tugas akhir ground control station pada sistem … · tugas akhir ground control station pada...

TUGAS AKHIR

GROUND CONTROL STATION PADA

SISTEM QUADCOPTER

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh:

ADOVAN PUJIANTA GINTING

NIM: 125114045

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

GROUND CONTROL STATION FOR

QUADCOPTER SYSTEM

In partial fulfillment of requirements

for the degree of Sarjana Teknik

In Electrical Engineering Study Program


125114045

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


iii

LEMBAR PERSETUJUAN

TUGAS AKHIR

GROUND CONTROL STATION PADA SISTEM

QUADCOPTER

disusun oleh:


NIM: 125114045

telah disetujui oleh:

Pembimbing,

Martanto, S.T., M.T. Tanggal: _________________


iv

HALAMAN PENGESAHAN

TUGAS AKHIR


QUADCOPTER

disusun oleh:


NIM : 125114045

Telah dipertahankan didepan panitia penguji

Pada tanggal 26 Juli 2016

dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji:

Nama Lengkap Tanda Tangan

Ketua : Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T. ___________________

Sekretaris : Martanto, S.T., M.T. ___________________

Anggota : Ir. Tjendro, M.Kom ___________________

Yogyakarta, 28 Juli 2016

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Dekan,

Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math. Sc. Ph.D


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya

atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka

sebagaimana layaknya karya ilmiah.


Adovan Pujianta Ginting


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

Apa pun juga yang kamu perbuat,

perbuatlah dengan segenap hatimu

seperti untuk Tuhan dan bukan untuk manusia

Kolose 3:23


vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Adovan Pujianta Ginting

Nomor Mahasiswa : 125114045

Demi perngembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan karya ilmiah peneltian ini

kepada Perpusatakaan Univesitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:


QUADCOPTER

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk

media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas,

dan mempublikasikannya di media massa lain, seperti: internet untuk kepentingan akademis

tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.




viii

INTISARI

Perkembangan ilmu pengetahuan membawa manusia masuk ke jaman mordernisasi,

jaman dimana manusia menggunakan segenap pengetahuan untuk menciptakan sebuah

teknologi rekayasa terbarukan. Salah satu bentuk teknologi terbarukan adalah quadcopter,

sebuah robot terbang yang mampu membantu manusia melakukan kegiatan yang

berhubungan dengan aerial space. Dalam melaksanakan tugasnya wahana quadcopter tidak

dapat bekerja sendiri, di perlukan sebuah perangkat pemantau kerja wahana yang biasa

disebut dengan Ground Control Stations (GCS) yang dapat diperoleh dengan membeli

dengan harga yang mahal.

Untuk mengatasi permasalahan diatas, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut

mengenai sistem GCS. Selain dapat menghemat biaya, pengguna bisa menciptakan sistem

GCS dengan fungsi yang dikehendaki. Oleh karena itu, dibuat sistem GCS yang terjangkau

dan dapat diproduksi sendiri. Sistem GCS menggunakan Arduino Mega 2560 sebagai pusat

pusat kontrol dan RFM12 sebagai modul komunikasi dua arah. GCS mampu mengendalikan

wahana dalam dua jenis pengendalian, yaitu: manual dan autonomous.

Sistem GCS telah berhasil dibuat dengan kecepatan data komunikasi 3,9 kbps pada

frekuensi kerja 432MHz menggunakan modul transceiver RFM12. Sistem ini telah diuji

untuk mengontrol dan memantau wahana quadcopter dengan jarak maksimal penggunaan

alat kurang dari 100 meter di ruang terbuka. Terdapat dua jenis pengendalian wahana, yaitu:

manual dan autonomous.

Kata kunci: Modernisasi, Quadcopter, GCS, RFM12.


ix

ABSTRACT

In the science world, knowledge of human’s being brings human to a modernization

era. They transfer their knowledge into a new technology. One of the most new technology

in the world is quadcopter, an aerial space robot that could helps humans to do his job. In

performing the task, this vehicle couldn’t be used alone. It needs Ground Control Station

(GCS) as its monitoring device. But, user who want to use GCS need to buy with an

expensive prices.

To overcome this, needs a deep research to build some devices resemble of GCS.

User could save their money if they build GCS by theirself. So, GCS could be built by an

arduino mega 2560 as microcontroller and RFM12 as transceiver modul.

GCS system was succesfully created based on RFM12 as transceiver modul which

could transfering 3,9 kbps data at 432 MHz. This system already tested to controlled and

monitored quadcopter and can communicated less than 100 meters. In this GCS lies two kind

of flying mode, that is: manual and autonomous.

Key word: modernization, Quadcopter, GCS, RFM12


x

KATA PENGANTAR

Segala hormat dan puji syukur penulis persembahkan kepada Tuhan Yesus karena

melalui kasih-Nya penulis boleh menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Ground Control

Station pada Sistem Quadcopter”. Selama proses perkuliahan berlangsung penulis

mengalami banyak tantangan dan hambatan, hingga pada akhirnya penulis dapat

menyelesaikan penulisan tugas akhir ini dengan bantuan dari beberapa pihak. Oleh karena

itu, penulis ini mengucapkan terimakasih kepada:

1. Orang tua dan keluarga penulis yang senantiasa berdoa dan mendidik, terkhusus

untuk tante Alm.Prasetyaningsih.

2. Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan bantuan beasiswa penuh 4 tahun.

3. Bapak Petrus Setyo Prabowo dan Bapak Tjendro selaku Ketua dan Wakil Ketua

Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma dan sebagai dosen penguji.

4. Bapak Martanto selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan

tenaganya untuk memberikan solusi dan saran.

5. Seluruh staf dan pengajar Program Studi Teknik Elektro yang telah bersedia

membagikan ilmu dan nilai hidup.

6. Seorang wanita yang diberikan Tuhan dalam hidup saya, Indriyani Permatasi atas

dukungan dan perhatian.

7. Hans dan Nenu yang mengerjakan sistem wahana quadcopter.

8. Teman-teman Persekutuan Mahasiswa Kristen Apostolos dan Prodi Teknik Elektro

2012, terkhusus: Ketut, Riski, dan Yudhi.

Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari

sempuna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan tugas

akhir ini sangat diharapkan. Penulis percaya tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua

pihak. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.




xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ............................................................................. i

HALAMAN JUDUL (Bahasan Inggris) ............................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................................... v

HALAMAN MOTTO HIDUP DAN PERSEMBAHAN ..................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA .............................. vii

INTISARI .......................................................................................................................... viii

ABSTRACT ........................................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR .......................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xvii

BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................................ 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ................................................................................................. 2

1.3. Batasan Masalah ...................................................................................................... 2

1.4. Metodologi Penelitian ............................................................................................. 4

BAB 2 DASAR TEORI ..................................................................................................... 5

2.1. Sistem Kontrol ......................................................................................................... 5

2.1.1. Sistem Kontrol Kalang Terbuka ....................................................................... 5

2.1.2. Sistem Kontrol Kalang Tertutup ...................................................................... 5

2.2. Radio Kontrol .......................................................................................................... 6

2.3. Gerakan Dasar Wahana Quadcopter ....................................................................... 7

2.4. Sistem Komunikasi .................................................................................................. 8

2.5. Modulasi ................................................................................................................ 10

2.6. Modulasi Digital .................................................................................................... 10

2.7. Frequency Shift Keying ......................................................................................... 11

2.8. Atmega 2560 ......................................................................................................... 11

2.8.1. Serial Peripheral Interface .............................................................................. 12

2.8.2. Analog to Dogotal Converter ......................................................................... 16


xii

2.9. Modul Transmitter RFM02 ................................................................................... 20

2.9.1. Configuration Setting Command ................................................................... 21

2.9.2. Power Management Command ...................................................................... 22

2.9.3. Frequency Stting Command ........................................................................... 23

2.10. Modul Transceiver RFM12 ................................................................................... 24

2.10.1. Configuration Setting Command ................................................................... 25

2.10.2. Power Management Command ...................................................................... 26

2.10.3. Transmitter Register Write Command ........................................................... 27

2.10.4. FIFO and Reset Mode Command ................................................................... 27

2.10.5. Receiver FIFO Read Command ..................................................................... 28

BAB 3 RANCANGAN PENELITIAN ............................................................................ 29

3.1. Konsep Perangcangan ........................................................................................... 29

3.2. Rancangan Perangkat Keras .................................................................................. 31

3.2.1. Komponen Elektronik .................................................................................... 31

3.2.2. Komponen Mekanik ....................................................................................... 37

3.3. Rancangan Perangkat Lunak ................................................................................. 39

3.3.1. Diagram Alir Program Utama ........................................................................ 39

3.3.2. Diagram Alir Sub Rutin Ping ......................................................................... 39

3.3.3. Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian ........................................................... 40

3.3.4. Diagram Alir Sub Rutin Autonomous ............................................................ 42

3.3.5. Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Manual .............................................. 43

3.3.6. Diagrram Alir Sub Rutin Error ....................................................................... 45

3.3.7. Sistem Failsafe ............................................................................................... 46

3.4. Prosedur Pengiriman Data Modul Transmitter RFM02 ........................................ 47

3.5. Prosedur Pengiriman Data Modul Transceiver RFM12 ........................................ 47

3.6. Prosedur Penerimaan Data Modul Transceiver RFM12 ....................................... 48

3.7. Format Paket Data ................................................................................................. 48

3.7.1. Format Paket Data Saat Pengendalian Manual .............................................. 49

3.7.2. Format Paket Data Saat Pengendalian Autonomous ...................................... 50

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 51

4.1. Perangkat Keras Penyusun GCS ........................................................................... 51

4.1.1. Bentuk Fisik GCS ........................................................................................... 51

4.1.2. Rangkaian Elektronik pada GCS .................................................................... 52


xiii

4.1.3. Pengujian Alat ................................................................................................ 55

4.2. Perangkat Lunak Penyusun GCS .......................................................................... 64

4.2.1. Inisialisasi ....................................................................................................... 64

4.2.2. Program Utama .............................................................................................. 64

4.2.3. Sub Rutin Cek Komunikasi ............................................................................ 65

4.2.4. Sub Rutin Pengendalian ................................................................................. 66

4.2.5. Program Pengendalian Manual ...................................................................... 67

4.2.6. Program Pengendalian Autonomous .............................................................. 71

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 74

5.1. Kesimpulan ............................................................................................................ 74

5.2. Saran ...................................................................................................................... 74

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 74

LAMPIRAN


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Model Sistem Quadcopter ................................................................................. 2

Gambar 1.2 Cakupan Longitude dan Lattitude Lapangan PMSD ......................................... 3

Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Kontrol Kalang Terbuka [9] ........................................... 5

Gambar 2.2 Blok Diagram Sistem Kontrol Kalang Tertutup [9] .......................................... 6

Gambar 2.3 Gerakan Pitch, Roll, dan Yaw pada Quadcopter [6] .......................................... 7

Gambar 2.4 Pengaruh Kecepatan Putar Motor terhadap Gerakan Wahana [7] ..................... 8

Gambar 2.5 (a) Sinyal Digital (b) Sinyal Modulasi FSK [11]............................................. 11

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Atmega 2560 [4].................................................................... 12

Gambar 2.7 Hubungan Tuan dan Hamba pada Sistem Komunikasi SPI [12] ..................... 13

Gambar 2.8 Register Kontrol SPI (SPCR) [12] ................................................................... 13

Gambar 2.9 Register Keadaan SPI (SPSR) [12] .................................................................. 14

Gambar 2.10 Register Data SPI (SPDR) [12] ..................................................................... 15

Gambar 2.11 ADC dengan (a) Sampling Rendah dan (b) Sampling Tinggi [5] .................. 16

Gambar 2.12 ADC Multiplexing Selection Register [12] ................................................... 17

Gambar 2.13 ADC Control and Status Register A [12] ...................................................... 17

Gambar 2.14 ADC Control and Status Register B [12] ...................................................... 18

Gambar 2.15 ADC Data Register ketika ADLAR Bernilai 1 (a) dan Bernilai 0 (b) [12] ... 19

Gambar 2.16 Konfigurasi kaki RFM02 [13] ....................................................................... 20

Gambar 2.17 Keterangan Bit-bit pada Configuration Setting Command [13] .................... 21

Gambar 2.18 Keterangan Bit-bit pada Power Management Command [13] ...................... 22

Gambar 2.19 Keterangan Bit-bit pada Frequency Setting Command [13].......................... 23

Gambar 2.20 Konfigurasi Kaki RFM12 [14] ...................................................................... 24

Gambar 2.21 Keterangan Bit-bit pada Configuration Setting Command [14] .................... 25

Gambar 2.22 Keterangan Bit-bit pada Power Management Command [14] ...................... 26

Gambar 2.23 Keterangan Bit-bit pada Transmitter Register Write Command [14] ............ 27

Gambar 2.24 Keterangan Bit-bit pada FIFO and Reset Mode Command [14] ................... 27

Gambar 2.25 Keterangan Bit-bit pada Receiver FIFO Read Command [14] ..................... 28

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem GCS (Bagian di dalam Kotak dengan Garis Putus) ..... 29

Gambar 3.2 Keypad 4x4 [16] .............................................................................................. 30

Gambar 3.3 Pembagian Komponen Elektronik ................................................................... 32

Gambar 3.4 Rangkaian Keypad 4 x 4 [16] .......................................................................... 32


xv

Gambar 3.5 Tuas pada Joystick USB [17] ........................................................................... 33

Gambar 3.6 Rangkaian pada Perangkat Navigasi ............................................................... 34

Gambar 3.7 Rangkaian Sistem Arduino Mega 2560 R3 [15] .............................................. 35

Gambar 3.8 Rangkaian RFM12 [14] ................................................................................... 37

Gambar 3.9 Rangkaian RFM02 [13] ................................................................................... 37

Gambar 3.10 Rangkaian LCD 16x2 .................................................................................... 37

Gambar 3.11 Desain Bingkai Perangkat Navigasi .............................................................. 38

Gambar 3.12 Desain Bingkai Perangkat GCS ..................................................................... 38

Gambar 3.13 Diagram Alir Program Utama GCS ............................................................... 39

Gambar 3.14 Diagram Alir Sub Rutin PING ...................................................................... 40

Gambar 3.15 Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian .......................................................... 41

Gambar 3.16 Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Autonomous ..................................... 42

Gambar 3.17 (Lanjutan) Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Autonomous ................... 43

Gambar 3.18 Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Manual ............................................. 44

Gambar 3.19 (Lanjutan) Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Manual ........................... 45

Gambar 3.20 Diagram Alir Sub Rutin Error ....................................................................... 46

Gambar 3.21 Diagram Alir Sub Rutin Failsafe ................................................................... 46

Gambar 3.22 Timing Diagram Proses Penerimaan Data RMF12 [14]................................ 48

Gambar 4.1 Purwarupa GCS ............................................................................................... 51

Gambar 4.2 Rangkaian Analog Ball pada Perangkat Navigasi ........................................... 52

Gambar 4.3 Perangkat Navigasi .......................................................................................... 53

Gambar 4.4 Rangkaian LCD 20x4 ...................................................................................... 54

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Perubahan Potensiometer .............................................. 55

Gambar 4.6 Pengujian LCD 20x4 ....................................................................................... 56

Gambar 4.7 Simulasi Penulisan Tampilan LCD 20x4 ........................................................ 57

Gambar 4.8 Penjelasan Perintah Pengaturan RFM12 [18] .................................................. 58

Gambar 4.9 Contoh Keluaran Sinyal SDI ........................................................................... 59

Gambar 4.10 Denah Pengujian Modul Transceiver ............................................................ 60

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Jarak Komunikasi Satu Arah ....................................... 61

Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Jarak Komunikasi Dua Arah ....................................... 63

Gambar 4.13 Tampilan LCD saat Program Cek Komunikasi Berjalan .............................. 65

Gambar 4.14 Hasil Serial Monitor Sub Rutin Cek Komunikasi ......................................... 66

Gambar 4.15 Tampilan LCD saat Program Sub Rutin Pengendalian Berjalan ................... 66


xvi

Gambar 4.16 Serial Monitor Sub Rutin Pengendalian ........................................................ 67

Gambar 4.17 Serial Monitor Program Manual .................................................................... 69

Gambar 4.18 Sinyal PWM buatan untuk Throttle (a) 1000us dan (b) 2000us .................... 70

Gambar 4.19 Uji Coba Penggunaan Perangkat Navigasi .................................................... 70

Gambar 4.20 Tampilan-tampilan LCD saat Program Autonomous Berjalan ..................... 72

Gambar 4.21 Serial Monitor pada Program Autonomous ................................................... 72


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hubungan Kecepatan Pulsa dengan Frekuensi Osilasi [12] ................................ 15

Tabel 2.2 Pilihan Tegangan Referensi pada ADC [12] ....................................................... 17

Tabel 2.3 Pilihan Nilai Prescaler ADC [12] ....................................................................... 18

Tabel 2.4 Pilihan Sumber Picuan ADC [12] ....................................................................... 19

Tabel 2.5 Fungsi Kaki Modul Transmitter RFM02 [13] ..................................................... 21

Tabel 2.6 Keterangan Fungsi Bit x3, x2, x1, dan x0 [13] ................................................... 22

Tabel 2.7 Keterangan Fungsi bit d2, d1, dan d0 [13] .......................................................... 22

Tabel 2.8 Keterangan Fungsi Bit b1 dan b0 [13] ................................................................ 22

Tabel 2.9 Fungsi Bit-bit pada Power Management Command [13] .................................... 23

Tabel 2.10 Nilai C1 dan C2 berdasarkan Pita Frekuensi [13] ............................................. 23

Tabel 2.11 Fungsi Kaki Modul Transceiver RFM12 [14]................................................... 25

Tabel 2.12 Keterangan Bit b1 dan b0 [14] .......................................................................... 26

Tabel 2.13 Keterangan Bit x3, x2, x1, dan x0 [14] ............................................................. 26

Tabel 2.14 Fungsi Bit-bit pada Power Management Command [14] .................................. 27

Tabel 3.1 Keterangan Data-Data yang Diolah pada GCS ................................................... 31

Tabel 3.2 Nilai 𝑉𝑖𝑛 dan ADC pada Perangkat GCS ............................................................ 34

Tabel 3.3 Format Pengaturan Frekuensi [14] ...................................................................... 36

Tabel 3.4 Parameter Kapasitor untuk Masing-masing Pita Frekuensi [14] ......................... 36

Tabel 3.5 Keterangan Format Paket Data saat Pengendalian Manual ................................. 49

Tabel 4.1 Daftar Perubahan Perangkat Keras Penyusun GCS ............................................ 52

Tabel 4.2 Daftar Komponen pada Perangkat Navigasi ....................................................... 53

Tabel 4.3 Daftar Keluaran Perangkat Navigasi ................................................................... 54

Tabel 4.4 Daftar Keluaran LCD 20x4 ................................................................................. 54

Tabel 4.5 Perbandingan Perubahan Potensiometer terhadap Nilai ADC ............................ 56

Tabel 4.6 Data Pengujian Komunikasi Satu Arah ............................................................... 61

Tabel 4.7 Data Pengujian Komunikasi Dua Arah ............................................................... 63

Tabel 4.8 Paket Data Manual .............................................................................................. 68

Tabel 4.9 Sinyal PWM yang dibutuhkan oleh Wahana ....................................................... 69

Tabel 4.10 Paket Data Autonomous .................................................................................... 71


1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada saat ini, manusia memasuki zaman globalisasi yang disebut juga dengan zaman

modernisasi. Modernisasi sendiri dalam ilmu sosial merujuk pada bentuk transformasi dari

keadaan yang kurang maju atau kurang berkembang ke arah yang lebih baik dengan harapan

kehidupan masyarakat akan menjadi lebih baik. Modernisasi mencakup banyak bidang, salah

satu contoh adalah bidang ilmu pengetahuan dan teknologi [1].

Perkembangan teknologi merupakan dasar untuk mengembangkan kehidupan

berbangsa dan bernegara. Kemajuan suatu negara dapat diukur dari seberapa jauh ilmu

pengetahuan dan teknologi yang dikuasai oleh negara tersebut. Hal ini terjadi karena saat ini

ilmu pengetahuan dan teknologi telah menjadi dasar dari segala aspek kehidupan manusia.

Dengan adanya perkembangan ilmu dan teknologi manusia semakin merasakan dampak

positif, seperti halnya penggunaan robot untuk membantu menyelesaikan pekerjaan manusia

sehari-hari.

Salah satu jenis robot yang turut andil dalam kegiatan manusia sehari-hari adalah

robot terbang (aerial robot), seperti: drone. Drone merupakan robot terbang yang

menggunakan beberapa rotor untuk bisa terbang. Jumlah rotor dari drone bermacam-

macam, mulai tiga buah rotor yang biasa disebut dengan tricopter, empat buah rotor

(quadcopter), enam buah (hexacopter), dan delapan buah rotor (octocopter).

Wahana drone tidak dapat bekerja sendiri dalam pengoperasiannya, perlu adanya

perangkat sistem kontrol nirkabel untuk bisa memantau dan mengatur kinerja dari wahana

yang pada umumnya dikenal dengan istilah Ground Control Station (GCS). Penelitian

mengenai GCS pernah dilakukan oleh Ali Akbar Farghani, dkk dengan judul “Purwarupa

Ground Control Station untuk pengamatan dan pengendalian Unmanned Aerial Vehicle

Bersayap Tetap”. Dalam penelitian tersebut, Ali dan tim merancang sebuah GCS

menggunakan media komputer dengan tampilan antarmuka GCS menggunakan perangkat

lunak Visual Studio 2010. Data yang mampu diolah GCS meliputi indikator ketinggian,

indikator kecepatan udara, indikator sikap, indikator kecepatan vertikal, dan indikator arah.

[8].

I


2

Mengacu pada penelitian yang dilakukan oleh Farghani, dkk, perangkat GCS masih

dapat dikembangkan lebih lanjut untuk mendapatkan sebuah perangkat kontrol dan

pemantau yang tidak bergantung pada perangkat komputer. Perangkat GCS akan menjadi

topik pembahasan pada penelitian ini. Berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh

Farghani, dkk yang menggunakan unmanned aerial vehicle bersayap tetap sebagai wahana,

nantinya perangkat GCS yang ada akan menggunakan wahana quadcopter.

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan sebuah perangkat GCS sebagai pusat

kontrol dan monitor dari wahana quadcopter.

