-liteknik Elektronika Negeri Surabaya sejak

1999 hingga sekarang. Bidang penelitian yang ditekuni saatini terutama tentang aplikasi, desain hardware, protocol danalgoritma routing pada jaringan sensor.

Endah Suryawati Ningrum merupakanstaff pengajar di PENS-ITS Jurusan TeknikElektronika. Menerima gelar SarjanaTeknik (S.T.) dan Magister Teknik (M.T.)dibidang Teknik Elektronika dari InstitutTeknologi Sepuluh Nopember Surabayasecara berurutan tahun 1998 dan 2006.Bidang penelitian yang dilakukan sebaianbesar tentang robotika terutama dalam

teknologi Swarm Robot dan algoritma pemosisian robot, sertaReconfigurable Robot.

Edi Satriyanto lahir pada tanggal 28Sepetember 1970, merupakan staff penga-jar di PENS-ITS Jurusan Teknik Elektron-ika. Menerima gelar Sarjana Sains (S.Si)dan Magister Sains (M.Si) dari InstitutTeknologi Sepuluh Nopember Surabaya.Bidang penelitian yang ditekuni antara lainadalah system management dan optimasi.

desain dan implementasi jejaring sensor nirkabel inframerah

Documents