seminar tugas akhir perancangan monitoring...
TRANSCRIPT
SEMINAR TUGAS AKHIR
PERANCANGAN MONITORING KESTABILAN SUDUT
ROLLING BUOYWEATHER MENGGUNAKAN
ACCELEROMETER
MOH. KAMALUL WAFI
2410 100 064
Pembimbing I
Dr. Ir. Aulia Siti Aisjah, M.T
NIP. 19660116 198903 2 001
Pembimbing II
Ir. Syamsul Arifin, M.T
NIP. 19630907 198903 1 004
LATAR BELAKANG
Buoyweather
Station
Kemiringan buoyweather
memperngaruhi pembacaan
sensor
Sumber : dirjen navigasi
Human error dan desain
kestabilan buoyweather
Sumber : (Paul. H, 2010)
Sistem
monitoring
kestabilan
buoyweather
1. Bagaimana respon kestabilan buoyweather dengan variasi sudut
kemiringan ?
2. Bagaimana merancang monitoring sudut kemiringan pada
buoyweather menggunakan sensor accelerometer ?
3. Bagaimana kecepatan transmisi dalam sistem monitoring
buoyweather ?
PERMAALAHAN
1. Mengetahui respon kestabilan buoyweather dengan variasi sudut
kemiringan
2. Dapat merancang monitoring sudut kemiringan pada buoyweather
menggunakan sensor accelerometer
3. Mengetahui kecepatan transmisi sistem monitoring buoyweather
TUJUAN
1. Analisa kestabilan buoyweather didasari pada hasil pengukuran
sudut rolling kemiringan
2. Buoyweather yang digunakan merupakan hasil penelitian
sebelumnya
3. Variasi sudut kemiringan yang diamati adalah 00, 50, 100, 150, 300,
450, 600, 750
4. Software yang digunakan adalah dari arduino sketch
BATASAN MASALAH
Buoyweather
Device yang mengapung dan
digunakan untuk monitoring
cuaca. Manfaat lain digunakan
sebagai early warning system,
pendukung cuaca maritim dan
meningkatkan keselamatan
transpostasi laut
sumber : Arifin, 2011
TINAJUAN PUSTAKA
Dimensi : 3 mm x 5 mm x 1.0
mm Konsumsi arus : 400 uA
Arus dalam mode
sleep : 3 uA
Operasi tegangan : 2.2 V – 3.6 V
Sensitivitas : 800 mV/g @ 1.5g
Pilihan sensitivitas : ±1.5 g, ±6 g
Waktu menyala : 0.5 msEnable Response
Time
Rentang temperature : –40 to +125°C
Maksimum
percepatan : ±5000 g
Tegangan pasokan : –0.3 V to + 3.6 V
Accelerometer MMA7361
Accelerometer adalah sebuah
sensor sekaligus tranduser yang
berfungsi untuk mengukur
percepatan, mendeteksi dan
mengukur getaran, ataupun
untuk mengukur percepatan
akibat gravitasi bumi. Prinsip
kerja dari tranduser ini
berdasarkan hukum fisika bahwa
apabila suatu konduktor
digerakkan melalui suatu medan
magnet, atau jika suatu medan
magnet digerakkan melalui suatu
konduktor, maka akan
timbulsuatu tegangan induksi
pada konduktor tersebut.
sumber : Datasheet
AccelerometerMMA7361
Arduino Uno R3
Uno Arduino adalah board
berbasis microcontroller pada
ATMega328. Board ini memiliki
14 digital input/output (I/O) pin
yang di dalamnya terdapat 6 pin
sebagai output PWM (Pulse
Width Modulation), 6 pin sebagai
input analog, 16 MHz osilator
kristal, koneksi USB, jack listrik
tombol reset
sumber : DataSheet Arduino uno R3
Microcontroller : ATMega328
Operating Voltage : 5 V
Input Voltage : 7 – 12 V
Input Voltage (limit) : 6 – 20 V
Digital I/O Pins : 14 (of which provide
PWM)
Analog Input Pins : 6
DC Current I/O Pin : 40 mA
DC Current for 3,3 V
pin : 50 mA
Flash Memory : 32 KB
SRAM : 2 KB
EEPROM : 1 KB
Clock Speed : 16 MHz
GSM Shield Linksprit
ATWIN Quad-Band
GSM Shield Linksprit ATWIN
Quad-Band adalah modul yang
dapat digunakan untuk
pengiriman SMS, fax, suara
(telepon) serta data aplikasi
apapun sesuai dengan
kompetibel modul dengan basis
pulsa. GSM shield tipe ini
memiliki baudrate yang berbeda
dengan arduino uno, sehingga
perlu penyamaan baudrate
untuk berkomunikasi
sumber : DataSheet GSM Shield Linksprit
ATWIN Quad-Band
Physical