Manfaat penelitian ini antara lain mempermudah memantau dan mengontrol wahana

quadcopter menggunakan perangkat GCS dan perangkat navigasi buatan pribadi. Bagi dunia

pendidikan penggunaan GCS pada quadcopter nantinya bisa dikembangkan sesuai dengan

penerapan dan fungsi wahana quadcopter.

1.3. Batasan Masalah

Gambar 1.1 Model Sistem Quadcopter

Sistem quadcopter dirancang seperti Gambar 1.1. Berdasarkan gambar tersebut,

penelitian tentang sistem quadcopter dibagi menjadi tiga bagian, yaitu:

1. Ground Control Station pada Sistem Quadcopter.

2. Flight Controller pada Sistem Quadcopter Menggunakan Sensor Inertial

Measurement Unit Berbasis Mikrokontroler ATmega 2560.

3. Autonomous Mode pada Sistem Quadcopter Menggunakan Modul GPS dan

Compass Berbasis Mikrokontroler ATmega 2560.

Controller Flight

Controller

Perangkat

Navigasi Sensor

Layar

Penampil

Modul

Komunikasi

Motor 1, 2,

3, dan 4

Ground Control Station Wahana Quadcopter

Modul Komunikasi


3

Bagian pertama dari sistem quadcopter tentang “Ground Control Station pada

Sistem Quadcopter” menjadi konsep perancangan pada penelitian ini dengan batasan

masalah sebagai berikut:

1. GCS digunakan untuk mengendalikan satu buah wahana quadcopter dengan dua

buah pilihan pengendalian, yaitu: manual dan autonomous.

2. Modul komunikasi yang digunakan ada dua jenis. Modul Komunikasi yang pertama

adalah modul RFM12 dengan pita frekuensi 433 Mhz digunakan sebagai modul

transceiver untuk mengirim dan menerima data-data yang berhubungan dengan

wahana, baik saat pengendalian manual maupun pengendalian autonomous. Dan

modul komunikasi yang kedua adalah modul RFM02 dengan pita frekuensi 433 Mhz

untuk mengirimkan data navigasi ke wahana saat pengendalian manual diaktifkan.

3. Proses penggunaan GCS hanya berlangsung satu siklus pengerjaan. Jika ingin

mengulangi penggunaan GCS dapat dilakukan dengan memulai kembali penggunaan

dari awal.

4. Pada saat wahana beroperasi manual, GCS mempunyai tugas untuk memonitor

ketinggian dan kecepatan masing-masing motor di wahana, serta mengontrol gerak

wahana sebatas naik dan turun (throttle), depan dan belakang (pitch), kanan dan kiri

(roll), serta memutar ke kanan dan putar ke kiri (yaw).

5. Pada saat wahana beroperasi autonomous, GCS mempunyai tugas untuk memberikan

koordinat tujuan berupa longitude dan latitude kepada wahana dan memonitor secara

aktual koordinat wahana (pitch, roll, dan yaw). Luas cakupan longitude dan latitude

diatur seperti terlihat pada Gambar 1.2 yang menggunakan lapangan Politeknik

Mekatronika Sanata Dharma (PMSD) sebagai tempat pengujian.

Gambar 1.2 Cakupan Longitude dan Lattitude Lapangan PMSD


4

1.4. Metodologi Penelitian

Dalam proses penelitian ini, metodologi yang digunakan untuk mempermudah

mencapai tujuan adalah sebagai berikut:

1. Studi literatur berupa pemahaman teori dari sumber referensi berupa buku, jurnal,

artikel, dan situs edukasi di internet. Tahapan ini dilakukan untuk mengetahui dasar

teori dari penelitian yang akan dilakukan.

2. Perancangan model sistem untuk merancang blok sistem perangkat GCS yang sesuai

dengan batasan masalah yang sudah dikemukakan.

3. Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak berupa pemilihan perangkat keras

yang akan digunakan sesuai dengan spesifikasi perancangan model sistem beserta

pembuatan diagram alir program tentang sistem yang akan dirancang.

4. Pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak berupa pengimplementasian

rancangan perangkat keras dan perangkat lunak kedalam rangkaian yang sudah

saling terintegrasi dan program-program pendukung.

5. Pengujian sistem berupa uji coba perangkat GCS dan navigasi, perbaikan perangkat

jika terjadi kesalahan sistem, dan pengambilan data-data komunikasi GCS dan

wahana.

6. Analisis dan pengambilan kesimpulan berupa analisis performa sistem dengan

membandingkan data-data komunikasi GCS dan wahana dengan hasil perancangan,

serta mengambil hasil kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan.


5

BAB 2

DASAR TEORI

2.1. Sistem Kontrol

Dalam sebuah sistem, pengontrolan perlu dilakukan agar nilai keluaran sesuai

dengan yang pengguna inginkan. Menurut fungsinya, sistem kontrol terbagi menjadi dua

jenis, yaitu: sistem kontrol kalang terbuka dan sistem kontrol kalang tertutup [9].

2.1.1. Sistem Kontrol Kalang Terbuka

Sistem kontrol kalang terbuka (open loop control system) adalah suatu sistem yang

keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Dengan kata lain, sistem

kontrol kalang terbuka keluarannya tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan

balik dengan masukan [9].

Dalam suatu kontrol sistem kalang terbuka keluaran tidak dapat dibandingkan

dengan masukan sebagai acuan. Jadi, untuk tiap masukan berhubungan dengan kondisi

operasi tertentu sebagai akibat ketetapan dari sistem tergantung pada kalibrasi. Dengan

adanya gangguan, sistem kontrol kalang terbuka tidak dapat melaksanakan tugas seperti

yang kita harapkan. Sistem kontrol kalang terbuka dapat digunakan hanya jika hubungan

antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak terdapat gangguan internal maupun

eksternal [9].

Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Kontrol Kalang Terbuka [9]

2.1.2. Sistem Kontrol Kalang Tertutup

Sistem kontrol kalang tertutup merupakan pengembangan dari sistem kontrol kalang

terbuka yang tidak bisa mempertahankan kuantitas nilai keluaran mendekati nilai masukan

yang diinginkan. Blok diagram sistem kontrol kalang tertutup dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Terdapat tambahan fungsional blok umpan balik yang akan menghasilkan sinyal umpan

Masukan Keluaran

Sinyal

Acuan

Plant Pemilih Sinyal

Acuan

II


6

balik yang akan mengurangi sinyal acuan. Hasil dari pengurangan sinyal tersebut

berupa sinyal aktual. Sinyal aktual inilah yang akan mempertahankan nilai keluaran

menyerupai nilai masukan [9].

Sebutan kalang tertutup diambil dari aksi pengurangan nilai keluaran dengan nilai

masukan untuk menghasilkan nilai keluaran yang sesuai dengan nilai masukan. Hal ini

berarti bahwa sistem kalang tertutup mengontrol keluaran untuk mendapatkan hasil sesuai

dengan nilai masukan [9].

Gambar 2.2 Blok Diagram Sistem Kontrol Kalang Tertutup [9]

2.2. Radio Kontrol

Radio kontrol adalah penggunaan sinyal radio untuk mengontrol perangkat dari jarak

jauh. Sinyal radio dikirimkan oleh sebuah remote genggam melalui modul pengirim menuju

modul penerima yang terpasang pada suatu model perangkat. Sinyal inilah yang akan

mengontrol pergerakkan dari model perangkat. Model perangkat tersebut bermacam-macam

jenisnya, salah satu contoh adalah model pesawat terbang [2].

Pada radio kontrol model pesawat terbang, sinyal radio yang dikirimkan adalah

sinyal untuk memutar shaft pada motor. Dengan berputarnya shaft pada masing-masing

motor, model pesawat terbang dapat ber-manuver. Pergerakan manuver pada model pesawat

terbang dikendalikan oleh posisi tuas yang terdapat pada remote genggam [3].

Radio kontrol untuk model pesawat terbang membutuhkan minimal empat saluran

komunikasi untuk dapat mengatur pergerakkan dari model pesawat terbang. Empat saluran

komunikasi tersebut masing-masing digunakan untuk [3]:

1. Ailerons untuk mengontrol gerakan roll, yaitu bergerak ke kiri dan ke kanan.

2. Elevator untuk mengontrol gerakan pitch, yaitu bergerak ke depan dan ke belakang.

3. Throttle untuk mengontrol gerakan throttle, yaitu bergerak ke atas dan ke bawah.

4. Rudder untuk mengontrol gerakan yaw, yaitu bergerak memutar ke kiri dan ke kanan.

Keluaran Masukan Plant

Umpan Balik

Pemilih

Sinyal Acuan

Sinyal

Acuan

Sinyal Umpan

Balik

Sinyal

Aktual


7

Gambar 2.3 Gerakan Pitch, Roll, dan Yaw pada Quadcopter [6]

Frekuensi kerja modul pengirim dan penerima juga perlu disamakan agar dapat

mengirimkan sinyal untuk menggerakkan motor. Pengaturan frekuensi ini dilakukan untuk

menghindari interferensi sinyal radio yang ada. Oleh karena itu setiap negara mengatur

penggunaan pita frekuensi untuk keperluan radio kontrol [3].

Di Indonesia penggunaan frekuensi untuk perangkat telekomunikasi jarak dekat telah

diatur dalam peraturan Menteri Komunikasi dan Informatika Republik Indonesia nomor 34

tahun 2012. Penggunaan pengendali radio jarak jauh untuk aktivitas hobi/penggemar

pesawat terbang, terbang layang, model-model mobil, kapal atau perahu diatur pada

frekuensi 26,96 - 27,28 Mhz dan 29,7 – 30 Mhz, sedangkan untuk frekuensi 315 – 470 Mhz

merupakan frekuensi bebas.

2.3. Gerakan Dasar Wahana Quadcopter

Dalam dunia penerbangan, jenis pesawat terbang dapat dibagi berdasarkan

mekanisme gaya angkat. Dan mekanisme gaya angkat yang telah berhasil diterapkan ke

dalam dunia penerbangan, antara lain: pesawat sayap, jet, balon, serta rotor, dan salah satu

contoh pesawat rotor adalah quadcopter. Prinsip kerja quadcopter menyerupai

helikopter, meskipun terdapat perbedaan seperti jumlah rotor yang digunakan serta

mekanisme terbang yang diterapkan ke dalam sistem. Quadcopter menggunakan empat buah

rotor, dengan arah putaran dua buah rotor searah jarum jam (clockwise) dan dua buah rotor

lainnya berlawanan arah jarum jam (counter clockwise). Dan hal ini digunakan sebagai dasar

sistem untuk mengendalikan gerakan pesawat [6].


8

Konfigurasi wahana yang paling sering digunakan adalah X-quadcopter. Ketika

quadcopter sedang terbang dan melayang di udara (hovering) kecepatan putar pada setiap

rotor diselaraskan. Saat quadcopter melakukan gerakan maju, dua buah baling-baling

(propeller) yang berada dibelakang akan berputar lebih cepat sehingga body quadcopter

akan condong ke depan. Gaya dorong yang dihasilkan keempat propeller akan mempunyai

komponen gaya ke atas dan ke depan sehingga quadcopter akan terdorong ke arah depan

sambil mempertahankan ketinggiannya [7]. Gambar 2.4 memperlihatkan pengaruh

kecepatan putar propeller terhadap gerakan wahana quadcopter.

Gambar 2.4 Pengaruh Kecepatan Putar Motor terhadap Gerakan Wahana [7]

2.4. Sistem Komunikasi

Komunikasi adalah pertukaran data antara dua perangkat atau lebih melalui sebuah

media transmisi. Untuk mencapai proses komunikasi, perangkat-perangkat yang ingin

berkomunikasi harus saling terhubung menjadi sebuah bagian dari sistem komunikasi.

Sistem komunikasi terdiri atas kombinasi dari hardware (perangkat keras) dan software

(perangkat lunak). Efektivitas sistem komunikasi bergantung pada empat karakteristik,

yaitu: pengiriman, akurasi, ketepatan waktu, dan jitter [4].

Dalam sebuah sistem komunikasi, perlu adanya beberapa komponen utama sebagai

standar sebuah sistem disebut sebagai sistem komunikasi. Komponen-komponen tersebut

antara lain [4]:

Kec. Tinggi Kec. Rendah


9

1. Pengirim yaitu perangkat yang mengirimkan data.

2. Penerima perangkat yang menerima data.

3. Data sebagai informasi yang akan dipindahkan atau dikirimkan.

4. Media pengiriman yaitu media ataupun saluran yang dapat digunakan untuk

mengirimkan data tersebut.

5. Protokol yaitu aturan-aturan yang berfungsi untuk menyesuaikan atau

menyelaraskan hubungan.

Salah satu komponen komunikasi yang cukup menjadi perhatian dalam dunia

komunikasi adalah media pengiriman. Melalui sebuah media pengirim maka data dapat

berpindah dari pengirim menuju penerima. Kualitas dari media pengiriman inilah yang

sangat menentukan juga kualitas hasil data yang diterima oleh penerima. Berdasarkan media

pengiriman sebuah sistem, komunikasi dapat di bagi menjadi dua jenis, yaitu [4]:

1. Media kabel sering disebut juga guided media, yaitu media yang mengendalikan

gelombang dalam jalur fisik kepada penerima data. Sebagai contoh: fiber optik, UTP

dan kabel coaxial.

2. Media tanpa kabel / nirkabel (wireless), sering disebut dengan unguided media.

Media tanpa kabel menyediakan alat untuk mentransmisikan gelombang, akan tetapi

tidak mengendalikannya. Seperti contohnya: perambatan (propagation) di udara

maupun di laut.

Melalui sebuah media komunikasi data dapat berpindah dari pengirim menuju

penerima. Perpindahan data berlangsung selama proses komunikasi berjalan. Dan dari proses

perpindahan data yang bermacam-macam jenisnya, komunikasi dapat dibagi menjadi tiga

jenis, yaitu [4]:

1. Simplex adalah komunikasi satu arah, dimana komunikasi hanya berjalan satu arah

dari pengirim menuju penerima tanpa adanya timbal balik. Sebagai contoh: siaran

radio dan siaran televisi.

2. Half duplex adalah komunikasi dua arah dimana komunikasi dilakukan secara

bergantian. Perangkat yang digunakan terdiri atas dua pasang pengirim dan

penerima. Sebagai contoh: Short Message Services (SMS) dan Handy Talkie (HT).

3. Full duplex merupakan pengembangan dari half duplex, prinsip yang diadopsi sama

namun dalam full duplex komunikasi berjalan dua arah penuh (tidak bergantian).

Sebagai contoh: telepon genggam.


10

2.5. Modulasi

Modulasi adalah proses perubahan suatu gelombang periodik sehingga menjadikan

suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi

(biasanya berfrekuensi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa,

biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada

suatu gelombang sinusoidal, yaitu: amplitudo, fase, dan frekuensi. Ketiga parameter

tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk

membentuk sinyal yang termodulasi [10].

Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan

peralatan untuk memperoleh informasi awal (kebalikan dari proses modulasi)

disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut

disebut modem (modulator demodulator) [10].

Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga berdasarkan

informasi yang bisa dikirimkan, modulasi dapat dibagi kedalam dua jenis, yaitu: modulasi

analog dan modulasi digital [10].

2.6. Modulasi Digital

Dalam hal komunikasi mobile, kemajuan teknologi di bidang Very Large-Scale

Integration (VLSI) dan Digital Signal Processing (DSP) menjadikan modulasi dengan

sistem digital terasa lebih efektif daripada modulasi menggunakan sistem analog. Modulasi

digital menawarkan banyak keuntungan dibandingkan dengan modulasi analog, antara lain

seperti [10]:

1. Daya tahan terhadap noise dan gangguan saluran lebih besar.

2. Lebih mudah dalam melakukan multiplexing.

Biasanya sinyal modulasi digital ditulis sebagai besaran waktu atau besaran simbol

untuk pulsa, dimana masing-masing simbol mempunyai keadaan terbatas m. Dan masing-

masing simbol mewakili banyaknya n bit informasi, dimana n = log 2m bit/simbol [10].

Secara keseluruhan semua teknik modulasi digital menggunakan skema diatas, jika

ada perbedaan antara satu teknik dengan teknik yang lain tidak akan mengubah skema

modulasi diatas. Beberapa teknik yang sering digunakan pada proses modulasi digital antara

lain: Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, dan Phase Shift Keying [10].


11

2.7. Frequency Shift Keying

Frequency Shift Keying (FSK) adalah salah satu teknik modulasi digital dimana

sinyal informasi digital di transmisi melalui sebuah sinyal pembawa yang frekuensinya

berubah sesuai dengan perubahan sinyal informasi. Salah satu jenis yang paling sederhana

dari FSK adalah Binary FSK (BFSK). Pada BFSK, variasi frekuensi sinyal pembawa

merepresentasikan bit 1 atau 0 [11].

𝑠(𝑡) = 𝐴 cos(2𝜋𝑓0𝑡) 0

𝐴 cos(2𝜋𝑓1𝑡) 1 (2.1)

Dimana 𝑓0 merupakan frekuensi yang merepresentasikan bit 0, sedangkan 𝑓1

merepresentasikan bit 1. Istilah pergeseran frekuensi (frequency shift) dikenal sebagai

perbedaan dari kedua sinyal pembawa ini [11]. Gambar 2.5 memperlihatkan bagaimana

sinyal informasi digital berubah saat melalui proses transmisi data dalam teknik modulasi

FSK.

Gambar 2.5 (a) Sinyal Digital (b) Sinyal Modulasi FSK [11]

2.8. Atmega 2560

ATmega 2560 merupakan sebuah mikrokontroler dengan arsitektur Reduced

Instruction Set Computer (RISC) yang memroses sebuah instruksi pada setiap satu siklus

pulsa. Spesifikasi utama yang dimiliki ATmega 2560 antara lain seperti [12]:

1. Tegangan operasi 4,5 – 5,5 volt.

2. Jumlah Input /Output sebanyak 54 buah.

3. ADC 10 bit sebanyak 16 saluran.

4. PWM 8 bit sebanyak 4 saluran dan PWM 16 bit sebanyak 12 saluran.

5. Satu unit port komunikasi SPI dan dua unit port USART.

6. Memiliki EEPROM sebesar 4 Kb, Internal SRAM sebesar 8 Kb, dan memori flash

sebesar 256 Kb.


12

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Atmega 2560 [4]

2.8.1. Serial Peripheral Interface

Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu jenis transmisi data serial

tidak sinkron yang menghubungkan dua atau lebih perangkat mikrokontroler, dimana satu

perangkat berperan sebagai master (tuan) dan perangkat lainnya sebagai slave (hamba).

Hubungan antara tuan dan hamba dapat dilihat pada Gambar 2.7. Terdapat dua buah register

geser (shift register) 8 bit yang mempunyai peran masing-masing sebagai tuan dan hamba.

Kedua register tersebut bekerja dengan masukan pulsa dari sebuah pembangkit pulsa yang

dimiliki oleh tuan [12].

Secara umum ada empat jalur yang menghubungkan register tuan dengan hamba,

yaitu: Source Clock (SCK), Master Output Slave Input (MOSI), Master Input Slave Output

(MISO), dan Select Slave (SS). Masing-masing jalur memilki fungsi dan kegunaan yang

berbeda, berikut ini adalah fungsi masing-masing jalur pada komunikasi SPI [12]:

1. SCK untuk mendistribusikan pulsa masukan kepada tuan dan hamba.

2. MOSI merupakan jalur data dari tuan menuju hamba.

3. MISO merupakan jalur data dari hamba menuju tuan.

4. SS yang berfungsi mengaktifkan hamba.

Pada komunikasi SPI data-data berpindah dari tuan menuju hamba ataupun

sebaliknya. Data-data tersebut berpindah satu-persatu bit seiring dengan masukan pulsa dari

pembangkit pulsa. Proses perpindahan data seperti ini terlihat seperti bergeser dari tuan


13

menuju hamba, karena itu jenis register tuan dan hamba disebut juga dengan register geser.

Proses perpindahan satu siklus data akan berakhir saat telah mencapai delapan kali

pergeseran [12].

Gambar 2.7 Hubungan Tuan dan Hamba pada Sistem Komunikasi SPI [12]

Pengaturan komunikasi SPI pada ATmega 2560 melibatkan beberapa register,

seperti: SPCR (SPI Control Register), SPSR (SPI Status Register), dan SPDT (SPI Data

Register).

2.8.1.1 SPCR – SPI Control Register

Gambar 2.8 Register Kontrol SPI (SPCR) [12]

Gambar 2.8 memperlihatkan isi dari SPCR. SPCR terdiri dari delapan buah bit yang

masing-masing memiliki fungsi dan penjelasan sebagai berikut [12]:

1. Bit 7 – SPIE: SPI Interrupt Enable. SPIE merupakan bit yang mengaktifkan

fasilitas interupsi pada SPI.

2. Bit 6 – SPE: SPI Enable. SPE merupakan bit yang dapat mengaktifkan atau

menonaktifkan komunikasi SPI. Jika SPE bernilai 1 (tinggi) maka komunikasi SPI

akan aktif dan bisa digunakan, sedangkan jika bernilai 0 (rendah) maka komunikasi

SPI tidak aktif.


14

3. Bit 5 – DORD: Data Order. DORD merupakan bit yang mengatur urutan

pengiriman data saat komunikasi data antara tuan dan hamba berlangsung. Jika

DORD bernilai 1 maka urutan pengiriman dimulai dari bit Low Sign Bit (LSB)

sedangkan jika bernilai 0 maka urutan pengiriman data dimulai dari bit Most Sign Bit

(MSB).

4. Bit 4 – MSTR: Master or Slave Select. MSTR merupakan bit yang mengatur posisi

dari mikrokontroler apakah akan bertindak sebagai tuan atau bertindak sebagai

hamba. Jika MSTR bernilai 1 maka mikrokontroler akan bertindak sebagai tuan,

sedangkan jika MSTR bernilai 0 maka mikrokontroler akan bertindak sebagai

hamba. Bit MSTR tidak akan dapat diatur jika pin SS di konfigurasi sebagai

masukan, karena apabila pin SS di konfigurasi sebagai masukan maka penentuan

mikrokontroler bertindak sebagai tuan atau hamba dilakukan dengan cara membaca

level tegangan pada pin SS.

5. Bit 3 – CPOL: Clock Polarity. CPOL merupakan bit yang mengatur jenis tepian

pulsa yang digunakan sebagai acuan pembacaan data. Jika CPOL bernilai 1 maka

pembacaan data dilakukan setiap tepian turun, sedangkan jika bernilai 0 pembacaan

data setiap tepian naik.

6. Bit 2 – CPHA: Clock Phase. CPHA merupakan bit yang mengatur fase pulsa yang

digunakan, yaitu fase pulsa positif atau fase tepian pulsa negatif. Jika CPHA bernilai

1 maka fase pulsa positif diaktifkan, sedangkan jika CPHA bernilai 0 maka fase pulsa

negatif yang diaktifkan.

7. Bit 1, 0 - SPR1, SPR0: SPI Clock Rate Select 1 and 0. Kedua bit ini mengatur

kecepatan pulsa untuk komunikasi. Pengaturan ini hanya diberikan kepada

mikrokontroler yang bertindak sebagai tuan dan tidak diberikan kepada hamba.

Sehingga mikrokontroler yang bertindak sebagai hamba hanya bisa menerima pulsa

hasil dari tuan dan tidak bisa menghasilkan pulsa sendiri.

2.8.1.2 SPSR – SPI Status Register

Gambar 2.9 Register Keadaan SPI (SPSR) [12]


15

Gambar 2.9 memperlihatkan isi dari SPSR. SPSR terdiri dari delapan buah bit yang

masing-masing memiliki fungsi dan penjelasan sebagai berikut [12]:

1. Bit 7 – SPIF: SPI Interrupt Flag. SPIF merupakan bit yang memberikan tanda jika

proses pengiriman data 1 byte (8 bit) sudah selesai, karena pengiriman data dalam

komunikasi SPI dilakukan per 8 bit. Jika proses pengiriman data telah selesai maka

SPIF akan bernilai 1 (tinggi), dan saat proses pengiriman data belum genap 8 bit,

maka SPIF akan selalu bernilai 0 (rendah).

2. Bit 6 – WCOL: Write Collision Flag. WCOL merupakan bit yang memberikan

tanda jika terjadi proses pembacaan data pada SPDR selama komunikasi berjalan.

Selama proses pembacaan data berlangsung bit WCOL akan bernilai 1.

3. Bit 5:1 – Reserved Bit. Bit-bit ini diabaikan dan harus selalu bernilai 0 (rendah).

4. Bit 0 – SPI2X: Double SPI Speed Bit. SPI2X merupakan bit yang menjadikan

kecepatan pulsa menjadi dua kali lipat lebih cepat, seperti terlihat pada Tabel 2.1.

Hal ini berarti kecepatan komunikasi bertambah cepat dua kali lipat.

Tabel 2.1 Hubungan Kecepatan Pulsa dengan Frekuensi Osilasi [12]

SPI2x SPR1 SPR0 Frekuensi Pulsa

0 0 0 fosc/4

0 0 1 fosc/16

0 1 0 fosc/64

0 1 1 fosc/128

1 0 0 fosc/2

1 0 1 fosc/8

1 1 0 fosc/32

1 1 1 fosc/64

2.8.1.3 SPDR – SPI Data Register

SPDR merupakan register yang digunakan untuk menyimpan data 8 bit pada

komunikasi SPI [12]. Jika data yang dikirimkan lebih dari 8 bit data maka data akan tetap

diterima keseluruhan, namun dipisahkan per 8 bit. Gambar 2.10 memperlihatkan isi SPDR.

Gambar 2.10 Register Data SPI (SPDR) [12]


16

2.8.2. Analog to Dogotal Converter

Analog to Digital Converter (ADC) adalah pengubah masukan sinyal analog menjadi

kode-kode digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi

digital dan rangkaian pengukuran atau pengujian yang menghubungkan sensor-sensor

dengan sistem komputer [5].

Gambar 2.11 ADC dengan (a) Sampling Rendah dan (b) Sampling Tinggi [5]

ADC memiliki dua karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog di konversikan

ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan

dalam Sample per Second (SPS) [5].

Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Sebagai contoh:

ADC 8 bit akan memiliki keluaran 8 bit data digital, ini berarti sinyal masukan dapat

dinyatakan dalam 255 (2n – 1) nilai diskret. ADC 12 bit memiliki 12 bit keluaran data digital,

ini berarti sinyal masukan dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskret. Dari contoh diatas

ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada

ADC 8 bit [5].

Prinsip kerja ADC adalah mengonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang

merupakan rasio perbandingan sinyal masukan dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila

tegangan referensi 5 volt, tegangan masukan 3 volt, rasio masukan terhadap referensi adalah

60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan

sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk desimal) atau 10011001 (bentuk biner) [5].

𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 = (𝑠𝑖𝑛𝑦𝑎𝑙 × 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙) 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑠𝑖 (2.2)

= (153 × 255) 5

= 3 𝑣𝑜𝑙𝑡

(a) (b)


17

Beberapa mikrokontroler telah menambahkan fitur ADC kedalam sistemnya, tidak

terkecuali juga IC ATmega 2560 yang memiliki 16 port ADC dengan resolusi 10 bit.

Beberapa register yang digunakan untuk mengaktifkan ADC pada IC ATmega 2560, antara

lain adalah: ADMUX, ADCSRB, ADCSRA, ADCL, ADCH, DIDR0, dan DIDR2 [12].

2.8.2.1 ADMUX – ADC Multiplexing Selection Register

Gambar 2.12 ADC Multiplexing Selection Register [12]

Gambar 2.12 memperlihatkan bit-bit yang terdapat pada ADMUX dengan penjelasan

masing-masing bit sebagai berikut:

1. Bit 7:6 – REF1:0: Reference Selection Bits. Bit-bit ini digunakan untuk memilih

tegangan referensi ADC dengan pengaturan seperti terlihat pada Tabel 2.2.

2. Bit 5 – ADLAR: ADC Left Adjust Result. ADLAR merupakan bit untuk mengatur

penjajaran hasil konversi ADC. Jika ADLAR bernilai 1 maka hasil konversi akan

dimulai dari MSB, sedangkan jika bernilai 0 akan dimulai dari LSB.

3. Bit 4:0 – MUX 4:0: Analog Channel and Gain Selection Bits. Keempat bit ini

merupakan bit yang mengatur masukan analog yang akan dihubungkan ke ADC.

Tabel 2.2 Pilihan Tegangan Referensi pada ADC [12]

REFS1 REFS0 Pilihan Tegangan Referensi

0 0 AREF, VREF dimatikan

0 1 AVCC dengan kapasitor eksternal pada pin AREF

1 0 Tegangan referensi dalam sebesar 1,11 volt

1 1 Tegangan referensi dalam sebesar 2,56 volt

2.8.2.2 ADCSRA – ADC Control and Status Register A

Gambar 2.13 ADC Control and Status Register A [12]


18

Gambar 2.13 memperlihatkan bit-bit yang terdapat pada ADCSRA dengan

penjelasan masing-masing bit sebagai berikut:

1. Bit 7 – ADEN: ADC Enable. Jika bit ini bernilai 1 maka fitur ADC akan aktif.

Menuliskan nilai 0 pada bit ini akan mematikan fitur ADC. Nilai konversi akan secara

langsung dihentikan jika fitur ADC dimatikan pada saat proses konversi dilakukan.

2. Bit 6 – ADSC: ADC Start Conversion. Dengan memberikan nilai 1 pada bit ini maka

proses konversi akan dimulai untuk masing-masing nilai jika menggunakan mode

konversi tunggal dan mengkorversi nilai awal jika menggunakan mode free running.

3. Bit 5 – ADATE: ADC Auto Trigger Enable. Ketika bit ini bernilai 1, picuan pada

ADC akan aktif. ADC akan memulai konversi nilainya pada pinggiran positif dari

sinyal picuan yang dipilih.

4. Bit 4 – ADIF: ADC Interupt Flag. Bit ini akan bernilai 1 saat konversi nilai ADC

telah selesai dan data pada register ADCL dan ADCH telah diperbaharui. Nilai pada

ADIF akan terhapus ketika ADC mengeksekusi sebuah interupsi yang baru.

5. Bit 3 – ADIE: ADC Interupt Enable. Menuliskan nilai 1 pada bit ini akan

mengaktifkan fitur interupsi konversi nilai pada ADC.

6. Bit 2:0 – ADPS 2:0: ADC Prescaler Select Bits. Bit-bit ini menentukan nilai pembagi

antara frekuensi XTAL dengan masukan pulsa pada ADC.

Tabel 2.3 Pilihan Nilai Prescaler ADC [12]

ADPS2 ADPS1 ADPS0 Faktor Pembagi

0 0 0 2

0 0 1 2

0 1 0 4

0 1 1 8

1 0 0 16

1 0 1 32

1 1 0 64

1 1 1 128

2.8.2.3 ADCSRB – ADC Control and Status Register B

Gambar 2.14 ADC Control and Status Register B [12]


19

Gambar 2.14 memperlihatkan bit-bit yang terdapat pada ADCSRB dengan

penjelasan masing-masing bit sebagai berikut:

1. Bit 7, 5, 4 – Reserved bit. Bit ini harus selalu bernilai 0.

2. Bit 3 – MUX5: Analog Channel and Gain Selection Bit. Bit ini digunakan bersama

dengan bit MUX4:0 pada register ADMUX untuk menentukan masukan analog

menuju ADC.

3. Bit 2:0 – ADTS2:0: ADC Auto Trigger Source. Jika bit ADATE pada ADCSRA

bernilai 1, nilai pada bit-bit ini akan menentukan sumber picuan konversi ADC

seperti terlihat pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Pilihan Sumber Picuan ADC [12]

ADTS2 ADTS1 ADTS0 Sumber Picuan

0 0 0 Mode Free Running

0 0 1 Komparator Analog

0 1 0 Permintaan Interupt eksternal 0

0 1 1 Timer/Counter 0 dengan perbandingan match A

1 0 0 Timer/Counter 0 overflow

1 0 1 Timer/Counter 1 dengan perbandingan match A

1 1 0 Timer/Counter 1 overflow

1 1 1 Timer/Counter 1 capture Event

2.8.2.4 ADCL dan ADCH – ADC Data Register

Gambar 2.15 ADC Data Register ketika ADLAR Bernilai 1 (a) dan Bernilai 0 (b) [12]

Ketika konversi nilai ADC sudah selesai, hasilnya bisa ditemukan di kedua register

ADCL dan ADCH. Kedua register ini memiliki kapasitas 16 bit data. Dan pembacaan nilai

pada kedua register tersebut dipengaruhi oleh nilai pada bit ADLAR. Penjelasan bit-bit yang

ada pada ADCL dan ADCH adalah sebagai berikut [12]:

(a)

(b)


20

1. ADC9:0 – ADC Conversion Result. Bit-bit ini berisi data hasil konversi nilai ADC,

dengan perhitungan seperti persamaan berikut ini.

𝐴𝐷𝐶 =𝑉𝑖𝑛.1024

𝑉𝑟𝑒𝑓 (2.3)

2.9. Modul Transmitter RFM02

RFM02 merupakan modul transmitter yang bekerja menggunakan modulasi FSK

untuk pita frekuensi kerja 433/868/915 Mhz. Modul ini memilki modul pasangan RFM01

sebagai modul receiver. Kedua modul ini mampu berkomunikasi sampai sejauh 300m di

udara terbuka. Spesifikasi utama dari modul transmitter RFM02 adalah sebagai berikut [13]:

1. Tegangan suplai DC 2,2 sampai 5,4 volt.

2. Antarmuka sistem komunikasi berbasis Serial Peripheral Interface (SPI).

3. Menggunakan teknologi Phase Lock Loop (PLL) dengan resolusi 2,5 KHz per step.

4. Menggunakan kristal osilasi 10 MHz untuk PLL.

5. Konsumsi daya rendah.

6. Kecepatan transmisi data digital mencapai 115,2 kbps.

7. Terdapat fitur: wake-up timer, automatic antenna tuning, low battery detection, dan

differential antenna output.

Gambar 2.16 memperlihatkan konfigurasi kaki-kaki yang terdapat pada modul

transmitter RFM02 dan kegunaan dari kaki-kaki tersebut dijelaskan pada Tabel 2.5.

Gambar 2.16 Konfigurasi kaki RFM02 [13]

Untuk dapat mengontrol fungsi-fungsi yang terdapat pada modul transmitter

RFM02, pengguna perlu memberikan instruksi melalui port SDI. Tabel 2.7 memperlihatkan

instruksi-instruksi yang dimiliki oleh modul transmitter RFM02 untuk melakukan

fungsinya.


21

Beberapa instruksi utama yang digunakan untuk proses pengiriman dan penerimaan

data modul ini adalah: Configuration Setting Command, Power Management Command,

Frequency Setting Command, dan Data Transmit Command.

Tabel 2.5 Fungsi Kaki Modul Transmitter RFM02 [13]

Kaki Keterangan Fungsi

FSK DI Masukan data FSK

VDD S Suplai tegangan positif

SDI DI Masukan data SPI

SCK DI Masukan pulsa SPI

nSEL DI Pemilihan chip (aktif rendah)

SDO DO Keluaran data serial dengan bus

nIRQ DO Keluaran interrupt (aktif rendah)

CLK DO Keluaran pulsa untuk mikrokontroler tambahan

GND S Pembumian

2.9.1. Configuration Setting Command

Gambar 2.17 Keterangan Bit-bit pada Configuration Setting Command [13]

Configuration setting command merupakan perintah yang diberikan kepada modul

transmitter RFM02 untuk menentukan konfigurasi pengaturan beberapa parameter, seperti:

pemilihan penggunaan pita frekuensi, pemilihan frekuensi pulsa keluaran, dan penggunaan

nilai kapasitansi beban kristal. Nilai awal dari instruksi ini saat modul dihidupkan adalah

8008h [13].

Dengan memberikan nilai 1 pada bit 12 hingga bit 0 yang ada pada configuration

setting command maka akan mengaktifkan fungsi dari bit tersebut. Tabel 2.6, 2.7, dan 2.8

menjelaskan fungsi masing-masing bit 12 hingga bit 1 pada configuration setting command

[13]. Bit 12 dan bit 11 digunakan untuk memilih pita frekuensi kerja, bit 10 sampai bit 8

digunakan untuk memilih frekuensi pulsa keluaran, bit 7 sampai bit 4 digunakan untuk

memilih nilai kapasitansi XTAL, sedangkan bit 3 sampai bit 0 digunakan untuk menghitung

frekuensi kerja dari modul transmitter RFM02. Perhitungan frekuensi kerja modul ini dapat

dilihat pada persamaan berikut ini:

𝑓𝑜𝑢𝑡 = 𝑓0 − (−1)𝑆𝐼𝐺𝑁 ∗ (𝑀 + 1) ∗ (30 𝐾𝐻𝑧) (2.4)


22

Dimana nilai 𝑓0 adalah nilai tengah frekuensi yang dapat dihitung seperti terlihat

pada persamaan 2.5, SIGN merupakan nilai masukan FSK, dan M merupakan nilai desimal

dari bit-bit m2 sampai dengan m0 yang dimasukkan nilainya pada configuration setting

command. Jika nilai 𝑓0, SIGN, dan M diketahui maka nilai dari 𝑓𝑜𝑢𝑡 bisa dicari berdasarkan

persamaan 2.4.

Tabel 2.6 Keterangan Fungsi Bit x3, x2, x1, dan x0 [13]

x3 x2 x1 x0 Kapasitansi Beban XTAL (pF)

0 0 0 0 8,5

0 0 0 1 9,0

0 0 1 0 9,5

0 0 1 1 10,0

…

1 1 1 0 15,5

1 1 1 1 16,0

Tabel 2.7 Keterangan Fungsi bit d2, d1, dan d0 [13]

d2 d1 d0 Frekuensi Pulsa Keluaran (MHz)

0 0 0 1

0 0 1 1.25

0 1 0 1.66

0 1 1 2

1 0 0 2.5

1 0 1 3.33

1 1 0 5

1 1 1 10

Tabel 2.8 Keterangan Fungsi Bit b1 dan b0 [13]

b1 b0 Pita Frekuensi (MHz)

0 0 315

0 1 433

1 0 868

1 1 915

2.9.2. Power Management Command

Gambar 2.18 Keterangan Bit-bit pada Power Management Command [13]


23

Power management command merupakan instruksi untuk mengatur penggunaan

sistem yang ada pada blok pengirim. Sebelum modul transmitter memulai pengiriman data,

bit-bit yang terdapat pada power management command harus diatur terlebih dahulu. Pada

instruksi ini memuat beberapa bit yang memiliki fungsinya masing-masing. Tabel 2.9

memperlihatkan fungsi masing-masing bit pada power management command [13].

Tabel 2.9 Fungsi Bit-bit pada Power Management Command [13]

Bit Fungsi

a1 Mengatur jenis kontrol synthesizer dan XTAL

a0 Mengaktifkan penguat daya

ex Mengaktifkan XTAL

es Mengaktifkan synthesizer

ea Mengaktifkan penguat daya

eb Mengaktifkan pendeteksi baterai

et Mengaktifkan wake-up timer

dc Mematikan keluaran pulsa

2.9.3. Frequency Stting Command

Gambar 2.19 Keterangan Bit-bit pada Frequency Setting Command [13]

Bit 11 sampai bit 0 merupakan bit-bit yang merepresentasikan nilai dari F, dimana

nilai F adalah nilai frekuensi yang diberikan ke frequency setting command dan harus berada

pada rentang 96 sampai 3903. Jika nilai F berada diluar cakupan maka nilai sebelumnya akan

dipertahankan. Nilai tengah dari frekuensi 𝑓0 dapat dihitung sebagai berikut [13]:

𝑓0 = 10 𝑀𝐻𝑧 ∗ 𝐶1 ∗ (𝐶2 +𝐹

4000) 2.5

Dimana nilai C1 dan C2 merupakan besaran yang sudah ditentukan oleh masing-

masing pilihan pita frekuensi seperti terlihat pada Tabel 2.10.

Tabel 2.10 Nilai C1 dan C2 berdasarkan Pita Frekuensi [13]

Pita Frekuensi (MHz) C1 C2

433 1 43

868 2 43

915 3 30


24

2.10. Modul Transceiver RFM12

RFM12 merupakan modul FSK multichannel transceiver buatan HOPE

ELECTRONICS. Terdapat beberapa jenis pita frekuensi yang disediakan yaitu: 315, 433,

868, dan 915 MHz. Untuk modul RFM12-433 jenis pita frekuensi yang digunakan adalah

433 MHz, dengan cakupan frekuensi antara 430,24 MHz – 439,75 MHz. Spesifikasi dari

modul transceiver RFM12 adalah sebagai berikut [14]:

1. Tegangan suplai DC antara 2,2 sampai 5,4 volt.

2. Antarmuka sistem komunikasi berbasis Serial Peripheral Interface (SPI).

3. 2 jenis Keluaran RSSI, yaitu: analog dan digital.

4. Kecepatan transmisi mencapai 256 kbps untuk analog dan 115,2 kbps untuk digital.

5. Terdapat fitur Phase Lock Loop (PLL).

6. Sinyal pulsa dan reset dari mikrokontroler.

7. Konsumsi daya rendah.

8. 8 bit register data TX dan 16 bit FIFO data RX.

9. Terdapat fitur: wake-up timer, automatic frequency control, data quality detection,

internal data filtering dan clock recovery.

Konfigurasi kaki-kaki modul transceiver RFM12 dapat dilihat pada Gambar 2.20

dengan penjabaran fungsi setiap kaki dijelaskan pada Tabel 2.11.

Gambar 2.20 Konfigurasi Kaki RFM12 [14]

Untuk dapat mengontrol fungsi-fungsi dan mengaktifkan penguat daya pengirim dan

penerima yang terdapat pada modul transceiver RFM12, pengguna perlu memberikan

instruksi melalui port SDI (MOSI pada mikrokontroler). Instruksi tersebut diberikan dengan

memberikan sebuah nilai heksadesimal tertentu sesuai dengan ketetapan yang sudah

ditentukan.


25

Beberapa instruksi utama yang digunakan modul transceiver RFM12 untuk proses

pengiriman dan penerimaan data modul ini adalah: Configuration Setting Command, Power

Management Command, Frequency Setting Command, Transmitter Register Write

Command, Receiver Control Command, FIFO and Reset Mode Command, dan Receiver

FIFO Read Command.

Tabel 2.11 Fungsi Kaki Modul Transceiver RFM12 [14]

2.10.1. Configuration Setting Command

Gambar 2.21 Keterangan Bit-bit pada Configuration Setting Command [14]

Configuration setting command merupakan perintah yang diberikan kepada modul

transceiver RFM12 untuk menentukan konfigurasi pengaturan beberapa parameter, seperti:

pemilihan penggunaan pita frekuensi, pengaktifan register data dan jenis FIFO, dan

penggunaan nilai kapasitansi beban kristal. Nilai awal dari instruksi ini saat modul

dihidupkan adalah 8008h, yang berarti pengaturan nilai kapasitansi beban kristal awal diatur

pada nilai 13pF [14]. Nantinya nilai kapasitansi kristal dapat diubah-ubah dengan

memasukan pengaturan digit pada bit x3 sampai x0 seperti terlihat pada tabel 2.13.

Kaki Keterangan Fungsi

nINT/VDI DI/DO Masukan Interrupt (aktif rendah) / indikator

data benar

VDD S Suplai tegangan positif

SDI DI Masukan data SPI

SCK DI Masukan pulsa SPI

nSEL DI Pemilihan chip (aktif rendah)

SDO DO Keluaran data serial dengan bus

nIRQ DO Keluaran interrupt (aktif rendah)

FSK/DATA/nFFS DI/DO/DI Masukan data FSK/keluaran data/pemilihan

FIFO

DCLK/CFIL/FFIT DO/AIO/DO

Keluaran pulsa (bukan FIFO)/kapasitor filter

(untuk analog)/interrupt FIFO, saat FIFO

berlogika 1

CLK DO Keluaran pulsa untuk mikrokontroler

tambahan

nRES DIO Me-reset keluaran (aktif rendah)

GND S Pembumian


26

Bit 7 hingga bit 0 merupakan parameter yang nilainya dapat diubah. Dengan

memberikan nilai 1 pada bit maka akan mengaktifkan fungsi dari bit tersebut [14]. Bit el

digunakan untuk mengaktifkan penggunaan register data, sedangkan bit ef digunakan untuk

mengaktifkan mode FIFO. Jika Bit el bernilai 1 menandakan bahwa register data sedang

digunakan dan jika bit ef bernilai 0 maka pin DATA dan DCLK akan digunakan sebagai

keluaran data dan pulsa [14]. Tabel 2.12 menjelaskan fungsi mulai dari bit b1 dan b0 pada

configuration setting command.