Characteristics
Package SMT
Dimensions 24 (±0.1) * 24 (±0.1) * 3 (±0.1) mm
Weight 4 g
Performance
Power Supply 3.3 V – 5 V
Antenna External Antenna
MCP 64 Mb NOR + 32 Mb PSRAM
Audio Two input/output Audio Channels
Sim Card
Application Support SIM Card : 1.8 V/3.0 V
Pin Amounts 38 Pins
METODOLOGI PENELITIAN
STUDI LITERATUR
Studi literatur dilakukan mengenai hardware
dan software yang akan digunakan :
1. Karakteristik Buoyweather
2. Arduino Uno R3
3. GSM Shield Linksprit ATWIN
4. Accelerometer MMA7361
5. Kestabilan kemiringan buoyweather
(AWS)
6. Karakteristik statik dan dinamik
PERANCANGAN HARDWARE
Menghubungkan pin accelerometer dengan
arduino uno R3 dan melakukan pemrograman
dalam arduino uno R3
Acceleroemeter MMA
7361 Arduino Uno R3 (pin)
Sleep 13
Self – Test 12
Zero Gravity (0g) 11
Sense Select 10
X – axis A0
X – axis A1
X – axis A2
VDD 3.3 V
Ground GND (Ground)
AREF – 5 V
sumber : www.geeetech.com
PERANCANGAN HARDWARE
Melakukan instalasi GSM Shield Linksprit
ATWIN dengan menggunakan ATCommand
Tester. Menyamakan budrate GSM dengan
arduino sebesar 9600.
Melakukan uji coba pengiriman sms dan
pengecekan IMEI GSM
sumber : www.linksprit.com/wiki
UJI KELAYAKAN HARDWARE
UJI kelayakan dilakukan dengan melakukan
pembacaan sudut menggunakan serial
monitor dan diamati error yang terjadi
Membuat persamaan error dan dijadikan
informasi tambahan pada arduino dengan
rumus :
Sudut X = Pemacaan sudut sensor X – error
Sudut yang diamati adalah
(+ & -) 00, 50, 100, 150, 300, 450, 600, 750
SINKRONISASI HARDWARE DAN
VALIDASI
Sinkronisasi dilakukan dengan melihat
pembacaan sensor dengan validasi “software
protractor android smatr tools” dan juga
pengiriman sms dengan beberapa provider (A,
B, C)
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Analisa yang dilakukan meliputi :
1. Pembacaan error
2. Karakteristik statik
3. Waktu pengiriman informasi via sms
dengan variasi provider
ANALISA DATA DAN
PEMBAHASAN Melakukan pembacaan dalam sumbu X, Y=0
Setiap variasi nilai dilakukan 10 kali pembacaan dan diambil rata – rata
NO X Error X 1 -75 -3.4 2 -60 -7.1 3 -45 -8.8 4 -30 -3.4 5 -15 -1.9 6 -10 -2.3 7 -5 -1.3 8 0 4.9 9 5 6 10 10 2.1 11 15 4 12 30 13.2 13 45 18 14 60 19.8 15 75 15.6
y = 2E-11x6 - 8E-09x5 - 4E-07x4 + 2E-05x3 + 0.0025x2 + 0.2715x + 1.6397 R² = 0.9634
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Melakukan pembacaan dalam sumbu Y, X=0
Setiap variasi nilai dilakukan 10 kali pembacaan dan diambil rata – rata
NO Y Error Y 1 -75 -0.9 2 -60 -6.3 3 -45 -4.4 4 -30 3.6 5 -15 4.1 6 -10 5.4 7 -5 0.8 8 0 4.9 9 5 0.8 10 10 1.9 11 15 11.1 12 30 18.5 13 45 23.7 14 60 25.1 15 75 20.9
y = 4E-10x6 - 2E-08x5 - 4E-06x4 + 1E-04x3 + 0.0106x2 + 0.1568x + 3.1847 R² = 0.9505
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Melakukan pembacaan dalam sumbu Z
Setiap variasi nilai dilakukan 10 kali pembacaan dan diambil rata – rata
NO Z Error Z
1 -75 -17.8
2 -60 -22.3
3 -45 -22.3
4 -30 -16.6
5 -15 -10.9
6 -10 -6.7
7 -5 -4
8 0 -0.1
9 5 2
10 10 -0.1
11 15 8.4
12 30 16.4
13 45 22.1
14 60 24.4
15 75 19.7
y = 2E-12x6 - 4E-09x5 - 1E-07x4 - 4E-05x3 + 0.0012x2 + 0.5796x - 1.6534 R² = 0.9927
-30
-20
-10
0
10
20
30
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Perubahan pada sourecode Arduino Sketch :
Pembacaan sensor = pembacaan sebenarnya + error
Hasil pengujian sensor pada sumbu X setelah kalibrasi :
No X Sensor X
1 -90 -91.8
2 -75 -75
3 -60 -60.5
4 -45 -45.9
5 -30 -30.2
6 -15 -16.9
7 -10 -12.3
8 -5 -6.3
9 0 0.4
10 5 5.5
11 10 11
12 15 15.2
13 30 30.7
14 45 45.4
15 60 61.6