Tabel 2.12 Keterangan Bit b1 dan b0 [14]

b1 b0 Pita Frekuensi (MHz)

0 0 315

0 1 433

1 0 868

1 1 915

Tabel 2.13 Keterangan Bit x3, x2, x1, dan x0 [14]

x3 x2 x1 x0 Kapasitansi Beban XTAL (pF)

0 0 0 0 8.5

0 0 0 1 9.0

0 0 1 0 9.5

0 0 1 1 10.0

…

1 1 1 0 15.5

1 1 1 1 16.0

2.10.2. Power Management Command

Gambar 2.22 Keterangan Bit-bit pada Power Management Command [14]

Penjelasan mengenai bit-bit yang terdapat pada instruksi power management

command dapat dilihat pada Tabel 2.14. Nilai awal instruksi power management command

saat modul dihidupkan adalah 8208h yang menandakan bahwa kristal osilasi sudah

diaktifkan dengan nilai awal 13pF dan nilai osilasi kristal dapat diubah dengan mengatur

konfigurasi bit x3 sampai x0 [14].


27

Tabel 2.14 Fungsi Bit-bit pada Power Management Command [14]

Bit Fungsi

er Pengaktifan keseluruhan receiver

ebb Pengaktifan rangkaian baseband receiver

et Switch untuk PLL dan power amplifier, serta untuk

memulai transmisi jika register TX dihidupkan

es Pengaktifan synthesizer

ex Pengaktifan kristal osilasi

eb Pengaktifan alat pendeteksi baterai

ew Pengaktifan wake-up timer

dc Menonaktifkan keluaran pulsa

2.10.3. Transmitter Register Write Command

Gambar 2.23 Keterangan Bit-bit pada Transmitter Register Write Command [14]

Dengan menuliskan perintah ini, pengguna akan dapat menulis 8 bit data (t7 sampai

t0) menuju ke register pengirim data, dengan syarat bit el pada configuration control

command harus bernilai 1. Nilai awal instruksi ini saat modul dihidupkan adalah B8AAh.

Nila B8h merupakan nilai inisialisasi untuk pengiriman 8 bit data. Nilai dari 8 bit data akan

mengikuti nilai inisialisasi tersebut. Jika data yang akan dikirimkan lebih dari 8 bit maka

proses pengiriman data dapat diulang sampai seluruh data berhasil dikirimkan [14].

2.10.4. FIFO and Reset Mode Command

Gambar 2.24 Keterangan Bit-bit pada FIFO and Reset Mode Command [14]

Nilai awal instruksi ini saat modul dihidupkan adalah 0xCA80h. berikut ini adalah

fungsi masing-masing bit pada instruksi FIFO and reset mode command [14]:

1. Bit 7:4 - FIFO IT Level. FIFO akan menghasilkan IT ketika jumlah data yang

diterima mencapai level ini


28

2. Bit 2 – al. Bit ini digunakan untuk memilih kondisi masukan FIFO saat memulai

pengisian data. Jika bernilai 0 maka FIFO akan diisi dengan karakter sinkonisasi,

sedangkan jika bernilai 1 maka masukan akan selalu diisi oleh data.

3. Bit 1 – ff. Dengan memberikan nilai 1 pada bit ini akan mengaktifkan FIFO sesaat

setelah karakter sinskronisasi diterima.

4. Bit 0 – dr. Bit ini akan mematikan mode reset jika diberi nilai 1.

2.10.5. Receiver FIFO Read Command

Gambar 2.25 Keterangan Bit-bit pada Receiver FIFO Read Command [14]

Dengan menuliskan nilai B000h pada receiver FIFO read command, kontroler akan

membaca 8 bit data dari penerima data FIFO, dengan syarat bit ef pada configuration control

command harus bernilai 1 [14].

Pembacaan data 8 bit dilakukan setelah instruksi B000h dituliskan melalui pin SDI.

Jika data yang di baca lebih dari 8 bit maka proses pembacaan data akan berulang sampai

ada karakter yang menandai berakhirnya pembacaan data [14].


29

BAB 3

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Konsep Perangcangan

Perancangan perangkat GCS mengacu pada blok diagram model sistem pada Gambar

3.1. Perangkat GCS menggunakan dua buah modul komunikasi, karena saat wahana

beroperasi pada pengendalian manual komunikasi data dan komunikasi perangkat navigasi

berjalan bersamaan.

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem GCS (Bagian di dalam Kotak dengan Garis Putus-putus)

Blok diagram yang tersusun di dalam GCS memiliki peranannya masing-masing.

Berikut ini adalah penjelasan fungsional masing-masing blok diagram pada GCS:

a. Tombol power digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan perangkat GCS.

b. Keypad 4x4 digunakan untuk memilih jenis pengendalian wahana dan memberikan

koordinat tujuan (latitude-longitude) saat wahana dioperasikan pada pengendalian

autonomous. Gambar 3.2 menunjukkan tombol-tombol yang terdapat pada keypad

4x4.

Mikro-

kontroler

A

Mikro-

kontroler B

Perangkat

navigasi

Keypad

4x4

Sensor GPS

dan Kompas

Sensor Inertial

Measurement

Komunikasi

perangkat

navigasi

Komunikasi

Transceiver A

Transceiver B

Layar

Penampil

Motor 1, 2,

3, dan 4 ESC 1, 2, 3,

dan 4

data

Transmitter

Receiver

Tombol

power

III


30

Saat memilih jenis pengendalian, dengan menekan tombol 1 maka pengguna akan

mengaktifkan pengendalian manual dan dengan menekan tombol 2 maka pengguna

akan mengaktifkan pengendalian autonomous.

Nilai latitude-longitude dapat diberikan dengan menekan angka-angka yang tertera

pada keypad. Dan dengan menekan tombol # maka koordinat akan dikunci kemudian

dikirimkan ke wahana.

Gambar 3.2 Keypad 4x4 [16]

c. Pada perangkat GCS juga dilengkapi dengan perangkat navigasi yang digunakan

pada saat pengendalian manual diaktifkan. Perangkat navigasi memuat dua buah tuas

dengan masing-masing tuas memiliki 4 Degrees of Freedom (DOF).

Tuas pertama akan menggerakkan wahana ke atas dan ke bawah serta memutar ke

kanan dan ke kiri, sedangkan tuas kedua akan menggerakkan wahana ke depan dan

ke belakang serta ke kanan dan ke kiri.

d. Mikrokontroler merupakan komponen yang akan memproses data-data yang

berkaitan dengan wahana. Data-data tersebut dijabarkan pada Tabel 3.1.

e. Penampil layar berfungsi sebagai media visualisasi data-data yang diterima dari

wahana pada GCS. Keterangan data yang divisualisasikan pada layar penampil

terdapat pada Tabel 3.1.

f. Modul transceiver digunakan sebagai pemancar (transmitter) atau penerima

(receiver) secara bergantian, tergantung dari mikrokontroler mengirimkan data ke

wahana atau menerima data dari wahana.

g. Modul transmitter diaktifkan saat pengguna memilih jenis pengendalian manual.

Modul ini akan mengirimkan data navigasi dari GCS menuju wahana. Sedangkan

komunikasi data tetap dilakukan melalui modul transceiver.


31

Tabel 3.1 Keterangan Data-Data yang Diolah pada GCS

No Jenis

Pengendalian

Data yang dikirim ke

wahana

Data yang diterima dari

wahana

(ditampilkan pada LCD)

1 Manual

Arah navigasi kiri Ketinggian wahana

Arah navigasi atas Kecepatan motor 1

Arah navigasi kanan Kecepatan motor 2

Arah navigasi bawah Kecepatan motor 3

Putar kiri Kecepatan motor 4

Putar kanan

Naik

Turun

2 Autonomous Koordinat tujuan Koordinat wahana

3.2. Rancangan Perangkat Keras

Perangkat keras yang terdapat pada prototipe GCS terbagi kedalam dua bagian, yaitu:

komponen elektronik dan komponen mekanik.

3.2.1. Komponen Elektronik

Berdasarkan blok diagram sistem terlihat seperti pada Gambar 3.1, komponen

elektronik yang terdapat pada sistem GCS dapat dibagi kembali menjadi 3 bagian, yaitu:

masukan, proses, dan keluaran. Seperti terlihat pada Gambar 3.3, bagian masukan terdiri dari

komponen keypad 4x4 dan perangkat navigasi. Keypad 4x4 digunakan dengan alasan mudah

ditemukan di pasaran dan memiliki dimensi yang cukup tipis.

Bagian proses terdiri dari mikrokontroler, modul transceiver, dan modul transmitter.

Mikrokontroler yang digunakan adalah IC ATmega 2560 dengan shield Arduino karena

memilki dua buah port komunikasi SPI yang bisa dihubungkan dengan modul transceiver

dan transmitter. Modul RFM12 dan modul RFM02 akan digunakan sebagai modul

transceiver dan transmitter karena menyediakan antarmuka SPI untuk berkomunikasi dan

memiliki kecepatan transmisi data digital sampai 115.2 kbps.

Bagian keluaran hanya terdiri dari layar penampil. Layar LCD dengan resolusi 16x2

akan digunakan sebagai media penampil karena jumlah karakter pada layar LCD sudah

cukup untuk menampilkan data-data yang berhubungan dengan wahana.


32

Gambar 3.3 Pembagian Komponen Elektronik

1. Bagian Masukan

Pada bagian masukan terdapat dua buah komponen elektronik, yaitu: keypad dan

perangkat navigasi. Keypad 4x4 mempunyai delapan buah kaki, dimana empat buah kaki

mewakili tombol secara baris dan 4 buah lainnya mewakili tombol secara kolom. Gambar

3.4 memperlihatkan jalur rangkaian keypad 4 x 4. Kedelapan keluaran tersebut akan

dihubungkan ke port D ATmega 2560, karena pada port ini tidak digunakan untuk fitur yang

lain.

Gambar 3.4 Rangkaian Keypad 4 x 4 [16]

Perangkat navigasi terdiri dari dua buah tuas, dengan spesifikasi masing-masing tuas

memiliki 4 DOF. Perangkat navigasi yang digunakan dalam penelitian ini memanfaatkan

kedua buah tuas pada modul joystick Universal Serial Bus (USB). Keluaran data pada modul

tersebut akan dihubungkan ke masukan ADC pada mikrokontroler. Gambar 3.6

memperlihatkan gambar rangkaian perangkat navigasi dimana potensiometer-potensiometer

tersebut dimanfaatkan dari tuas yang terdapat pada joystick seperti terlihat pada Gambar 3.5

Keluaran

LCD 16x2

Proses

Mikrokontroler MEGA 2560

Modul Transceiver

RFM12

Masukan

Keypad 4x4

Perangkat

Navigasi

Modul Transmitter RFM02


33

Gambar 3.5 Tuas pada Joystick USB [17]

Sinyal ADC dirancang pada rentang 0 – 255 atau 8 bit karena nantinya sinyal ADC

ini akan diolah sebagai sinyal PWM yang juga beresolusi 8 bit untuk menggerakkan masing-

masing motor pada wahana. Nilai ADC tersebut dapat diperoleh dengan mengaktifkan fitur

prescaler pada arduino sebagai mikrokontroler. Prescaler pada fitur ADC perlu diaktifkan

untuk mendapatkan nilai ADC 8 bit, hal ini dikarenakan resolusi awal ADC pada arduino

adalah 10 bit. Dengan melihat persamaan 3.1, maka nilai tegangan yang perlu dihasilkan

oleh masing-masing potensiometer pada perangkat navigasi bisa dicari berdasarkan nilai

ADC yang telah dirancang.

𝐴𝐷𝐶 =𝑉𝑖𝑛 . 1023

𝑉𝑟𝑒𝑓

(3.1)

Dimana nilai 𝑉𝑖𝑛 merupakan nilai tegangan keluaran dari masing-masing

potensiometer pada perangkat navigasi, ADC merupakan besaran 8 bit data yang

merepresentasikan besaran PWM yang nantinya akan dikirimkan ke wahana, dan untuk 𝑉𝑟𝑒𝑓

peneliti menggunakan tegangan referensi sebesar 3,3 volt yang terdapat pada fitur bawaan

arduino. Jika nilai ADC dan 𝑉𝑟𝑒𝑓 telah ditentukan maka nilai 𝑉𝑖𝑛 bisa dicari dengan

memasukan parameter-parameter yang ada pada persamaan 3.2. Hasil perhitungan tegangan

masukan telah dirangkum ke dalam Tabel 3.2 dengan contoh perhitungannya sebagai

berikut:

255 =𝑉𝑖𝑛 . 1023

3,3

841,5 = 𝑉𝑖𝑛 . 1023

𝑉𝑖𝑛 = 0,823 𝑣𝑜𝑙𝑡


34

Tabel 3.2 Nilai 𝑉𝑖𝑛 dan ADC pada Perangkat GCS

No ADC Vin (volt)

1 0 0

2 50 0,161

3 100 0,323

4 255 0,823

Gambar 3.6 Rangkaian pada Perangkat Navigasi

2. Bagian Proses

Pada bagian proses, komponen elektronik dibagi menjadi tiga, yaitu: mikrokontroler,

modul transceiver, dan modul transmitter. IC mikrokontroler yang digunakan adalah

ATmega 2560 dengan shield arduino revisi yang ketiga. Gambar 3.7 memperlihatkan

rangkaian sistem Arduino MEGA 2560 R3 dimana IC ATmega 16 ditambahkan untuk

memperbanyak saluran komunikasi yang disediakan. Salah satu saluran komunikasi yang

ditambahkan adalah satu buah sambungan komunikasi SPI pada Arduino MEGA 2560 R3.

Total sambungan komunikasi SPI pada Arduino MEGA 2560 R3 adalah dua buah, dimana

kedua sambungan komunikasi SPI ini akan dibutuhkan untuk sambungan modul transceiver

RFM12 dan modul transmitter RFM02.

Untuk dapat berkomunikasi, baik modul transceiver RFM12 maupun modul

transmitter RFM02 harus melewati proses pengaturan frekuensi kerja menggunakan

perintah “Frequency Setting Command”. Instruksi ini memiliki total 16 bit sama halnya

dengan instruksi lain yang terdapat pada masing-masing modul, dengan 4 bit awal nilainya

selalu tetap yaitu 1010 diikuti dengan 12 bit yang menyatakan besaran frekuensi yang akan

digunakan modul transceiver RFM12 saat beroperasi.


35

Gambar 3.7 Rangkaian Sistem Arduino Mega 2560 R3 [15]

Tabel 3.3 memperlihatkan format pengaturan frekuensi pada modul transceiver

RFM12 menggunakan perintah “Frequency Setting Command”. Bit 11 sampai bit 0

merepresentasikan nilai F yang dapat dihitung menggunakan persamaan 3.2 yang didapat

dari datasheet modul transceiver RFM12.


36

Tabel 3.3 Format Pengaturan Frekuensi [14]

Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Data 1 0 1 0 f11 f10 f9 f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1 f0

𝐹 = 10 ∗ 𝐶1 ∗ (𝐶2 +𝑓

4000) 𝑀𝐻𝑧 (3.2)

Peneliti memilih menggunakan frekuensi f=432 MHz sebagai frekuensi kerja dari

modul transceiver RFM12. Hal ini ditujukan untuk membedakan frekuensi kerja modul

transceiver dengan modul transmitter. Pada modul transmitter, frekuensi kerja akan diatur

selain frekuensi 432 MHz. Sedangkan nilai C1 dan C2 didapatkan dengan melihat Tabel 3.4.

Tabel 3.4 Parameter Kapasitor untuk Masing-masing Pita Frekuensi [14]

Pita Frekuensi (MHz) C1 C2

315 1 31

433 1 43

868 2 43

915 3 30

Karena frekuensi yang peneliti pakai masuk kedalam pita frekuensi 433 MHz maka

nilai parameter C1 dan C2 adalah 1 dan 43. Untuk itu nilai F menjadi:

𝐹 = 10 ∗ 1 ∗ (43 +432

4000) 𝑀𝐻𝑧

𝐹 = 800 𝑀𝐻𝑧

Nilai 800 MHz perlu dikonversi kedalam bentuk biner, yang selanjutnya dimasukan

kedalam perintah frequency setting command untuk mengaktifkan modul transceiver

RFM12 yang bekerja pada frekuensi 432 MHz.

Untuk dapat melaksanakan tugasnya, modul transceiver RFM12 maupun modul

transmitter RFM02 telah terintegrasi dengan beberapa komponen pendukung. Gambar 3.8

dan 3.9 memperlihatkan jalur rangkaian pada modul transceiver RFM12 dan modul

transmitter RFM02.

Pin-pin masukan dan keluaran yang terdapat pada modul transceiver RFM12 akan

dihubungkan pada port B Arduino MEGA 2560, dengan spesifikasi: pin SDI terhubung

dengan pin MOSI (PB2), pin SCK terhubung dengan pin SCK (PB1), pin nSEL terhubung

dengan pin SS (PB0), pin SDO terhubung dengan pin MISO (PB3), dan pin nIRQ terhubung

dengan pin PB4 sebagai keluaran untuk perintah interupsi.


37

Gambar 3.8 Rangkaian RFM12 [14]

Gambar 3.9 Rangkaian RFM02 [13]

3. Bagian Keluaran

Layar penampil beresolusi 16x2 merupakan komponen elektronik keluaran dari

perangkat GCS. Pada umumya rangkaian layar penampil dapat dilihat pada Gambar 3.10.

Konektor J2 akan dihubungkan ke PORT A pada mikrokontroler sebagai masukan data pada

layar penampil.

Gambar 3.10 Rangkaian LCD 16x2

3.2.2. Komponen Mekanik

Komponen mekanik sistem meliputi bingkai perangkat GCS yang terbuat dari kayu

dan acrylic sebagai bahan utamanya. Pada bingkai akan terpasang juga sebuah perangkat

navigasi yang menggunakan joystick USB sebagai bingkainya. Perangkat navigasi akan

terhubung ke perangkat GCS melalui sebuah media kabel penghantar sepanjang satu meter

yang akan memudahkan pengguna mengontrol wahana saat pengendalian manual diaktifkan.


38

Gambar 3.11 memperlihatkan desain bingkai perangkat navigasi yang

memanfaatkan bingkai joystick USB. Karena hanya memanfaatkan tuas pada joystick maka

tombol-tombol lain pada joystick di hilangkan dan akan digantikan dengan penjelasan fungsi

gerakan masing-masing tuas.

Gambar 3.11 Desain Bingkai Perangkat Navigasi

Perangkat navigasi akan terpasang pada perangkat GCS seperti terlihat pada Gambar

3.12. Gambar tersebut memperlihatkan desain bingkai perangkat GCS, dimana perangkat

GCS beroperasi menggunakan sumber tegangan AC 220 volt 50Hz yang nantinya akan

masuk ke rangkaian penyearah untuk mendapatkan tegangan DC 5 volt.

Gambar 3.12 Desain Bingkai Perangkat GCS


39

3.3. Rancangan Perangkat Lunak

3.3.1. Diagram Alir Program Utama

Peneliti merancang program perangkat lunak kedalam sistem diagram alir. Gambar

3.13 menunjukkan diagram alir program utama yang memuat gambaran program secara

keseluruhan diawali dengan insialisasi pin-pin masukan dan keluaran, pemanggilan pustaka

dan identifikasi variabel di mikrokontroler dan berakhir saat pengguna telah selesai

menggunakan salah satu jenis pengendalian.

Gambar 3.13 Diagram Alir Program Utama GCS

3.3.2. Diagram Alir Sub Rutin Ping

Sub rutin ini berfungsi untuk menguji jalur komunikasi data antar GCS dan wahana.

Jika pengujian gagal, pengguna bisa mencoba kembali pengujian komunikasi dengan

menekan tombol “*” atau menekan tombol “#” untuk berhenti.

Wahana = Manual

?

Mulai

Selesai

Sub rutin

Manual

Sub rutin

Autonomous

Sub rutin

PING

Inisialisasi

Sub rutin pengendalian

Terhubung


40

Untuk awal pengecekan, GCS akan mengirimkan karakter “??” ke wahana. jika

wahana membalas dengan karakter “!!” maka sambungan komunikasi dengan wahana baik.

Namun jika tidak ada balasan selama satu menit maka GCS akan menganggap koneksi tidak

terhubung. Program ini akan berulang terus hingga koneksi sambungan terhubung atau

pengguna memutuskan berhenti melakukan tes uji coba komunikasi.

Gambar 3.14 Diagram Alir Sub Rutin PING

3.3.3. Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian

Pada sub rutin ini pengguna dimungkinkan untuk memilih jenis pengendalian yang

akan di kerjakan oleh wahana. Berdasarkan cara kerja yang sudah dijelaskan pada konsep

perancangan, pemilihan jenis pengendalian dilakukan dengan menekan tombol 1 atau 2 pada

keypad. Jika pengguna salah menekan tombol maka pada layar LCD akan tampil “Masukan

Mulai

Aktifkan transceiver

sebagai pengirim

Terima

karakter “!!”

?


sebagai penerima

Kirim karakter “??”

Coba

lagi

?

Kembali

Cek Sambungan

Komunikasi

Keypad =

# ?

Tidak

Ya

Sub rutin

Error

Selesai

Keypad = *?

Masukan

Salah

Ya

Tidak


41

salah” dan pengguna dihimbau untuk mencoba lagi dengan menekan tombol “*”. Setelah

jenis pengendalian dipilih, maka layar pada LCD akan menampilkan jenis pengendalian

yang dipilih untuk memastikan pengguna mengetahui wahana berada dalam pengendalian

yang dipilih.

Gambar 3.15 Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian

Mulai

Keypad

= 1?

Keypad

= 2?

Kembali

Kirim karakter “--“

Manual Autonomous


sebagai pengirim


sebagai penerima

Siapkan Perangkat

Navigasi

Pilih

Pengendalian

Tekan 1 untuk

Manual dan 2

untuk autonomous

Masukan Salah,

coba lagi?

Keypad

=

*?

Terima

Karakter “//”

? 2?

Sub rutin

Error

Ya Ya

Ya

Tidak

Tidak

Tidak

Keypad

=

# ?

Tekan * untuk Ya dan #

untuk Tidak

Selesai


42

3.3.4. Diagram Alir Sub Rutin Autonomous

Program sub rutin autonomous akan secara langsung terpanggil saat pengguna

memilih pengendalian autonomous. Pada sub rutin ini pengguna hanya akan memberikan

nilai latitude-longitude ke wahana sebagai koordinat tujuan dari wahana, dan pengguna akan

memantau nilai latitude-longitude wahana secara real time saat wahana bergerak menuju

koordinat tujuan.

Data koordinat yang dikirimkan berupa besaran derajat, menit, dan detik untuk

masing-masing latitude dan longitude dengan format tampilan di LCD seperti berikut ini:

---*---’---,---” S

---*---’---,---” E

Pengguna akan memasukan angka pada kolom “---“secara berurutan mulai dari kiri

atas sampai pada kanan bawah. Jika ingin menghapus, pengguna bisa menekan tombol “A“

dan dengan menekan tombol “*” (bintang) pada keypad maka koordinat akan dikunci. Untuk

format tampilan koordinat pada LCD di GCS didesain sama dengan pada saat pengguna

memasukkan koordinat tujuan.

Gambar 3.16 Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Autonomous

Mulai

Masukan

koordinat tujuan

Aktifkan Transceiver

sebagai pengirim

Masukan

Koordinat tujuan

Keypad = * ?

a

Ya

Tidak Silakan

mengulang


43

Gambar 3.17 (Lanjutan) Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Autonomous

3.3.5. Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Manual

Program sub rutin manual akan secara langsung terpanggil saat pengguna memilih

pengendalian manual. Tujuan dari program ini adalah memberikan data navigasi kepada

wahana sesuai dengan masukan pengguna pada perangkat navigasi. Namun sebelum

memulai memberikan data navigasi, GCS perlu memastikan wahana siap diterbangkan

dengan memberikan perintah arming (persiapan). Pemberian perintah arming dilakukan

dengan menahan tuas sebelah kiri pada posisi kiri bawah selama sepuluh detik. Jika perintah

ini berhasil sampai ke wahana maka wahana akan membalas dengan mengirim balik karakter

“!!” dan GCS akan memberitahukan kepada pengguna bahwa wahana siap diterbangkan.

Ambil data koordinat

Sampai

tujuan?

Kembali

Ya

Tidak

Aktifkan Transceiver sebagai penerima

Misi selesai

Kirim data koordinat

tujuan

a a

Sub rutin

PING

failsafe


44

Setelah wahana siap diterbangkan maka pengguna bisa mulai memberikan instruksi

gerak kepada wahana dengan memutar tuas pada perangkat navigasi. Dengan berpindahnya

posisi pada tuas, maka format paket data akan berubah dan langsung dikirimkan ke wahana

untuk diproses menjadi gerakan wahana oleh mikrokontroler wahana. Demikian proses ini

terus berulang hingga pengguna berhasil mendaratkan wahana kembali ke tanah.

Gambar 3.18 Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Manual

b

Mulai

Kirim data arming

Karakter

“!!” diterima ?


sebagai pengirim

Wahana siap

terbang


sebagai penerima

a


sebagai penerima

Ambil data ketinggian

dan kecepatan motor

Keypad =

* ?

Ya

Tidak

Tidak

Keypad =

# ?

Sub rutin

Error

Selesai

Sambungan gagal,

coba lagi?

Tekan * untuk Ya dan #

untuk Tidak

Tidak

Ya

Ya

c a

Tinggi= m Motor1= rpm Motor2= rpm


45

Gambar 3.19 (Lanjutan) Diagram Alir Sub Rutin Pengendalian Manual

Sub rutin ini akan kembali ke program utama setelah wahana telah dalam keadaan

mendarat total. Jika wahana telah mencapai keadaan mendarat maka akan ada penundaan

waktu selama dua menit. Jika dalam rentang waktu dua menit perangkat navigasi tidak

memberikan data navigasi maka wahana akan mengirimkan karakter “!” yang menandakan

wahana sudah menyelesaikan tugasnya.

3.3.6. Diagrram Alir Sub Rutin Error

Sub rutin ini disediakan untuk menampilkan pesan kesalahan sistem, jika GCS tidak

mampu mengolah data, terjadi kesalahan komunikasi, dan atau kesalahan penggunaan GCS.

Pada sub rutin ini pengguna akan mendapatkan informasi dengan melihat layar penampil

LCD 16x2 yang terdapat pada GCS.

Karakter “!!” diterima

?

Kembali


sebagai pengirim

Kirim paket data

navigasi

Motor3= rpm Motor4= rpm

b a

Selesai

c a


sebagai penerima

Ya

Tidak


46

Gambar 3.20 Diagram Alir Sub Rutin Error

3.3.7. Sistem Failsafe

Failsafe merupakan sebuah fitur pengaman yang diberikan ke wahana jika terjadi

hal-hal yang tidak diinginkan. Sistem failsafe ini diberikan pada wahana dengan tujuan

memberikan informasi kepada pengguna yang berada di GCS. Pada penelitian ini, informasi

yang diberikan kepada pengguna tentang sistem failsafe berupa keadaan baterai. Jika

tegangan baterai pada wahana kurang dari 10 volt maka sistem failsafe akan aktif.

Pengguna bisa mengetahui aktifnya sistem failsafe dengan melihat langsung wahana

atau melihat tampilan pada LCD. Saat wahana beroperasi pada pengendalian manual,

pengguna cenderung melihat ke arah wahana sambil mengoperasikan perangkat navigasi.

Dengan melihat kondisi tersebut maka pada wahana akan dipasang lampu berwarna merah

sebagai indikator aktifnya sistem failsafe.

Gambar 3.21 Diagram Alir Sub Rutin Failsafe

Mulai

Terjadi kesalahan

pada sistem

Reset nilai parameter

dan memori

Kembali

Mulai

Karakter ‘low’

diterima ?

Kembali

Daya baterai minim,

wahana diturunkan

Selesai

Ya

Tidak


47

Berbeda dengan kondisi yang terjadi saat penngendalian manual, kondisi pengguna

saat mengaktifkan pengendalian autonomous adalah tidak melihat wahana akan tetapi

melihat ke tampilan LCD yang ada di GCS. Untuk itu, jika sistem failsafe aktif pada saat

pengendalian autonomous maka wahana akan mengirimkan karakter “low” ke GCS dan

perangkat GCS akan secara langsung memberikan informasi ke pengguna. Gambar 3.21

memperlihatkan diagram alir sistem failsafe untuk pengendalian autonomous.

3.4. Prosedur Pengiriman Data Modul Transmitter RFM02

Prosedur pengiriman data pada modul transceiver RFM12 melibatkan instruksi

“Power Management Command” dan “Data Transmit Command” dengan catatan

parameter-parameter seperti pemilihan frekuensi kerja dan data rate sudah ditentukan.

power management command merupakan perintah untuk menghidupkan penguat daya,

kristal osilasi, dan synthesizer. Sedangkan data transmit command merupakan perintah

untuk mengirimkan satu byte data ke register pemancar RFM02 [13].

Sebelum pengiriman data dimulai, perintah 0xC0F8 diberikan ke power management

command sebagai nilai awal untuk menghidupkan penguat daya, synthesizer, dan oscillator.

Selanjutnya satu byte data dapat dikirimkan setelah memberikan perintah 0xC6 [13].

3.5. Prosedur Pengiriman Data Modul Transceiver RFM12

Prosedur pengiriman data pada modul transceiver RFM12 melibatkan instruksi

“Power Management Command” dan “Transmitter Register Write Command” dengan

catatan parameter-parameter seperti pemilihan frekuensi kerja dan data rate sudah

ditentukan. power management command merupakan perintah untuk menghidupkan

komponen pemancar RF, sedangkan transmitter register write command merupakan

perintah untuk mengirimkan satu byte data ke register pemancar RFM12 [14].

Sebelum pengiriman data dimulai, perintah 0x8238 ke power management command

sebagai nilai awal untuk menghidupkan penguat daya RF, synthesizer, dan crystal oscillator

sebagai pembangkit pulsa modul transceiver. Selanjutnya satu byte data dikirim setelah

memberikan perintah 0xB8AA ke transmitter register write command [14].

Langkah ini dapat diulangi jika data yang dikirim berjumlah lebih dari satu byte. Jika

proses pengiriman sudah selesai, pemancar dapat dimatikan dengan memberikan nilai

0x8208 ke power management command [14]. Perintah ini akan mematikan penguat daya

RF dan synthesizer.


48

3.6. Prosedur Penerimaan Data Modul Transceiver RFM12

Prosedur penerimaan data melibatkan instruksi “Power Management Command”,

“FIFO and Reset Mode Command” yang berfungsi untuk mengatur pemakaian register data

FIFO (First In First Out), dan “Receiver FIFO Read Command” yang berfungsi untuk

menerima satu byte data yang ditampung pada register FIFO [14].

Prosedur penerimaan data dimulai dengan memberikan nilai 0x82C8 pada power

management command yang secara langsung akan menghidupkan bagian penerima yang

meliputi RF front end, baseband, synthesizer, dan oscillator. Selanjutnya, pengambilan data

dapat dilakukan dengan mengirimkan nilai 0xB000 yang diatur pada receiver FIFO read

command. Data pada FIFO dapat direset dengan memberi nilai 0xCA81 pada FIFO and reset

mode command [14]. Gambar 3.22 memperlihatkan timing diagram proses penerimaan data.

Gambar 3.22 Timing Diagram Proses Penerimaan Data RMF12 [14]

3.7. Format Paket Data

GCS dan wahana berkomunikasi secara kontinyu baik pada saat pengendalian

manual maupun autonomous. Untuk itu dibuat standar format paket data bersama antara

GCS dan wahana untuk mempermudah proses komunikasi. Format paket data akan di

transmisi dari dan menuju wahana saat wahana telah memasuki sub rutin masing-masing

pengendalian. Karena wahana hanya dapat digunakan satu siklus maka format paket data

manual dibuat berbeda dari format paket data autonomous.

Paket data saat pengendalian manual dikhususkan untuk komunikasi dari perangkat

navigasi ke wahana. Hal ini dikarenakan perintah navigasi harus segera dilaksanakan oleh

wahana sebari wahana mengirimkan data ke GCS. Sedangkan paket data saat pengendalian

autonomous dibuat khusus untuk pengiriman data dari wahana ke GCS.


49

3.7.1. Format Paket Data Saat Pengendalian Manual

Pada saat wahana beroperasi manual, format paket data yang dikirimkan berupa

sinyal digital hasil dari perangkat navigasi pada GCS melalui modul transmitter. Data-data

yang dikirimkan ke wahana mewakili empat data navigasi, yaitu: data a, data b, maju- data

c, dan data d. Masing-masing data akan berisikan nilai 8 bit (256) yang merepresentasikan

besaran sinyal Pulse Width Modulation (PWM).

Contoh format paket data salah satu navigasi adalah “Aa,Bb,Cc,Dd”, dimana

karakter pertama merupakan karakter inisial data navigasi yang fungsinya sebagai

pengamanan fomat paket data, karakter kedua merupakan variabel data navigasi 8 bit, dan

karakter ketiga merupakan karakter pemisah, dan seterusnya. Berikut ini adalah contoh

format paket data secara lengkap:

@A140,B145,C200,D143#

Penjelasan dari format paket data diatas dapat dilihat pada Tabel 3.5. Melihat contoh

format paket data diatas, maka bisa dipastikan jika wahana bergerak ke depan karena nilai

data untuk pitch lebih besar dari data yang lain. Perubahan data navigasi ditentukan oleh

posisi tuas pada perangkat navigasi. Saat tuas berada pada tengah maka nilai dari masing-

masing data navigasi akan berada pada rentang 130-150 untuk mempertahankan putaran

masing-masing motor pada wahana. Format paket data dengan jumlah total 21 karakter ini

akan dikirimkan secara kontinyu dari GCS menuju wahana seiring dengan perubahan posisi

pada tuas perangkat navigasi yang akan mengubah pula masing-masing data sesuai dengan

fungsinya, sedangkan data

Tabel 3.5 Keterangan Format Paket Data saat Pengendalian Manual

No Karakter ke Nilai Keterangan

1 1 @ Inisial awal format paket data.

2 2 A Inisial untuk data navigasi naik dan turun (throttle).

3 3 - 5 140 Nilai data a untuk navigasi naik dan turun.

4 7 B Inisial untuk data navigasi putar kanan dan kiri (yaw)

5 8 - 10 145 Nilai data b untuk navigasi putar kanan dan kiri.

6 12 C Inisial untuk data navigasi maju dan mundur (pitch)

7 13 - 15 200 Nilai data c untuk navigasi maju dan mundur.

8 17 D Inisial untuk data navigasi geser kanan dan kiri (roll)

9 17 - 19 143 Nilai data d untuk navigasi geser kanan dan kiri.

10 2, 6, 11, 16 , Pemisah.

11 21 # Inisial akhir format paket data.


50

3.7.2. Format Paket Data Saat Pengendalian Autonomous

Pada saat wahana beroperasi autonomous, format paket data antara GCS dan wahana

hanya berupa format paket data yang hasil keluaran sensor Global Positioning System (GPS)

yang dikirimkan oleh modul transceiver dari wahana ke GCS, dengan format seperti berikut

ini:

$GPGLL,4717.11634,N,00833.91297,E,124923.00,A,A*6E

Dari format paket data tersebut adalah contoh hasil keluaran sensor GPS dengan

standar protokol NMEA. Dari format paket data diatas, data yang akan diproses oleh GCS

hanyalah berupa data latitude dan data longitude. Pada contoh format paket data diatas, data

4717.11634 merupakan data latitude, diikuti data N yang menandakan utara (north) dan data

00833.91297 merupakan data longitude, diikuti data E yang menandakan timur (east).

Terdapat karakter “,’ untuk memisahkan data masing-masing besaran. Pemisahan

masing-masing besaran data perlu dilakukan, agar saat pembacaan data wahana bisa

membedakan data-data yang dikirimkan. Format paket data dengan total 50 karakter ini akan

dikirimkan secara kontinyu selama wahana beroperasi pada pengendalian autonomous.


51

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Perangkat Keras Penyusun GCS

4.1.1. Bentuk Fisik GCS

Purwarupa GCS terlihat pada Gambar 4.1 terbuat dari bahan kayu dengan ukuran

35x20x10cm. Desain bentuk GCS disesuaikan dengan kebutuhan perangkat-perangkat

penyusun, seperti: LCD, keypad, joystick, dan antena pemancar RFM12-433S. Ada

beberapa perubahan penggunaan perangkat penyusun pada GCS. Dimulai dari tampilan,

GCS menggunakan LCD 20x4 yang menggantikan LCD 16x2 pada tahapan perancangan.

Dan dari segi perangkat masukan, keypad 3x4 yang terpasang pada bagian kanan GCS sudah

memenuhi kebutuhan GCS dalam beroperasi.

Tabel 4.1 memperlihatkan daftar perangkat keras yang terpasang pada GCS. Modul

transmiter tidak akan digunakan pada GCS karena fungsi dari pengiriman data dapat

dilakukan dengan mengaktifkan modul transceiver sebagai pengirim. Dengan konsep

program dan cara kerja yang identik maka penggunaan modul transceiver sebagai pengirim

dan penerima dianggap sudah mengerjakan proses komunikasi GCS dengan wahana.

Gambar 4.1 Purwarupa GCS

IV


52

Tabel 4.1 Daftar Perubahan Perangkat Keras Penyusun GCS

No Klasifikasi Perangkat Penyusun

Hasil Perancangan

Perangkat Penyusun

Hasil Penelitian Keterangan

1 Masukan Keypad 4x4 Keypad 3x4 Perangkat diganti

Perangkat Navigasi Perangkat Navigasi tetap

2 Proses

Arduino Mega 2560

R3

Arduino Mega 2560

R3 tetap

Modul Transceiver

RFM12

Modul Transceiver

RFM12 tetap

Modul Transmiter

RFM02 -

Perangkat tidak

digunakan

3 Keluaran LCD 16x2 LCD 20x4 Perangkat diganti

4.1.2. Rangkaian Elektronik pada GCS

Seluruh perangkat penyusun terhubung satu dengan yang lainnya di dalam GCS.

Rangkaian elektronik hasil perancangan yang tersusun di dalam GCS adalah rangkaian

perangkat navigasi dan rangkaian LCD 20x4. Rangkaian perangkat navigasi membutuhkan

bingkai dan analog ball pada joystick playstation. Rangkaian analog ball dipakai karena

hasil keluaran dari rangkaian tersebut berisi potensiometer yang akan digunakan untuk

menggerakkan wahana. Gambar 4.2 memperlihatkan rangkaian analog ball pada perangkat

navigasi. Hasil keluaran rangkaian analog ball akan dihubungkan ke sebuah rangkaian

elektronik yang menggabungkan keseluruhan sistem perangkat navigasi.

Gambar 4.2 Rangkaian Analog Ball pada Perangkat Navigasi

Rangkaian elektronik pada perangkat navigasi didesain di sebuah Printable Circuit

Board (PCB) dengan ukuran 10,5 x 4 cm. Papan rangkaian untuk perangkat navigasi

merupakan papan rangkaian khusus yang tidak memerlukan proses pencetakan PCB. Hasil

rangkaian elektronik pada perangkat navigasi dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Terdapat sedikit perubahan pada rangkaian perangkat navigasi, yaitu adanya

penambahan dua buah push button yang menggantikan potensiometer untuk pergerakkan


53

yaw. Masing-masing dari push button akan meberikan nilai 0 dan 9 pada data yaw jika

ditekan. Jika tidak ada penekanan pada kedua push button maka data yaw akan bernilai 4.

Data ini nantinya akan dikirimkan ke wahana jika pengendalian manual diaktifkan.

Gambar 4.3 Perangkat Navigasi

Pada Tabel 4.2 dijabarkan nilai parameter masing-masing komponen yang digunakan

di perangkat navigasi. Terdapat led pada perangkat navigasi yang akan menyala jika

pengendalian manual dipilih. Led indikator ini dihubungkan ke pin digital 47 pada Arduino.

Jumlah keluaran dari perangkat navigasi adalah delapan buah pin yang akan dihubungkan

ke perangkat GCS menggunakan kabel pelangi yang dapat dipasang dan dilepas. Untuk

membedakan antara satu keluaran dengan keluaran yang lain maka warna masing-masing

keluaran dibedakan seperti terlihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.2 Daftar Komponen pada Perangkat Navigasi

No Nama Komponen Fungsi Nilai Parameter (Ω)

Rmin Rtengah Rmaks

1 Potensiometer Throtlle Naik – turun 323,9 4,77M 9,39M

2 Potensiometer Pitch Maju – mundur 327,2 4,80M 9,42M

3 Potensiometer Roll Kanan - kiri 325,5 4,79M 9,40M

4 Push Button Yaw Kanan Putar Kanan Rpull-up = 22K

5 Push Button Yaw Kiri Putar Kiri Rpull-up = 22K


54

Tabel 4.3 Daftar Keluaran Perangkat Navigasi

No Nama Konektor Warna

1 Power Putih

2 Ground Hitam

3 Led Indikator Cokelat

4 Throtlle Ungu

5 Pitch Hijau

6 Roll Oranye

7 Yaw Kiri Kelabu

8 Yaw Kanan Merah

Pada LCD 20x4 juga diperlukan rangkaian untuk mengatur tingkat kecerahan dari

lampu latar. Gambar 4.4 memperlihatkan rangkaian LCD 20x4 yang dilengkapi dengan

variabel resistor 10kΩ untuk mengatur tingkat kecerahan LCD. Variabel resistor akan

bekerja sebagai pembagi tegangan dengan sumber tegangan diambil dari +5v Arduino.

Semakin tinggi keluaran tegangan yang dihasilkan oleh variabel resistor maka kecerahan

pada LCD 20x4 akan semakin meningkat. Pada Tabel 4.4 dijabarkan nama-nama konektor

yang dihasilkan oleh rangkaian LCD 20x4, dengan total 8 buah keluaran. Konektor RS, E,

D4 hingga D7 akan dihubungkan ke port digital 35, 33, 29, 27, dan 25 pada Arduino,

sedangkan sumber daya rangkaian diambil dari port daya pada Arduino..

Tabel 4.4 Daftar Keluaran LCD 20x4

No Nama Konektor Warna

1 Power Kelabu

2 Ground Ungu

3 RS Hitam

4 E Cokelat

5 D4 Merah

6 D5 Oranye

7 D6 Kuning

8 D7 Hijau

Gambar 4.4 Rangkaian LCD 20x4


55

4.1.3. Pengujian Alat

4.1.3.1 Pengujian Perangkat Navigasi

Pengujian perangkat navigasi bertujuan untuk mengetahui bentuk keluaran dari

perangkat navigasi yang nantinya akan dikirimkan ke wahana jika pengendalian manual

diaktifkan. Pengujian perangkat ini meliputi pengujian nilai keluaran ADC oleh masing-

masing potensiometer dan pengujian hasil dari push button.

Hasil nilai keluaran ADC 9bit dari masing-masing potensiometer identik, namun

nilai ADC yang dihasilkan oleh potensiometer tidaklah linear. Untuk membuktikan hal ini,

telah dilakukan pengujian terhadap salah satu potensiometer untuk mengetahui hasil

perubahan keluaran ADC terhadap perubahan potensiometer. Gambar 4.5 memperlihatkan

perbandingan antara pengaruh perubahan potensiometer dengan nilai hambatan dan juga

nilai ADC 9bit.