16 75 75.1
17 90 91.4
y = 1.0141x - 0.1529 R² = 0.9997
-150
-100
-50
0
50
100
150
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Karakteristik Statik sumbu X :
Range : Input (-900 – 900)
: Output (-920 – 91.80)
Span : Input (1800)
: Output (183.80)
Linieritas : K =183.8
180= 1.021
: a = −92 − 1.021 x −90 = −0.11
: Oideal = K.I + a
Sensitivitas : 1.021
Efek lingkungan :
Hysterisis : 1.08 %
Resolusi : 10
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
-150 -100 -50 0 50 100 150
Grafik linieritas dengan gradien 1.021
NO X (0) Y (0) Z (0)
1 3 5 105
2 6 -2 105
3 6 4 105
4 7 4 104
5 6 4 106
6 7 5 107
7 7 5 104
8 3 9 102
9 8 2 106
10 8 6 103
11 10 -4 104
12 4 5 105
13 8 5 104
14 6 4 105
15 4 6 102
16 8 -2 104
17 7 -7 104
18 0 8 102
19 9 3 102
20 8 7 102
21 1 4 101
22 0 4 103
23 2 7 102
24 6 5 105
25 7 5 104
26 2 13 102
27 10 -5 100
28 5 10 104
29 2 -7 102
30 -3 4 103
Pengujian Plant Buoyweather
Pengiriman pesan GSM Shield
4.85
4.9
4.95
5
5.05
5.1
5.15
5.2
5.25
5.3
5.35
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
provider A
provider B
provider C
Pengiriman diuji dengan beberapa provider A, B, C :
KESIMPULAN Kesimpulan
Sensor Accelerometer MMA7361 bekerja dengan baik baik pada range sudut 00 – 600
Waktu delay pengiriman bekerja dengan baik dengan maksimum error 0,3 detik
Provider A mempunya respon yang lebih baik dalam proses pengiriman pesan
Saran
Dalam melakukan perakitan dilakukan pengecekan secara bertahap sehingga sistem bekerja dengan baik
Dalam melakukan kalibrasi seharusnya menggunakan 3 axis sehingga kalibrasi dapat berjalan dengan baik
ke semua sumbu
Pengukuran sebaiknya dilakukan mendekati realtime yaitu di tengah laut sehingga sistem dapat di amati
secara nyata. Dalam kasus ini masalah transmisi menjadi hal utama serta ketersediaan daya untuk sistem
monitoring
SEMINAR TUGAS AKHIR
PERANCANGAN MONITORING KESTABILAN SUDUT
ROLLING BUOYWEATHER MENGGUNAKAN
ACCELEROMETER
MOH. KAMALUL WAFI
2410 100 064
Pembimbing I
Dr. Ir. Aulia Siti Aisjah, M.T
NIP. 19660116 198903 2 001
Pembimbing II
Ir. Syamsul Arifin, M.T
NIP. 19630907 198903 1 004
Sistem Pengukuran Mnitoring
Bouyweather
Spesifikasi GSM Shield Linksprit
ATWIN Quad-Band
Feature Description Network GSM/GPRS
Frequency Bands
AT139 : GSM850/GSM900/D
CS1800/PCS1900 MHz
AT139 : GSM900/DCS1800
MHz
RF Output Power
AT139 : GSM850/GSM900 :
33dBm, DCS1800/PCS1900 :
30dBm
AT139D ; GSM900 : 33dBm, DCS1900 :
30dBm
RF Receive Sensitivity
< -108 dBm
Speech Codec Modes
FR, EFR, HR, AMR
SMS TEXT/PDU GPRS
Connectivity GPRS Class 10
Coding Scheme : CS1, CS2, Cs3, CS4
Physical Characteristics
Package SMT
Dimensions 24 (±0.1) * 24 (±0.1) * 3 (±0.1) mm
Weight 4 g
Performance
Power Supply 3.3 V – 5 V
Antenna External Antenna
MCP 64 Mb NOR + 32 Mb PSRAM
Audio Two input/output Audio Channels
Sim Card Application
Support SIM Card : 1.8 V/3.0 V
Pin Amounts 38 Pins
Firmware
Operating System
OSE
Deskripsi Pin Accelerometer
MMA7361 X – axis Keluaran sinyal analog dalam sumbu X
Y – axis Keluaran sinyal analog dalam sumbu Y Z – axis Keluaran sinyal analog dalam sumbu Z
Sleep Pin akan memempatkan chip dalam kondisi sleep ketika bekerja dalam kondisi power lebih rendah dan akan meneruskan operasi ketika dalam power tinggi
0g Detect Pin akan berada dalam kondisi tinggi ketika mendeteksi 0 gravitasi dalam semua sumbu X, Y, dan Z. Digunakan untuk mendeteksi gerak jatuh bebas