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Perubahan Potensiometer dengan Hasil Keluaran ADC

9bit

Terlihat pada Gambar 4.5 perubahan nilai potensiometer pada perangkat navigasi

tidak linear. Perubahan keluaran potensiometer pada posisi 25% - 75% sangat rendah.

berbeda dengan perubahan pada posisi 20% - 25% atau 75% - 80% yang sangat tinggi. Untuk

itu pada potensiometer akan terjadi perubahan yang sangat drastis hanya pada area 20% -

25% dan 70% - 75%, selain itu perubahan nilai potensiometer akan sangat rendah.

y = 4,7853x + 10,956R² = 0,9644

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100 120

Nil

ai

AD

C

Posisi Potensiometer (%)

Grafik Perbandingan Perubahan Potensiometer Throtlle dengan Hasil

Keluaran ADC 9 bit

Teg. Potensiometer * 100


56

Tabel 4.5 Perbandingan Perubahan Potensiometer terhadap Nilai ADC

No Posisi Potensiometer

(%)

Teg. Keluaran Potensiometer

(volt)

Nilai ADC

(9bit)

1 0 0 0

2 10 0,24 25

3 20 1,16 106

4 25 1,95 200

5 50 2,50 254

6 75 3,08 315

7 80 3,91 402

8 90 4,38 442

9 100 4,95 508

Untuk pengujian push button, masing-masing push button di hubungkan dengan

sebuah resistor pull-up 22 kΩ. Nilai hambatan ini dipilih karena spesifikasi nilai hambatan

pull-up Arduino berkisar dari 20 kΩ sampai dengan 50 kΩ sesuai dengan datasheet Atmega

2560 yang menjadi IC utama Arduino. Penekanan yang diberikan kepada push button akan

mengubah nilai dari variabel putar pada program. Nilai awal dari variabel putar adalah 4,

dan jika push button bagian kiri perangkat navigasi ditekan maka nilai putar akan berubah

menjadi 0. Jika push button bagian kanan perangkat navigasi ditekan maka nilai putar akan

berubah menjadi 8. Nilai 0, 4, dan 8 dipilih karena merupakan nilai bilangan desimal berbasis

satu digit dan nilai nilai ini dipilih karena simetris, sehingga untuk menggerakkan wahana

didapatkan pula gerakan memutar yang simetris.

4.1.3.2 Pengujian Rangkaian LCD 20x4

Pengujian rangkaian ini dilakukan dengan maksud untuk mengetahui kelayakan

LCD 20x4. Sebelum melakukan pengujian, rangkaian LCD 20x4 dihubungkan ke +5v dan

ground pada Arduino. Setelah sambungan daya dihubungkan maka lampu latar LCD akan

menyala dan untuk mengatur tingkat kecerahan dari lampu latar LCD dilakukan kalibrasi

resistor variabel. Semakin rendah nilai resistor variabel maka tingkat kecerahan LCD juga

akan semakin berkurang.

Gambar 4.6 Pengujian LCD 20x4


57

Pada pengujian rangkaian LCD 20x4 juga dilakukan pengujian menampilkan

beberapa karakter pada layar LCD dengan maksud memastikan bahwa LCD 20x4 siap untuk

digunakan. Untuk itu pengujian ini dilakukan dengan menampilkan tulisan sederhana, yaitu:

Ground Control Stations pada layar LCD seperti terlihat pada Gambar 4.6.

Dalam meletakan sebuah tulisan pada las LCD 20x4 cukup mudah, hanya

memerlukan program singkat untuk mengatur tulisan akan dimulai pada baris dan kolom

tertentu. Dan supaya tulisan yang tertampil mudah dilihat dan dibaca maka pengaturan dan

peletakan tulisan perlu diatur sedemikian rupa agar terlihat pas. Untuk itu, sebelum memulai

menampilkan tulisan pada LCD 20x4 perlu dilakukan simulasi penulisan pada Microsoft

Excel agar ke depan dalam menuliskan tampilan LCD menjadi lebih mudah. Simulasi

penulisan pada Microsoft Excel dapat dilihat pada Gambar 4.7. Untuk menuliskan karakter

cukup menekan huruf yang diinginkan pada baris dan kolom yang dituju. Setelah tampilan

dirasa cukup baik maka nilai baris dan kolom bisa dimasukkan ke program penampilan LCD

20x4 pada Arduino.

Gambar 4.7 Simulasi Penulisan Tampilan LCD 20x4

4.1.3.3 Pengujian Modul Transceiver

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui prinsip kerja dari modul transceiver

RFM12 dengan pita frekuensi 433MHz. Sebelum modul transceiver digunakan untuk

berkomunikasi, perlu dilakukan pengaturan kerja dengan memberikan perintah-perintah

melalui komunikasi SPI. Pada bab sebelumnya telah dijelaskan mengenai perintah-perintah

kerja dari modul RFM. Gambar 4.8 memperlihatkan perintah-perintah beserta penjelasan

yang diberikan kepada modul transceiver RFM12. Inisialisasi tersebut dapat digunakan

untuk pengaktifan modul transceiver sebagai pengirim maupun penerima. Salah satu

perintah yang diberikan kepada RFM12 adalah 0xB0DB. B0 merupakan perintah yang

diberikan oleh Arduino untuk mengatur konfigurasi RFM12, sedangkan nilai D8 merupakan

nilai untuk mengkatifkan register receiver, memilih pita frekuensi 433MHz, dan nilai

kapasitor 12,5pF.


58

Gambar 4.8 Penjelasan Perintah Pengaturan RFM12 [18]

Perintah-perintah diberikan oleh Arduino kepada modul transceiver melalui pin

Serial Data Input (SDI). Untuk melihat perintah-perintah yang diberikan oleh Arduino maka

diperlukan osciloscope sebagai media penampil gelombang. Gambar 4.9 memperlihatkan

contoh gelombang hasil keluaran di port SDI. Pada Gambar 4.9 terdapat dua buah sinyal,

sinyal 1 merupakan hasil keluaran clock SPI, sedangkan sinyal 2 merupakan hasil keluaran

SDI.

Sinyal SDI dapat diketahui dengan melihat nilai yang terbentuk saat sinyal pulsa SPI

berada pada tepian naik. Nilai SDI yang terbaca pada Gambar 4.9 adalah B82D. Nilai

tersebut merupakan nilai yang diberikan oleh Arduino setiap kali mengawali pengiriman

karakter setelah data preamble dikirimkan. Nilai tersebut muncul karena pada saat

pembacaan sinyal oleh osciloscope, terdapat pengiriman karakter dalam program Arduino.

Program Arduino berjalan begitu cepat, setiap pulsa pada Arduino dihasilkan dalam waktu

62,5 ns sekali sehingga pembacaan sinyal oleh osciloscope juga tertampil begitu cepat.

Untuk dapat menampilkan sinyal SDI digunakan fitur hold pada osciloscope yang membuat

tampilan sinyal berhenti.


59

Gambar 4.9 Contoh Keluaran Sinyal SDI

4.1.3.4 Pengujian Modul Transceiver untuk Komunikasi Satu Arah

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui jarak maksimal dari modul transceiver

jika berkomunikasi satu arah. Untuk melakukan pengujian ini, dibutuhkan dua buah modul

transceiver. Modul transceiver pertama akan diaktifkan sebagai pengirim dan modul

transceiver kedua sebagai penerima. Modul transceiver pertama dilengkapi dengan Arduino

MEGA 2560, LCD 20x4, keypad 3x4, dan adaptor 9v sebagai sumber daya Arduino,

sedangkan pada modul transceiver kedua dilengkapi dengan Arduino MEGA 2560 sebagai

mikroprosesor pengolah data dan sebuah komputer portabel yang akan digunakan untuk

sumber daya Arduino dan serial monitor. Kecepatan data komunikasi modul transceiver

diatur meyesuaikan default kecepatan komunikasi SPI pada Arduino, yaitu 3,9Kbps.

Proses pengujian dilakukan di dua buah tempat yang berbeda untuk mengetahui

pengaruh halangan terhadap proses komunikasi. Gambar 4.10 memperlihatkan denah lokasi

pengujian modul komunikasi. Pengujian tanpa halangan dilakukan di denah Gambar 4.10a

di sepanjang jalan taman cemara atas, sedangkan pengujian dengan halangan pohon

dilakukan di denah Gambar 4.10b di dalam area kampus III Universitas Sanata Dharma.

Pada proses pengujian komunikasi satu arah, prosedur yang dilakukan untuk mendapatkan

jarak komunikasi maksimal adalah sebagai berikut:

1. Pengirim akan mengirimkan karakter “?” jika tombol * pada keypad ditekan.

2. Setelah karakter “?” terkirim maka pada LCD 20x4 akan tertampil “terkirim”.

3. Jika karakter yang telah dikirim sampai ke penerima maka hasil serial monitor pada

penerima akan menampilkan karakter “?”. Hal ini mengindikasi bahwa jarak antara

pengirim dan penerima masih dalam jangkauan modul komunikasi.


60

4. Untuk mengetahui jarak maksimal dari komunikasi satu arah maka prosedur

pengujian pertama hingga ketiga akan terus menerus diulang sampai karakter “?”

tidak tertampil di serial monitor. Untuk mengetahui kevalidan data maka setiap

pengiriman jumlah karakter dilakukan lima kali pengambilan data jarak.

Gambar 4.10 Denah Pengujian Modul Transceiver (a) Tanpa Halangan dan (b) dengan

Halangan Pohon

Dalam melakukan prosedur pengujian, dilakukan lima kali pengujian jarak maksimal

komunikasi satu arah pada masing-masing jumlah karakter yang berbeda. Data yang

diperoleh tersaji pada Tabel 4.6 menunjukkan bahwa pada lima kali pengujian terlihat

rentang jarak maksimal komunikasi satu arah pada pengujian tanpa halangan lebih kecil

dibandingkan pada pengujian dengan halangan pohon. Jarak maksimal untuk perngiriman

10 karakter adalah 120,2 meter untuk tanpa halangan, sedangkan untuk pengujian yang sama

dengan berhalang pohon dan banguan di dapatkan jarak maksimal 103,4 meter. Gambar 4.11

memperlihatkan perbedaan rentang jarak pada pengujian komunikasi satu arah dengan

halangan pohon lebih bervariasi atau tidak konsisten.

Dengan mengacu pada data jarak komunikasi tanpa halangan maka dapat dilihat

bahwa jumlah karakter yang dikirimkan dari pengirim menuju penerima juga mempengaruhi

jarak komunikasi satu arah. Terlihat pada Gambar 4.11 dengan semakin banyak jumlah

karakter yang dikirimkan maka jarak komunikasi akan semakin pendek. Pengurangan jarak

komunikasi terhadap jumlah paket yang dikirimkan tidaklah linear, terlihat pada Gambar

4.11 bahwa pengurangan jarak akan lebih dominan saat karakter yang dikirmkan berada pada

jumlah satu sampai sepuluh karakter.

(a) (b)


61

Jika melihat data pada Tabel 4.6, lama proses pengiriman menggunakan modul

RFM12 rata-rata memakan waktu 50 ms untuk setiap satu karakter. Hal ini berbeda dengan

waktu penerimaan yang hanya membutuhkan 6 ms karena pada bagian penerima hanya

memerlukan satu kali proses perintah pengaktifan penerima untuk karakter hingga ada

indikasi berhenti, sedangkan pada bagian pengirim setiap proses pengiriman karakter

memerlukan proses pengaktifan pengirim. Penundaan pada bagian penerima akan semakin

bertambah saat jumlah karakter yang diterima semakin banyak.

Tabel 4.6 Data Pengujian Komunikasi Satu Arah

No Jumlah

Karakter

Jarak Tanpa

Halangan (m)

Jarak dengan

Halangan (m) Lama

Waktu

Pengiriman

(ms)

Lama

Waktu

Penerimaan

(ms) Rentang

Minimal

Rentang

Maksimal

Rentang

Minimal

Rentang

Maksimal

1 1 133 134,3 106,9 112,3 50 6

2 2 131,7 132,5 99,7 108 101 57

3 3 129,2 130 95,8 105,3 151 106

4 4 125 126 92 100,1 251 207

5 10 120,2 121,5 83,3 103,4 503 459

6 15 118,9 119,4 76,1 91,4 754 710

7 20 114,9 116,5 77,1 106,3 1005 962

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Jarak Komunikasi Satu Arah dengan dan Tanpa

Halangan

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20

Jara

k (

m)

Jumlah karakter yang dikirimkan

Perbandingan Jarak Komunikasi Satu Arah

Berhalang dan Tanpa Halangan

Jarak Rentang Maksimal Tanpa Halangan Jarak Rentang Maksimal dengan Halangan

Jarak Rentang Minimal tanpa Halangan Jarak Rentang Minimal dengan Halangan


62

4.1.3.5 Pengujian Modul Transceiver untuk Komunikasi Dua Arah

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh komunikasi dua arah (half

duplex) terhadap jarak komunikasi. Peralatan dan kecepatan komunikasi pada pengujian ini

sama dengan pengujian komunikasi satu arah. Denah pengujian komunikasi dua arah juga

sama dengan denah pengujian komunikasi satu arah seperti terlihat pada Gambar 4.10.

Pada pengujian komunikasi dua arah, proses pengujian dilakukan lima kali untuk

masing-masing jumlah karakter yang berbeda. Pengujian pertama dilakukan dengan

mengirim satu karakter dan dibalas dengan satu karakter. Pengujian kedua dilakukan dengan

mengirim dua karakter dan dibalas dengan satu karakter. Pengujian selanjutnya sama seperti

pengujian pertama dan kedua, hanya saja jumlah karakter yang dikirimkan mengikuti

pengujian komunikasi satu arah. Prosedur pengujian komunikasi dua arah adalah seperti

berikut:

1. Modul transceiver pertama bertugas sebagai pengirim terlebih dahulu dan modul

transcceiver kedua bertugas sebagai penerima. Modul transceiver pertama akan

mengirimkan karakter “1” ke modul transceiver kedua.

2. Setelah karakter “1” dikirimkan, modul transceiver pertama akan diaktifkan sebagai

penerima dan modul transceiver kedua akan diaktifkan sebagai pengirim.

3. Selanjutnya modul transceiver kedua akan mengirimkan karakter “2” ke modul

transceiver pertama. Jika karakter “2” berhasil diterima oleh modul transceiver

pertama maka pada LCD akan tertampil “terhubung”.

4. Untuk mengetahui jarak maksimal dari komunikasi dua arah maka prosedur

pengujian pertama hingga ketiga akan terus menerus diulang. Jika LCD pada modul

transceiver pertama masih tertampil “terhubung” maka penerima bergerak menjauh

hingga pada LCD tidak tertampil “terhubung”.

5. Data jarak diuji sebanyak lima kali setiap pengiriman jumlah karakter yang berbeda

untuk membuktikan kevalidan data.

Data hasil pengujian komunikasi dua arah tersaji pada Tabel 4.7. Dari ketujuh

pengujian berdasarkan jumlah karakter yang dikirimkan dan diterima dapat dilihat bahwa

rentang nilai pengujian jarak tanpa halangan lebih kecil dibanding dengan halangan pohon,

seperti terlihat pada Gambar 4.12. Dengan mengacu paka pengujian ke enam, jarak

maksimal yang dapat dilaukan modul dengan tanpa halangan adalah 111,6 meter, sedangkan

untuk komunikasi berhalang pohon dan bangunan jarak maksimal yang bisa dicapai adalah


63

103,4 meter. Jika mengacu pada data jarak tanpa halangan maka bisa dikatakan bahwa

pengujian jarak terjauh komunikasi dua arah akan lebih pendek sekitar 6,7 meter

dibandingkan dengan pengujian komunikasi satu arah.

Tabel 4.7 Data Pengujian Komunikasi Dua Arah Half Duplex

No Jumlah

Karakter

Jarak Tanpa

Halangan (m)

Jarak dengan

Halangan (m) Lama

Proses

Modul 1

(ms)

Lama

Proses

Modul 2

(ms) Rentang

Minimal

Rentang

Maksimal

Rentang

Minimal

Rentang

Maksimal

1 1-1 128 129 108,4 114,8 105 56

2 2-1 125,9 127,1 101,3 113,3 155 107

3 3-1 123 123,4 99,8 109,9 205 157

4 5-1 119,5 120,6 89,2 104,2 306 258

5 10-1 113,8 115,9 92,7 98,7 557 508

6 15-1 109,7 111,6 92,1 103,4 809 761

7 20-1 105,3 107 81,5 90,5 1060 1011

Untuk proses lama waktu masing-masing bagian pada pengujian komunikasi dua

arah, hasilnya tidak berbeda dari pengujian komunikasi satu arah. Lama proses modul satu

merupakan jumlahan waktu menurut pengiriman dan penerimaan karakter. Sebagai contoh

pengujian ketiga dilakukan pengiriman tiga buah karakter oleh modul satu dan penerimaan

satu buah karakter dari modul dua.

Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Jarak Komunikasi Dua Arah dengan dan Tanpa

Halangan

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20

Jara

k (

m)

Jumlah karakter yang dikirimkan

Perbandingan Jarak Komunikasi Dua Arah,

Berhalang dan Tanpa Halangan

Jarak Range Maksimal Tanpa Halangan Jarak Range Maksimal dengan Halangan

Jarak Range Minimal tanpa Halangan Jarak Range Minimal dengan Halangan


64

4.2. Perangkat Lunak Penyusun GCS

Perangkat lunak yang menyusun sistem GCS adalah bahasa pemrograman C yang

terinstal di dalam Arduino Mega 2560 R3. Semua fungsi perangkat keras akan diatur oleh

program yang ada di dalam Arduino. Program yang terinstal pada Arduino mengacu pada

perancangan diagram alir perangkat lunak pada bab sebelumnya telah berhasil bekerja

dengan baik. Untuk mengetahui perangkat lunak pada GCS lebih detail akan dijelaskan pada

penjelasan masing-masing sub rutin perangkat lunak penyusun GCS.

4.2.1. Inisialisasi

Program GCS dimulai dengan menginisialisasi header dan variabel global yang akan

digunakan untuk memasukkan fungsi dan nilai pada program utama. Header yang digunakan

pada program GCS adalah “SPI.h”, “LiquidCrystal.h”, dan “Keypad.h”, sedangkan variabel

pada program GCS ada ±38 variabel dengan spesifikasi: tipe data string 10 variabel, byte 4

variabel, char 8 variabel, int 15 variabel, dan long 1 variabel. Setiap variabel memiliki nama

atau identitas yang berbeda, untuk melihat setiap nama dari variabel yang dideklarasi pada

program GCS dapat dilihat di lampiran.

Isi dari SPI.h adalah program yang mengatur parameter-parameter pengaturan

komunikasi serial SPI. Dengan menuliskan SPI.h pada inisialisasi program maka fungsi-

fungsi dari serial komunikasi SPI seperti: SPI transfer dan pengaturan clock SPI dapat

dipanggil pada program utama. Header selanjutnya, yaitu LiquidCyrstal.h merupakan header

yang harus di deklarasi sebelum menggunakan fungsi LCD, sedangkan Keypad.h merupakan

header untuk mengaktifkan fungsi keypad matriks.

4.2.2. Program Utama

Program utama di bagi menjadi dua bagian, yaitu: setup dan loop. Program di setup

hanya akan berjalan sekali, sedangkan program di loop akan berjalan berulang-ulang sampai

ada indikasi reset atau daya pada arduino dimatikan. Program pada setup berisi pengaturan

fungsi dari SPI, LCD, modul komunikasi RFM12, dan program untuk menampilkan tulisan

“Ground Control Stations”. Setelah program dari setup terlewati maka program akan

dilanjutkan ke program loop. Program pada loop berisi pemanggilan beberapa sub rutin

seperti yang telah dirancang pada bab sebelumnya.

Untuk mengawali program di loop, GCS akan memanggil sub rutin cek komunikasi

untuk mengetahui kesiapan dari wahana. Jika proses cekkom berhasil terlewati maka


65

selanjutnya GCS akan memberikan pilihan untuk jenis pengendalian wahana yang diingkan

oleh pengguna. Ada dua buah jenis pengendalian yang disediakan oleh wahana, yaitu:

pengendalian manual dan autonomous. Jika pengguna memilih pengendalian manual maka

program manual akan dijalankan, namun jika pengendalian autonomous yang terpilih maka

program akan memanggil sub rutin baca koordinat, sub rutin kirim koordinat, dan sub rutin

autonomous.

4.2.3. Sub Rutin Cek Komunikasi

Sub rutin cek komunikasi akan di panggil saat awal dari program GCS dijalankan.

Pada subrutin ini, GCS akan mengirimkan karakter “??” kepada wahana dan jika wahana

menerima karakter tersebut maka wahana akan membalas dengan mengirimkan karakter

“!!”. Saat karakter “!!” diterima oleh GCS maka cek komunikasi dianggap berhasil dan

wahana dalam kondisi siap untuk digunakan. Namun untuk menghindari keadaan tidak ada

balasan dari wahana maka pada sub rutin cek komunikasi diberikan batasan waktu tiga detik.

Jika dalam waktu tiga detik wahana tidak membalas dengan mengirim karakter “!!” maka

cek komunikasi dianggap gagal. Saat cek komunikasi gagal, pengguna tidak bisa

melanjutkan penggunaan GCS dan bisa mengulangi proses cek komunikasi dengan menekan

tombol “*” pada keypad. Gambar 4.13 menunjukkan kemungkinan-kemungkinan tampilan

LCD 20x4 saat proses cek komunikasi berlangsung.

Gambar 4.13 Tampilan LCD saat Program Cek Komunikasi Berjalan

LCD tidak menampilkan karakter-karakter yang dikomunikasikan dengan wahana

saat sub rutin cek komunikasi berlangsung. Untuk membuktikan karakter-karakter sudah

dikirim atau diterima oleh GCS maka pada subrutin cek komunikasi ditambahkan fungsi

serial print, sehingga hasil dari karakter-karakter yang dikirim dan diterima oleh GCS dapat

ditampilkan di serial monitor aplikasi dari Arduino. Gambar 4.14 memperlihatkan hasil


66

serial monitor dari sub rutin cek komunikasi. Cek komunikasi dianggap berhasil ketika

karakter “!!” berhasil diterima oleh GCS, sedangkan jika karakter “!!” tidak diterima oleh

GCS maka cek komunikasi dianggap gagal.

Gambar 4.14 Hasil Serial Monitor Sub Rutin Cek Komunikasi

4.2.4. Sub Rutin Pengendalian

Sub rutin pengendalian berisi pemilihan jenis pengendalian wahana yang akan dipilih

oleh pengguna. Pada sub rutin ini jenis pengendalian manual bisa dipilih dengan menean

tombol “1” pada keypad, sedangkan pengendalian autonomous dapat dipilih dengan

menekan tombol “2”. Pada sub rutin ini juga dilengkapi pengamanan penekanan keypad.

Pengamanan diberikan untuk mengantisipasi jika pengguna salah menekan tombol pada

keypad. Jika pengguna salah menekan tombol pada keypad maka layar LCD akan

memberitahukan bahwa masukan dari pengguna salah dan akan menunggu masukkan yang

baru dari pengguna. Gambar 4.15 memperlihatkan kemungkinan tampilan LCD yang terjadi

saat program sub rutin pengendalian berjalan. Jika pengguna salah menekan tombol pada

keypad maka program pengendalian tidak akan merespon masukkan dari pengguna.

Gambar 4.15 Tampilan LCD saat Program Sub Rutin Pengendalian Berjalan


67

Sesaat setelah jenis pengendalian terpilih maka GCS akan memberitahukan jenis

pengendalian terpilih ke wahana dengan cara mengirimkan karakter “++” untuk jenis

pengendalian manual dan karakter “--“ untuk jenis pengendalian autonomous. Jika karakter

tersebut diterima oleh wahana maka wahana akan merespon dengan mengirim balik karakter

“..” ke GCS untuk masing-masing pemilihan pengendalian. Karakter “..” menandakan

bahwa wahana telah menerima perintah dari GCS dan siap beroperasi.

Pada sub rutin pengendalian juga dilengkapi dengan serial print yang berfungsi untuk

melihat hal lain yang perlu ditampilkan selain dari tampilan LCD 20x4, sebagai contoh

adalah terdapat nilai 49 atau 50 saat tombol 1 atau 2 ditekan. Nilai 49 dan 50 merupakan

kode ascii dari karakter 1 dan 2. Nilai tersebut muncul karena tipe data yang digunakan untuk

mendeklarasi variabel pada keypad adalah tipe data char. Gambar 4.16 menujukkan hasil

serial monitor saat program sub rutin pengendalian berjalan.

Gambar 4.16 Serial Monitor Sub Rutin Pengendalian

4.2.5. Program Pengendalian Manual

Saat pengendalian manual telah terpilih maka program GCS akan mengaktifkan

perangkat navigasi. Aktifnya perangkat navigasi ditandai dengan menyalanya led indikator

berwarna merah pada perangkat navigasi. Setelah pengendalian manual terpilih, GCS akan

mengolah dan mengirimkan data yang diperoleh dari perangkat navigasi ke wahana. Untuk

mempermudah proses komunikasi, data-data yang dikirimkan ke wahana dijadikan satu ke

dalam sebuah paket data. Tabel 4.8 memperlihatkan paket data yang dikirimkan GCS ke

wahana saat pengendalian manual terpilih. Data throttle, pitch, dan roll diperoleh dari


68

perubahan ketiga potensiometer yang masing-masing mewakili data yang berbeda,

sedangkan data yaw diperoleh dari push button di sebelah kiri dan kanan pada perangkat

navigasi yang ditandai dengan nomor satu.

Tabel 4.8 Paket Data Manual

Digit ke- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Fungsi Pembuka Throtlle Pitch Roll Yaw Penutup

Nilai * 5 1 1 5 1 1 5 1 1 0/4/8 #

Hasil paket data ini sedikit berbeda dari hasil perancangan. Perbedaan terlihat dari

jumlah karakter yang lebih sedikit. Jika sebelumnya pada hasil perancangan bentuk paket

data yang dihasilkan adalah @A140,B145,C200,D143#, namun dengan mempertimbangkan

waktu pengiriman maka paket data diubah menjadi *5115115114#. Karakter inisialisasi "A,

B, C, dan D" serta karakter pemisah " , " dihilangkan untuk mempercepat proses pengiriman

data. Karakter pembuka paket juga diubah menjadi "*" dan data yaw yang sebelumnya

memerlukan tiga buah karakter (511) sekarang diubah menjadi satu karakter (digit ke-10)

karena untuk proses yaw tidak terlalu mempengaruhi proses keseimbangan dari wahana

sehingga nilai yang diberikan bisa berupa besaran digital. Gambar 4.17 memperlihatkan

paket data yang dihasilkan saat program manual dijalankan.

Paket data manual akan dikirimkan secara kontinyu kepada wahana saat

pengendalian manual terpilih, sedangkan wahana tidak akan mengirimkan data apapun

kepada GCS. Hal ini berbeda dengan hasil perancangan yang menyatakan bahwa wahana

akan mengirimkan data ketinggian dan kecepatan masing-masing motor. Data ketinggian

dan kecepatan masing-masing motor dirasa tidak perlu ditampilkan di GCS karena pengguna

tidak akan melihat ke arah LCD sembari menerbangkan wahana, walaupun demikian pada

wahana telah terpasang pengamanan berupa pemberian batasan ketinggian 3 meter. Saat

pengguna berusaha menggerakkan wahana untuk naik melebih batas tiga meter maka

wahana akan secara langsung mengurangi kecepatan masing-masing motornya.

Kecepatan komunikasi juga menjadi alasan mengapa data-data dari wahana tidak

dikirimkan ke GCS. Dengan hanya mengolah dan mengirimkan data perangkat navigasi,

program manual pada GCS memakan waktu hingga 554 ms. Hal tersebut menjadi hambatan

bagi wahana yang tanggapan sistemnya diatur sebesar 4 ms.

Untuk mengatasi hal tersebut maka pada wahana akan ditambahkan sebuah

mikrokontroler khusus untuk mengolah penerimaan paket data dari GCS dan pada GCS


69

dilakukan pemadatan program dengan membuang perintah yang tidak diperlukan. Dengan

adanya mikrokontroler tambahan dan pemadatan program manual, wahana akan tetap dapat

menjalankan program kendali manual selama 4 ms, akan tetapi pembaruan data yang diolah

tersendiri oleh mikrokontroler tambahan dilakukan setiap 447 ms sekali.

Gambar 4.17 Serial Monitor Program Manual

Program mikrokontroler kedua yang menjadi mikrokontroler tambahan pada wahana

berisi proses penerimaan paket data dari GCS. Setelah paket data diterima mikrokontroler

akan mengolahnya menjadi pulsa pwm buatan. Pada proses penerimaan paket data dari GCS

data navigasi akan di-maping seperti tertampil pada Tabel 4.9. Perubahan data dilakukan

sesuai kebutuhan wahana yang akan beroperasi pada pengendalian manual. Data sinyal pwm

buatan akan diciptakan di port b4, b5, b6, dan b7 pada mikrokontroler tambahan. Sehingga

wahana akan mengambil data dari port b4 hingga b7 tanpa harus melalui protokol

komunikasi serial ataupun paralel di dalam Arduino.

Tabel 4.9 Sinyal PWM yang dibutuhkan oleh Wahana

No Keluaran Navigasi Sinyal PWM Buatan

Keterangan Minimal Maksimal Minimal Maksimal

1 0 511 1000 2000 Throttle

2 0 511 1650 1350 Pitch

3 0 511 1350 1650 Roll

4 0 8 1250 1750 Yaw


70

Sinyal pulsa pwm buatan diperoleh dengan memanfaatkan fitur pewaktuan micro

seconds (micros) pada Arduino, dengan cara mengatur lama waktu pemberian nilai satu

(high) pada masing-masing port yang digunakan sebagai keluaran sinyal pwm buatan. Lama

waktu pemberian nilai satu (high) bergantung pada nilai sinyal pwm buatan. Dengan kata

lain besaran sinyal pwm buatan hasil mapping keluaran navigasi akan diubah menjadi waktu

pemberian nilai satu (high) pada port sesuai fungsinya.

Gambar 4.18 Sinyal PWM buatan untuk Throttle (a) 1000us dan (b) 2000us

Hasil pengujian perangkat navigasi dengan menggunakan mikrokontroler tambahan

pada wahana dapat dilihat pada Gambar 4.19. Wahana berhasil bergerak sesuai dengan

perintah perangkat navigasi, namun pada wahana diberikan pengamanan tali di setiap

sudutnya. Pemberian pengamanan ini dilakukan karena terdapat penundaan respon wahana

terhadap perubahan navigasi. Dengan adanya penundaan ini akan sangat riskan jika wahana

diterbangkan tanpa sebuah sistem pengaman.

Gambar 4.19 Uji Coba Penggunaan Perangkat Navigasi untuk Mengatur Gerakan Wahana

(a) (b)


71

4.2.6. Program Pengendalian Autonomous

Saat pengendalian autonomous terpilih, program GCS akan masuk ke dalam

serangkaian program autonomous. Untuk mengawali program autonomous, GCS akan

menunggu pengiriman paket data dari wahana yang berisi koordinat dimana wahana berada.

Selanjutnya GCS akan menampilkan koordinat wahana kepada pengguna lewat layar LCD.

Setelah pengguna membaca koordinat wahana, pengguna dipersilakan memasukkan nilai

koordinat yang akan dijadikan tujuan dari wahana. Format nilai koordinat yang di masukkan

oleh pengguna hanya enam digit terakhir dari lattitude dan longitude saja.

Format paket data pada pengendalian autonomous berbeda dari hasil perancangan.

Jika hasil perancangan menyebutkan bahwa format paket data mengikuti keluaran sensor

GPS maka untuk fomat paket data pengendalian autonomous berubah menjadi seperti pada

Tabel 4.10. Data lattitude dan longitude yang diterima GCS hanyalah enam digit terakhir

dari nilai lattitude dan longitude hasil keluaran sensor GPS, sehingga untuk mempermudah

pemrograman data koordinat tujuan yang akan dikirimkan ke wahana juga mengikuti format

paket data tersebut.

Tabel 4.10 Paket Data Autonomous

Digit

ke- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Fungsi Pembuka Lattitude Gerakan

wahana Longitude Penutup

Nilai * 5 5 6 6 8 1 1/2/3/4 2 0 2 0 7 9 #

Setelah koordinat tujuan diterima oleh wahana, wahana akan melakukan manuver

sampai mendapatkan posisi yang stabil. Setelah menemukan kestabilan, wahana akan

berputar menghadap ke utara, dengan tujuan bisa melakukan gerakan selanjutnya dengan

valid. Sembari wahana berputar ke arah utara, wahana juga mengirimkan karakter ke GCS

yang akan diolah sebagai indikasi gerakan wahana. Karakter yang dikirim oleh wahana

adalah karakter “a” yang menandakan wahana berputar ke kanan atau karakter “i”. Yang

menandakan wahana berputar ke kiri.

Setelah wahana menghadap ke utara, wahana akan melakukan kalkulasi untuk

menentukan gerakan selanjutnya. GCS dapat mengetahui gerakan wahana saat menuju

koordinat tujuan dengan melihat dari nilai paket data autonomous digit ke-7. Jika paket data

autonomous digit ke-7 bernilai 1 maka wahana sedang bergerak ke kanan, jika bernilai 2


72

maka wahana sedang bergerak ke kiri, jika bernilai 3 maka wahana sedang bergerak ke

belakang, dan jika bernilai 4 maka wahana sedang bergerak ke depan.

Gambar 4.20 Tampilan-tampilan LCD saat Program Autonomous Berjalan

Setelah mencapai koordinat tujuan, wahana akan mengirimkan karakter “s” kepada

GCS dan GCS akan menampilkan informasi kepada pengguna bahwasannya wahana telah

mencapai titik tujuan sesuai dengan masukkan pengguna. Sistem GCS dengan pengendalian

autonomous telah berhasil dilakukan dengan jarak komunikasi kurang dari 100m.

Gambar 4.21 Serial Monitor pada Program Autonomous


73

Pada program autonomous telah dilengkapi dengan failsafe baterai yang akan

berjalan jika daya baterai pada wahana mencapai limit bawah penggunaan, yaitu: 10,5 volt

untuk baterai tiga cell dan 7 volt untuk baterai dua cell. Saat failsafe baterai pada wahana

berjalan maka wahana akan mengirimkan karakter “L” kepada GCS sebagai isyarat bahwa

daya baterai pada wahana lemah. Setelah GCS menerima karakter “L” dari wahana, GCS

akan menampilkan informasi baterai lemah kepada pengguna melalui layar dan wahana akan

turun dengan sendiri. Sistem failsafe pada program autonomous telah berhasil dicoba dengan

menggunakan potensimeter pembagi tegangan sebagai pengganti baterai. Gambar 4.20

memperlihatkan hasil tampilan LCD yang terjadi saat program autonomous berjalan.

Berbeda dengan tampilan pada LCD, paket data autonomous yang di kirim dan di

terima oleh GCS tidak ditampilkan karena pengguna akan kesulitan dalam memahami.

Untuk melihat hasil pengiriman paket data dibutuhkan fungsi serial monitor. Gambar 4.21

memperlihatkan hasil serial monitor saat program autonomous berjalan. Informasi yang

diterima oleh GCS berupa koordinat aktual dari wahana diperbaharui pada layar LCD setiap

empat detik sekali. Nilai empat detik diberikan agar pengguna mudah dalam membaca dan

memahami nilai koordinat wahana.


74

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan pengambilan data pada sistem ground control stations,

didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. GCS dapat berfungsi sebagai pengontrol dan pemonitor sistem wahana quadcopter

dengan jarak pengunaan tidak lebih dari 100 meter pada ruangan terbuka.

2. Penggunaan modul komunikasi RFM12 dengan default kecepatan transfer data 3,9

kbps untuk perangkat navigasi memerlukan waktu hingga 447 ms. Sedangkan lama

waktu yang dibutuhkan untuk dapat mengontrol wahana adalah 4 ms.

3. Semakin banyak karakter yang dikirimkan melalui modul komunikasi RFM12 maka

jarak komunikasi akan semakin berkurang.

4. Perubahan nilai tegangan pada potensiometer perangkat navigasi tidak berbanding

lurus dengan perubahan posisi potensiometer.

5. Modul komunikasi RFM12 berbasis modulasi FSK kurang tepat digunakan untuk

perangkat navigasi karena memerlukan waktu hingga 50 ms untuk setiap pengiriman

karakter dengan default kecepatan transfer data 3,9 kbps.

5.2. Saran

Berikut ini dipaparkan beberapa saran untuk proses pengembangan penelitian

mengenai ground control stations:

1. Penggunaan modul komunikasi RFM12 dianggap kurang cocok untuk mengontrol

wahana, sehingga diperlukan modul lain dengan tipe modulasi atau kecepatan data

yang lebih tinggi untuk dapat menghasilkan perintah navigasi dengan batas waktu

maksimal pengiriman 4 ms.

V


75

DAFTAR PUSTAKA

[1] Swastika, V. M., 2015, Perkembangan Teknologi di Indonesia,

http://www.kompasiana.com/vanessams/perkembangan-teknologi-di-

indonesia_55547634b67e615e14ba545b, diakses 4 Oktober 2015

[2] Wikipedia, 2015, Radio Control, https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_control,

diakses 14 November 2015.

[3] Wikipedia, 2015, Radio-controlled aircraft, https://en.wikipedia.org/wiki/Radio-

controlled_aircraft, diakses pada 14 November 2015.

[4] Sora, N., 2014, Definisi atau Pengertian Komunikasi Data Lengkap,

http://www.pengertianku.net/2014/09/definisi-atau-pengertian-komunikasi-data-

lengkap.html, diakses pada 13 Desember 2015.

[5] Hariyanto, D., 2010, Analog to Digital Converter,

http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Teknik%20Antarmuka%20-%20ADC.pdf,

diakses pada 20 Desember 2015.

[6] Hutama, M., 2015, Prinsip Kerja Quadcopter, http://www.insinyoer.com/prinsip-

kerja-quadcopter/, diakses pada 15 Januari 2016.

[7] Ikhsan, F., 2014, Mengenal Dasar-dasar Quadcopter,

http://firmanikhsan.com/mengenal-quadcopter/, diakses pada 17 Januari 2016.

[8] Farghani, A. A., Sumiharto, R., dan Wibowo, S. B., 2013, Purwarupa Ground

Control Station untuk Pengamatan dan Pengendalian Unmanned Aerial Vehicle

Bersayap Tetap, Jurnal, IJEIS, vo. 3, no 8, hal 1-10.

[9] D’Azzo, J., Houpis, C., 1960, Feedback Control System Analysis and Synthesis,

McGRAW-HILL KOGAKUSHA.

[12] Rappaport, T., 2002, Wireless Communications – Principles and Practice, Prentice-

Hall, United Stated of America.

[13] Arguelles, J., 2010, Frequency Shift Keying, ECCE Department, Philippines.

[14] ----------, 2014, Data Sheet ATmega640/V-1280/V-1281/V-2560/V-2561/V, Atmel.

[15] ----------, 2006, Data Sheet ISM Band FSK Transmitter Module RFM02, HOPE

MICROELECTRONICS CORPORATION.

[16] ----------, 2006, Data Sheet RFM12 Universal ISM Band FSK Transceiver, HOPE

MICROELECTRONICS CORPORATION.

[17] ----------, 2016, Schematic Arduino Mega 2560 R3, Arduino.


76

[18] ----------, 2011, Data Sheet Keypad 4x4, 4x4 Matrix Membrane Keypad (#27899),

Parallax.

[19] Fries, D., 2014, Reverse Engineering a PlayStation 3 Controller, EEL 4906:

Engineering Design and Professionalism.

[18] Adhoq, 2013, RFM12B Command Calculator, http://tools.jeelabs.org/rfm12b.html,

diakses pada 25 Maret 2016.


LAMPIRAN


l.1

Rangkaian GCS Terintegrasi

Perangkat Navigasi

Rangkaian LCD 20x4 Keypad 3x4

Modul RFM12


l.2

Diagram Blok Sistem Quadcopter dan GCS

Mikrokontroler

KeypadPerangkat

Navigasi

Layar

Penampil

Transceiver TransceiverMikrokontroler

TambahanMikrokontroler

Modul

GPS-Compass

ESC

1,2,3,4

Motor

1,2,3,4

Gyrometer

Barometer

GROUND CONTROL STATION WAHANA

Metode Pengambilan Data Jarak Komunikasi


l.3

Rangkaian Pengujian Komunikasi dan GCS


l.4

Data Komunikasi Satu Arah

Satu Arah (RFTX) (default BR = 4k)

No Jumlah

Paket

Jarak Maksimal

Tanpa Halangan

(meter)

Jarak Maksimal

dengan Halangan

Pohon & Lorcin

(meter)

Lama Proses

Pengiriman

(ms)

Lama Proses

Penerima

(ms)

1 1

133 106,9 50 6

133,6 111,2 52 6

134,3 110 51 6

133 108,4 50 6

133 112,3 50 6

2 2

131,7 108 100 56

132,4 104,4 101 57

132,4 99,7 101 56

132,5 108 101 57

132 100,5 101 57

3 3

129,2 95,8 151 106

130 105,3 150 108

129,3 100,7 150 106

130 97,4 151 107

130 98,1 152 108

4 5

125,5 94,1 251 207

125,3 92 251 207

125 93,7 251 208

125 95,9 251 207

126 100,1 252 207

5 10

120,2 83,3 503 459

120,2 92,2 502 459

121,5 88,6 503 458

121 103,4 503 459

121,1 87,9 503 458

6 15

120 83,3 754 709

119,4 84,9 754 710

118,9 76,1 754 711

119,4 91,4 754 710

119,4 80,2 755 711

7 20

116,5 106,3 1006 962

115,7 90,2 1004 961

115,8 89,8 1005 961

115,7 77,1 1006 962

114,9 85,3 1005 962


l.5

Data Komunikasi Dua Arah

Dua Arah (RFTX) (default BR = 4k)

No Jumlah

Paket

Jarak Maksimal

Tanpa Halangan

(meter)

Jarak Maksimal

dengan Halangan

Pohon & Lorcin

(meter)

Lama Proses

TRx1

(ms)

Lama Proses

TRx2

(ms)

1 1--1

129 112,1 105 56

128 113 106 57

128,6 114,8 104 57

128 111,8 106 56

129 108,4 105 56

2 2--1

126,7 113,3 156 107

127,1 108,7 154 107

127,1 108,7 155 106

127,1 101,3 154 106

125,9 107,1 155 107

3 3--1

123 109,9 206 158

123,4 106,1 205 157

124 103,7 206 157

124,3 99,8 205 158

124,3 99,8 204 157

4 5--1

120,6 104,2 306 258

120,6 100,5 306 258

119,5 104 306 258

120,6 95,5 307 257

120,1 89,2 306 257

5 10--1

113,8 92,7 558 510

114,7 98 557 508

115,9 96,5 557 509

114,3 97 558 508

115,9 98,7 557 508

6 15--1

111,6 100 809 761

110,5 100,7 809 761

109,7 99,9 809 760

111,6 92,1 809 761

111,6 103,4 809 760

7 20--1

105,3 89,7 1061 1012

107 90,5 1060 1011

107 86,3 1060 1012

106,2 81,5 1060 1011

105,8 81,5 1060 1011


l.6

Manual Penggunaan Sistem Quadcopter

Risha Augerah Nenu Lema,

Ferdinandus Hans, dan



l.7

Manual Penggunaan Sistem Quadcopter

Sistem quadcopter terdiri dari sebuah quadcopter sebagai wahana dan sebuah Ground

Control Stations (GCS) sebagai perangkat pemantau dan pengontrol wahana. Wahana dapat

beroperasi pada 2 jenis pilihan pengendalian, yaitu: Manual dan Autonomous. Untuk jenis

pengendalian manual, wahana akan bergerak sesuai dengan perintah perangat navigasi pada

GCS. Sedangkan untuk jenis pengendalian autonomous, wahana akan bergerak secara

mandiri dari sebuah titik awal ke sebuah titik tujuan hasil masukkan dari pengguna.

Spesifikasi Wahana

1. Menggunakan 2 buah mikokontroler Arduino Mega 2560 R3.

2. Menggunakan modul transceiver RFM12S 433MHz dengan antarmuka SPI.

3. 4 buah motor penggerak : motor brushless turnigy 1400kv.

4. 4 buah driver motor: Electronic Speed Control (ESC) 30A.

5. Sensor: Barometer (manual), Gyro (manual/autonomous) , GPS (autonomous), dan

Compass (autonomous).