5 Vin Pin ini melekat pada regulator yang akan membawa tegangan sebesar 5 V dan turun ke 3,3 V ketika chip diminta untuk bekerja dalam tegangan tersebut. Regulator ini berfungsi untuk mengatur tegangan keluaran dari catu daya sehingga naik – turunnya tegangan tidak akan memperngaruhi sistem sehingga menjadi stabil
3.3 Vin Pin ini akan langsung memotong regulator untuk tegangan 5 V kedalam kondisi tegangan 3.3 V
Ground Pin ini harus dihubungkan ke ground dari rangkaian
Sense Select Pin ini digunakan untuk memilih antara 2 sensitivitas. Jika pin dalam kondisi low, maka mode akan 1.5 g dan kondisi high, maka mode akan 6 g
Self – Test Pin ini digunakan untuk melakukan verifikasi baik mekanikdan elektrik di dalam chip berfungsi dengan baik. Untuk mengguanakan pin ini
Pemrograman Accelerometer
MMA7361
#include <AcceleroMMA7361.h>
AcceleroMMA7361 accelero;
int x;
int y;
int z;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
accelero.begin(13, 12, 11, 10, A0, A1, A2);
accelero.setARefVoltage(5); //sets the AREF
voltage to 3.3V
accelero.setSensitivity(LOW); //sets the
sensitivity to +/-6G
accelero.calibrate();
}
void loop()
{
x = accelero.getXAccel();
y = accelero.getYAccel();
z = accelero.getZAccel();
Serial.print("\nx: ");
Serial.print(x);
Serial.print(" \ty: ");
Serial.print(y);
Serial.print(" \tz: ");
Serial.print(z);
Serial.print("\tG*10^-2");
delay(5000); //make it readable
}
Step-By-Step Instalasi GSM Shield
Linksprit ATWIN Quad-Band
Step I Menghubungkan RX dengan MRX, TX dengan MTX, serta
mengeluarkan IC ATMega328 pada arduino uno R3. Hal
dilakukan agar arduino dapat berkomunikasi dengan GSM
Shield Linksprit ATWIN
Step II Instalasi X-CTU serial terminal
Step III Merubah baudrate GSM Shield Linksprit ATWIN dengan
aplikasi AT Command Tester. Perintah yang diberikan yaitu
AT+IPR = 9600
Dengan ini maka baudrate dari GSM Shield Linksprit
ATWIN sama dengan arduino sehingga kedua komponen
dapat saling berkomunikasi
Step IV Menghubungkan RX dengan D3 dan Tx dengan D2 serta
memasang kembali IC ATMEga328 pada arduino uno R3 dan
instalasi selesai
Pemrograman IMEI GSM Shield
Linksprit ATWIN Quad-Band #include <GSM.h>
GSMModem modem;
String IMEI = "";
void setup()
{
port to open:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
}
Serial.print("Starting modem test...");
if(modem.begin())
Serial.println("modem.begin() succeeded");
else
Serial.println("ERROR, no modem answer.");
}
void loop()
{
Serial.print("Checking IMEI...");
IMEI = modem.getIMEI();
if(IMEI != NULL)
{
Serial.println("Modem's IMEI: " + IMEI);
Serial.print("Resetting modem...");
modem.begin();
if(modem.getIMEI() != NULL)
{
Serial.println
("Modem is functoning properly"); }
else {
Serial.println("Error: getIMEI() failed after modem.begin()"); }
}
else {
Serial.println("Error: Could not get IMEI");
}
while(true);
}
Pemrograman SMS GSM Shield
Linksprit ATWIN Quad-Band #include <GSM.h>
#define PINNUMBER ""
GSM_SMS sms;
char remoteNumber[20]= "085648224261";
char txtMsg[200]="Test";
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("SMS Messages Sender");
boolean notConnected = true;
while(notConnected)
{
if(gsmAccess.begin(PINNUMBER)==GSM_READY)
notConnected = false;
else
{
Serial.println("Not connected");
delay(1000);
}
}
Serial.println("GSM initialized");
sendSMS();
}
void loop()
{
// nothing to see here
}
void sendSMS(){
Serial.print("Message to mobile number: ");
Serial.println(remoteNumber);
// sms text
Serial.println("SENDING");
Serial.println();
Serial.println("Message:");
Serial.println(txtMsg);
// send the message
sms.beginSMS(remoteNumber);
sms.print(txtMsg);
sms.endSMS();
Serial.println("\nCOMPLETE!\n");
}