6. Membutuhkan catu daya baterai lithium polymer (li-po) 2 cell atau 3 cell.

Spesifikasi GCS

1. Menggunakan mikrokontoler Arduino Mega 2560 R3.

2. Menggunakan modul transceiver RFM12S 433MHz dengan antarmuka SPI.

3. Menggunakan keypad 3x4 sebagai perangkat masukkan nilai parameter.

4. Menggunakan LCD 20x4 sebagai layar penampil informasi.

5. Terdapat sebuah perangkat navigasi untuk mengontrol wahana (manual).

6. Membutuhkan catu daya AC 220 volt.

Prosedur Penggunaan

Langkah

ke Deskripsi Proses

1 Rangkai komponen penyusun Quadcopter dan GCS sesuai

panduan Wahana

2 Sambungkan kabel daya dari baterai ke wahana Wahana

3 Tunggu sampai blinking LED pada modul GPS-Compass

menyala Wahana

4 Lepas sambungan daya antara baterai dan wahana Wahana

5 Lepas sambungan daya rangkaian tambahan Wahana

6 Sambungkan daya dari baterai ke wahana Wahana

7 Tunggu sampai blinking LED hijau pada flight controller

untuk menyala Wahana

8 Sambungkan daya dari rangkaian flight controller ke

rangkaian tambahan Wahana

9 Sambungkan daya pada GCS GCS

10 Tunggu proses cek komunikasi GCS

11 Pilih mode pengendalian yang diinginkan GCS


l.8

Catatan:

Masing-masing mikrokontroler pada wahana telah terinstal program

flight_controller.ino dan autonomous.ino, sedangkan pada GCS terinstal program

GCS.ino.

Proses kerja GCS berlangsung hanya untuk satu pemilihan pengendalian. Jika

menghendaki berganti jenis pengendalian maka perlu dilakukan reset ulang GCS

dengan mematikan daya GCS.

Panduan Pengendalian Manual

Pengguna dapat menghubungkan kabel konektor dari port perangkat navigasi pada GCS ke

perangkat navigasi saat pengendalian manual terpilih. Jika led indikator pada perangkat

navigasi menyala, maka perangkat navigasi telah berhasil di aktifkan dan siap untuk

digunakan. Berikut ini merupakan rangkaian dari perangkat navigasi:

Untuk dapat menggerakkan wahana naik dan turun dilakukan dengan cara menggerakkan

potensiometer throttle. Jika potensiometer throttle di gerakkan ke atas maka wahana juga

akan bergerak ke atas. Pergerakan wahana maju atau mundur dilakukan dengan

menggerakkan potensimeter pitch, sedangkan untuk ke kiri atau ke kanan dilakukan dengan

menggerakkan potensiometer roll. Berbeda dengan throttle, pitch, dan roll, pada yaw adalah

berupa push button, sehingga untuk mengendalikan gerakan wahana berputar ke kiri dengan

menekan tombol yaw kiri dan begitu juga untuk pergerakkan memutar ke kanan dengan yaw

kanan.

Panduan Pengendalian Autonomous

Pada saat wahana bekerja pada pengendalian autonomous, pengguna dapat memerintahkan

wahana untuk bergerak ke sebuah titik tujuan secara otomatis. Namun demikian, pengguna

tetap dapat memantau pergerakkan dan titik koordinat wahana secara aktual melalui GCS.

Pengguna tetap harus memantau secara langsung jarak pengoperasian wahana,

pengoperasian wahana harus dilakukan kurang dari 100 meter.


l.9

Berikut ini adalah prosedur penggunaan wahana dan GCS saat pengendalian autonomous

terpilih:

1. GCS akan menampilkan titik koordinat dari wahana pada LCD. Pengguna disarankan

untuk mencatat titik koordinat awal.

2. Silakan masukan koordinat tujuan tujuan dari wahana melalui keypad 3x4 pada GCS.

Nilai yang diberikan pada masing-masing lattitude dan longitude hanya enam digit

terakhir. Jika koordinat tujuan sudah bener maka pengguna dipersilakan mengunci

koordinat tujuan dengan menekan tombol ‘*’. Jika terdapat kesalahan dalam

memasukan koordinat, pengguna bisa menghapus nilai koordinat yang diberikan dengan

menekan tombol ‘#’.

3. Wahana akan melakukan arming (kondisi dimana keempat mulai berputar).

4. Wahana mulai bermanuver dan akan berputar untuk menghadap ke utara.

5. Wahana akan mulai bergerak menuju ke titik tujuan dengan menyelesaikan nilai

lattitude terlebih dahulu. Setelah nilai lattitude terpenuhi, wahana akan melanjutkan

pergerakkan untuk menyelasaikan nilai longitude.

6. Seluruh proses pergerakkan wahana dan titik koordinat wahana dapat dipantau di layar

penampil GCS.

7. Saat prosedur 5 selesai dikerjakan, wahana akan mengecek ulang kesesuaian titik

koordinat tempat wahana berada dengan koordinat tujuan. Jika didapati nilai koordinat

belum sesuai, maka wahana akan mengulang prosedur ke-5 kembali.

8. Seluruh prosedur pengendalian autonomous akan berhenti saat koordinat aktual wahana

telah masuk ke dalam rentang nilai koordinat tujuan ±5 meter.

9. Saat wahana telah mencapai koordinat tujuan, maka wahana akan landing dengan

sendirinya.


l.10

Wahana mikro-1

Wahana mikro-2

GCS


l.11

Program GCS

#include <SPI.h>

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(34, 32, 30, 28, 26, 24);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#define RFIRQ 4

#define RFSS 9

#include <Keypad.h>

const byte baris = 4;

const byte kolom = 3;

char keys[baris][kolom] =

'1', '2', '3',

'4', '5', '6',

'7', '8', '9',

'*', '0', '#'

;

byte pinBar[baris] = 35, 33, 31, 29;

byte pinKol[kolom] = 27, 25, 23;

Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(keys), pinBar, pinKol, baris, kolom );

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

String terimaCek, kendali, terimaKendali;

String koordinat, Long, Latt, koordinatWahana, paketKoorAktual;

String gerakanWahana;

char kondisiBatere, tombol, x, y;

int a, b, i, tanda, waktu, timer1_counter;

long cacah = 0, limit;

int Isr = 0;

const int putarKanan = 2;

const int putarKiri = 3;

const int perangkatNavigasiStatus = 47;

int putarKananStatus = 1, putarKiriStatus = 1;

String joystick[4];

char pd[4][4], paketdata[17], putarChar[2];

int sign, putar, pinpot;

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void setup()

Serial.begin(9600);


l.12

//delay(500);

SPI.setBitOrder(MSBFIRST);

SPI.setDataMode(SPI_MODE0);

SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8);

SPI.begin();

pinMode(RFIRQ, INPUT);

digitalWrite(RFIRQ, HIGH);

pinMode(RFSS, OUTPUT);

digitalWrite(RFSS, HIGH);

lcd.begin(20, 4);

pinMode(putarKanan, INPUT);

pinMode(putarKiri, INPUT);

pinMode(perangkatNavigasiStatus, OUTPUT);

digitalWrite(perangkatNavigasiStatus, HIGH);

// initialize timer1

noInterrupts(); // disable all interrupts

TCCR1A = 0;

TCCR1B = 0;

// Set timer1_counter to the correct value for our interrupt interval

//timer1_counter = 64911; // preload timer 65536-16MHz/256/100Hz

//timer1_counter = 64286; // preload timer 65536-16MHz/256/50Hz

timer1_counter = 34286; // preload timer 65536-16MHz/256/2Hz

TCNT1 = timer1_counter; // preload timer

TCCR1B |= (1 << CS12); // 256 prescaler

TIMSK1 |= (1 << TOIE1); // enable timer overflow interrupt

interrupts(); // enable all interrupts

lcd.clear();

lcd.setCursor(3, 1);

lcd.print("Ground Control");


lcd.print("Stations");

delay(2500);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

ISR(TIMER1_OVF_vect) // interrupt service routine

TCNT1 = timer1_counter; // preload timer


l.13

cacah++;

//Serial.println(cacah);

if (cacah == 4)

Isr = 1;

cacah = 0;

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned int RFtransfer(unsigned int data)

unsigned char nH, nL;

unsigned int n;

digitalWrite(RFSS, LOW);

delay(1);

nH = SPI.transfer(data / 256);

nL = SPI.transfer(data % 256);

delay(1);


n = (nH * 256) + nL;

return n;

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void RFTXinit(void)

RFtransfer(0x0000);

/*RFtransfer(0x80D8); //configuration setting command

RFtransfer(0x8278); //power management command

RFtransfer(0xA640); //frequency setting command

RFtransfer(0xC657); //data rate command

RFtransfer(0x94A0);

RFtransfer(0xC2AC);

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);*/

RFtransfer(0x94A0);

RFtransfer(0xC49B);

RFtransfer(0x9850);

RFtransfer(0xE000);

RFtransfer(0xC80E);

RFtransfer(0xC000);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void RFRXinit(void)

RFtransfer(0x0000);

RFtransfer(0x80D8);


l.14

RFtransfer(0x82D8);

RFtransfer(0xA640);

RFtransfer(0xC657);

RFtransfer(0x94A0);

RFtransfer(0xC2AC);

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

RFtransfer(0xC49B);

RFtransfer(0x9850);

RFtransfer(0xE000);

RFtransfer(0xC800);

RFtransfer(0xC000);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void RF12Open(void)

RFtransfer(0x80D8);

RFtransfer(0x8278);

RFtransfer(0xA640);

RFtransfer(0xC657);

RFtransfer(0xC2AC);

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

RFtransfer(0xB8AA);

RFtransfer(0xB8AA);

RFtransfer(0xB8AA);

RFtransfer(0x8238);

while (digitalRead(RFIRQ));

RFtransfer(0xB82D);

RFtransfer(0xB8D4);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void RF12SendByte(unsigned char data)

while (digitalRead(RFIRQ));

RFtransfer(0xB800 + data);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void RF12Close(void)

RFtransfer(0xB8AA);

RFtransfer(0x82D8);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned char RF12ReadByte(void)

unsigned char n;


l.15

digitalWrite(RFSS, LOW);

delay(1);

SPI.transfer(0xB0);

n = SPI.transfer(0);

delay(1);


return n;

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void error()

lcd.clear();

delay(400);


lcd.print("Tidak ada respon");


lcd.print("dari wahana!");

delay(2000);

lcd.clear();

delay(400);


lcd.print("Silakan tekan * pada");


lcd.print("keypad utk coba lagi");

for (long i = 0; i < 300000; i++)

tombol = kpd.getKey();

if (tombol != NO_KEY)

b = tombol;

if (b == 42)

loop();

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void cekkom()

String cek = "??";

RFTXinit();

for (i = 0; i < 2; i++)

RF12Open();

RF12SendByte(cek[i]);

RF12Close();

RFtransfer(0x8008);


l.16

Serial.println(cek);

limit = 0;

//a = 1;

RFRXinit();

while (terimaCek != "!!")

if (digitalRead(RFIRQ) == LOW)

y = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

terimaCek += y;

if (terimaCek.length() > 3)

terimaCek = "";

limit++;

if (limit == 40000)

for (int i = 0; i < 3; i++)

lcd.print(".");

delay(600);

Serial.println("Cek Komunikasi Gagal");

while (1)

error();

Serial.println(terimaCek);

Serial.println("GCS terhubung ke wahana");

for (int i = 0; i < 3; i++)

lcd.print(".");

delay(600);

lcd.clear();

delay(400);


lcd.print("Wahana terhubung");

delay(1400);


lcd.print("GCS siap digunakan");

delay(2000);


l.17

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void batere()

limit = 0;

RFRXinit();

while (kondisiBatere != 'L' && limit < 2000)


kondisiBatere = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

limit++;

RFTXinit();

if (kondisiBatere == 'L')

for (i = 0; i < 10; i++)

RF12Open();

RF12SendByte('G');

RF12Close();

RFtransfer(0x8008);

Serial.println('G');

failsafe();

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void pengendalian()

Serial.println("Pilih Pengendalian");

Serial.println("Tekan 1 untuk manual atau tekan 2 untuk autonomous");

lcd.clear();


lcd.print("Pilih pengendalian:");

a = 1;


lcd.print("1. Manual");


lcd.print("2. Autonomous");


while (a)



b = tombol;


l.18

Serial.println(b);

if (b == 49)

digitalWrite(perangkatNavigasiStatus, LOW);

kendali = "++";

kendali.trim();

a = 0;

else if (b == 50)

kendali = "--";

kendali.trim();

a = 0;

else

Serial.println("Masukkan salah, ingin coba lagi?");

lcd.print("masukkan salah");

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print("Pilih pengendalian:");


lcd.print("1. Manual");


lcd.print("2. Autonomous");


Serial.println(kendali);

RFTXinit();

for (int i = 0; i < 2; i++)

RF12Open();

RF12SendByte(kendali[i]);

RF12Close();

RFtransfer(0x8008);

//Serial.print(kendali[i]);

//Serial.println();

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void bacaKoordinat()

a = 1;

limit = 0;


l.19

RFRXinit();

while (koordinat[14] != '#' && a)


x = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

koordinat = koordinat + x;

//Serial.print(koordinat);

limit++;

if (limit == 2000000)

lcd.print("wahana tdk merespon");

a = 0;

//kasih program keluar dari loop baca koordinat

//Serial.println(i);

Latt = "";

Long = "";

for (i = 0; i < 6; i++)

Latt += koordinat[i + 1];

Long += koordinat[i + 8];

Serial.println(koordinat);

lcd.clear();


lcd.print("Koordinat Wahana");


lcd.print("Latt: -7.7");

lcd.print(Latt);


lcd.print("Long: 110.4");

lcd.print(Long);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void kirimKoordinat()

a = 1, b = 0;


l.20

i = 0;

char longitude[6], lattitude[7], koordinat[15];

Serial.println("Masukan koordinat");

Serial.print("Lattitude: ");

lcd.clear();


lcd.print("Masukkan koordinat");


lcd.print("yang ingin anda tuju");

delay(3500);

lcd.clear();


lcd.print("Koordinat tujuan");


lcd.print("Latt= -7.7");

while (a)



b = tombol;

if (i == 5)

a = 0;

lattitude[i + 1] = '\0';

if (tombol != '*') //menghilangkan tanda * pd array longitude

lattitude[i] = tombol;

Serial.print(tombol);

lcd.print(tombol);

i++;

if (tombol == '#')

lcd.clear();




lcd.print("latt= -7.7");

i = 0;

i = 0;

Serial.println();



l.21

lcd.print("Long= 110.4");

a = 1; b = 0;

Serial.print("Longitude: ");

while (a)

char tombol = kpd.getKey();


b = tombol;

if (i == 5) //jika * maka input lattitude selesai

longitude[i] = tombol;


lcd.print(tombol);

longitude[i + 1] = '\0';


lcd.print("Tekan * utk lanjut");

while (1)


if (tombol == '*')

a = 0;

break;

else if (tombol == '#')

kirimKoordinat();

if (tombol != '*') //menghilangkan tanda * pd array lattitude

longitude[i] = tombol;


lcd.print(tombol);

i++;

if (tombol == '#')

lcd.clear();




lcd.print("Latt= -7.7"); lcd.setCursor(11, 1); lcd.print(lattitude);


lcd.print("Long= 110.4");

i = 0;


l.22

Serial.println();

for (i = 0; i <= 15; i++)

if (i == 0)

koordinat[i] = '*';

//Serial.println(koordinat[i]);

else if (i > 0 && i < 7)

koordinat[i] = lattitude[i - 1];


else if (i == 7)

koordinat[i] = ',';


else if (i > 7 && i < 14)

koordinat[i] = longitude[i - 8];


else if (i == 14)

koordinat[i] = '#';


else if (i == 15)

koordinat[i] = '\0';


RFTXinit();

for (i = 0; i < 15; i++)

x = koordinat[i];

RF12Open();

RF12SendByte(x);

RF12Close();

RFtransfer(0x8008);

Serial.println(koordinat);

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void failsafe()

Serial.println("Daya Batere Wahana Minim");

tanda = 0;

while (1)

lcd.clear();


l.23

delay(600);


lcd.print("Daya batere wahana");


lcd.print("lemah!");

delay(1200);


if (tombol == '0')

setup();

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void autonomous()

paketKoorAktual = "";

RFRXinit();

while (paketKoorAktual[14] != '#')


x = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

Serial.print(x);

if (x == 'L')

RFTXinit();

for (i = 0; i < 10; i++)

RF12Open();

RF12SendByte('G');

RF12Close();

RFtransfer(0x8008);


failsafe();

if (x == 'S')

Serial.println("Wahana sampai di koordinat tujuan");

while (1)

lcd.clear();

delay(400);


lcd.print("Wahana sampai di");


lcd.print("koordinat tujuan");

delay(2000);


l.24

if (x == '*')

paketKoorAktual += x;

RFRXinit();

while (paketKoorAktual[14] != '#')


x = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

paketKoorAktual += x;

Serial.print(x);

if (paketKoorAktual.length() == 16)

paketKoorAktual = "";

//Serial.println();

paketKoorAktual.trim();

koordinatWahana = "";

koordinatWahana = paketKoorAktual;

koordinatWahana.trim();

Long = "";

Latt = "";

for (int i = 0; i < 6; i++)

Latt += paketKoorAktual[i + 1];

Long += paketKoorAktual[i + 8];

Serial.println();

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void loop()

lcd.clear();

delay(400);


lcd.print("Cek komunikasi");

delay(1500);


lcd.print("Menghubungkan");;


l.25

delay(1000);

cekkom();

batere();

pengendalian();

lcd.clear();

a = 1;

limit = 0;

RFRXinit();

while ( terimaKendali != ".." & a)


x = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

terimaKendali += x;

if (terimaKendali.length() > 2)

terimaKendali = "";

limit++;

if (limit == 1000000)


lcd.print("wahana tidak merespon");


lcd.print("kesalahan komunikasi");

delay(2500);

while (1)

error();

a = 1;

Serial.println(terimaKendali);

while (a)

//---------------------------------------------Autonomous-------------------------------------------//

if (terimaKendali == ".." && kendali == "--")

Serial.println("Autonomous");


lcd.print("Kendali autonomous");


lcd.print("telah terpilih");

delay(2000);

lcd.clear();

delay(400);


l.26


lcd.print("Menunggu data");


lcd.print("koordinat wahana");

bacaKoordinat();

delay(1);

kirimKoordinat();

lcd.clear();


lcd.print("Wahana bersiap");


lcd.print("menuju koor tujuan");

delay(2500);

RFRXinit();

while (x != 'o')


x = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

Serial.print(x);

if (x == 'a')

//Serial.println(x);

lcd.clear();


lcd.print("Wahana berputar");


lcd.print("ke kanan");

//delay(300);

if (x == 'i')

//Serial.println(x);

lcd.clear();


lcd.print("Wahana berputar");


lcd.print("ke kiri");

//delay(300);

Serial.println();

Serial.println("wahana menghadap utara");

lcd.clear();


l.27


lcd.print("Wahana menghadap");


lcd.print("utara");

delay(2000);

while (1)

autonomous();

if (Isr == 1)

Serial.print("paket data di terima: "); Serial.println(koordinatWahana);

lcd.clear();


lcd.print("Koordinat Wahana");


lcd.print("Latt: -7.7"); lcd.print(Latt);


lcd.print("Long: 110.4"); lcd.print(Long);


lcd.print("Wahana ");

if (koordinatWahana[7] == '1')

lcd.print("ke kanan");

Serial.println("Wahana ke kanan");

else if (koordinatWahana[7] == '2')

lcd.print("ke kiri");

Serial.println("Wahana ke kiri");


lcd.print("mundur");

Serial.println("Wahana ke belakang");


lcd.print("ke depan");

Serial.println("Wahana ke depan");

Isr = 0;

RFRXinit();

for (i = 0; i < 50; i++)


x = RF12ReadByte();

RFtransfer(0xCA80);

RFtransfer(0xCA83);

if (x == 'S')


l.28

Serial.println("Wahana sampai di koordinat tujuan");

while (1)

lcd.clear();

delay(400);


lcd.print("Wahana sampai di");


lcd.print("koordinat tujuan");

delay(2000);

if (x == 'L')

RFTXinit();

for (i = 0; i < 10; i++)

RF12Open();

RF12SendByte('G');

RF12Close();

RFtransfer(0x8008);


failsafe();

//------------------------------------------------Manual----------------------------------------------//

if (terimaKendali == ".." && kendali == "++")

//Serial.println(terimaKendali);


lcd.print("Gunakan joystick");


lcd.print("untuk mengontrol");

while (1)

putar = 4;

for (int i = 0; i < 3; i++)

pinpot = analogRead(i);

if (i == 0 || i == 1)

pinpot = map (pinpot, 0, 1023, 511, 0);

else if (i == 2)

pinpot = map (pinpot, 0, 1023, 0, 511);


l.29

String spinpot = String(pinpot);

joystick[i] = spinpot;

joystick[i].trim();

joystick[i].toCharArray(pd[i], joystick[i].length() + 1);

//Serial.println(joystick[0].length());

if (joystick[i].length() == 2) //memberikan nilai 0 jika nilai ADC tidak 3 digit

for (int j = 2; j >= 0; j--)

pd[i][j] = pd[i][j - 1];

pd[i][0] = '0';

if (joystick[i].length() == 1) //memberikan nilai 00 jika ADC tidak 3 digit

pd[i][2] = pd[i][0];

pd[i][1] = '0';

pd[i][0] = '0';

putarKananStatus = digitalRead(putarKanan);

putarKiriStatus = digitalRead(putarKiri);

if (putarKananStatus == HIGH && putarKiriStatus == LOW)

putar = 0;

else if (putarKiriStatus == HIGH && putarKananStatus == LOW)

putar = 8;

else if (putarKananStatus == HIGH && putarKiriStatus == HIGH)

putar = 4;

String putarString = String (putar);

putarString.toCharArray(putarChar, putarString.length() + 1);

putarChar[1] = '\0';

for (int i = 0; i <= 12; i++)

if (i == 0)

paketdata[i] = '*';

else if (i >= 1 && i <= 3)

paketdata[i] = pd[0][i - 1];

else if (i >= 4 && i <= 6)



l.30

else if (i >= 7 && i <= 9)


else if (i == 10)

paketdata[i] = putarChar[0];

else if (i == 11)

paketdata[i] = '#';

else if (i == 12)

paketdata[i] = '\0';

//Serial.println(paketdata);

RFTXinit();

for (int i = 0; i < 12; i++)

RF12Open();

RF12SendByte(paketdata[i]);

RF12Close();

RFtransfer(0x8008);

Serial.println(paketdata);


tugas akhir ground control station pada sistem … · tugas akhir ground control station pada...

Documents