BAB II DASAR TEORI Radar

BAB II DASAR TEORI

2.1. Radar Radar merupakan singkatan dari Radio Detection And Ranging yang berarti suatu sistem gelombang elektromagnetik yang berguna untuk mendeteksi, mengukur jarak dan membuat map benda-benda yang berada di sekitarnya. Panjang gelombang yang dipancarkan radar bervariasi mulai dari milimeter hingga meter. Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dan dipantulkan dari suatu benda tertentu akan ditangkap oleh receiver. Dengan menganalisis gelombang yang dipantulkan tersebut, pemantul gelombang dapat ditentukan lokasinya dan melalui analisis lebih lanjut dari gelombang yang dipantulkan dapat juga ditentukan jenisnya. Meskipun gelombang yang diterima relatif lemah/kecil, namun gelombang tersebut dapat dideteksi dan diperkuat oleh penerima (receiver).

6 http://digilib.mercubuana.ac.id/

Gambar 2.1 Radar

Pada Radar terdapat 3 komponen utama yang tersusun di dalamnya, seperti: 1. Antena : Antena reflector yang berbentuk piring parabola yang menyebarkan energy elektromagnetik dari titik focus dan dipantulkan melalui permukaan yang berbentuk parabola. 2. Pemancar sinyal / Transmitter : berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui antenna agar sinyal objek yang berada di daerah tangakapan radar dapat diketahui. 3. Penerima sinyal / Receiver : berfungsi sebagai penerima pantulan gelombang elektromagnetik dari sinyal objek yang tertangkap oleh radar melalui reflektror antenna. Receiver memiliki kemampuan untuk menyaring sinyal yang diterima agar sesuai dengan pendeteksi inginkan dan juga memperkuat sinyal objek yang lemah agar dapat diproses kemudian menampilkan gambar dilayar monitor.


Gambar 2.2 Monitor Radar

Begitu banyak kegunaan Radar bagi umat manusia dan kita pun tidak bisa lepas dari fungi Radar, contohnya: 1. Keperluan Militer Airbone Early Warning (AEW) : Sistem Radar untuk mendeteksi pesawat terbang lain. Radar Pengendali/pemandu peluru kendali : system ini dapat mengendalikan peluru untuk mencapai target penembakan. 2. Keperluan Kepolisian Radar Gun dan Microdigicam Radar : Alat ini merupakan radar ayng sering digunakan pihak kepolisian untuk mendeteksi kecepatan kendaraan bermotor dijalan.


3. Keperluan Penerbangan Air Traffic Control (ATC) : Kendali lalu lintas udara yang bertugas mengatur kelancaran lalu lintas udara bagi pesawat terbang yang akan lepas landas, ketika terbang di udara maupun ketika akan mendarat serta memberikan layanan informasi bagi pilot tentang cuaca, situasi dan kondisi Bandara. 4. Keperluan Cuaca Weather Radar merupakan jenis radar cuaca yang mampu mendeteksi intensitas curah hujan dan cuaca buruk seperti adanya badai Wind Profile merupakan jenis radar cuaca yang menggunakan gelombang suara (SONAR) untuk mendeteksi kecepatan dan arah angin.

2.2. Sensor Ultrasonik (sensor ping) Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik). Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing,


kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik bisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa. 2.2.1. Sensor Ultranosik HC-SR04 Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Gambar 2.3 Sensor Ultrasonik HC-SR04

Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin


Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut. Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04:

Gambar 2.4 Diagram Sistem pewaktu pada sensor HC-SR04

Tabel 2.1 Spesifikasi Sensor Ultrasonik HC-SRO4


2.2.2. Cara kerja Sensor Ultrasonik HC-SR04 Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

Gambar 2.5 Cara kerja transmitter dan receiver

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut: Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.


Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

s = 340 . dimana s merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver. 2.3. Motor Servo Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.


Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.

Gambar 2.6 Motor servo AC dan DC yang beredar di pasaran

2.3.1. Jenis Motor Servo Ada dua jenis motor servo, yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC lebih dapat menangani arus yang tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan pada mesin-mesin industri. Sedangkan motor servo DC biasanya lebih cocok untuk digunakan pada aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Dan bila dibedakan menurut rotasinya, umumnya terdapat dua jenis motor servo yang terdapat di pasaran, yaitu motor servo rotation 180⁰ dan servo rotation continuous.


Motor servo standard (servo rotation 180⁰) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90⁰ kearah kanan dan 90⁰ kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya setengah lingkaran atau 180⁰.

Gambar 2.7 Rotasi kerja motor servo 180⁰

Motor servo rotation continuous merupakan jenis motor servo yang sebenarnya sama dengan jenis servo standard, hanya saja perputaran porosnya tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan maupun kiri.

Gambar 2.8 Rotasi kerja motor servo 360⁰


2.3.2. Komponen Penyusun Motor Servo Motor servo pada dasarnya dibuat menggunakan motor DC yang dilengkapi dengan kontroler dan sensor posisi sehingga dapat memiliki gerakan 0o, 90o, 180o atau 360o. Berikut adalah komponen internal sebuah motor servo 180o.

Gambar 2.9 Komponen servo

Tiap komponen pada motor servo diatas masing-masing memiliki fungsi sebagai kontroler, driver, sensor, girbox dan aktuator. Pada gambar diatas terlihat beberapa bagian komponen motor servo. Motor pada sebuah motor servo adalah motor DC yang dikendalikan oleh bagian kontroler, kemudian komponen yang berfungsi sebagai sensor adalah potensiometer yang terhubung pada sistem girbox pada motor servo.


2.3.3. Prinsip kerja motor servo Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

Gambar 2.10 Diagram Prinsip kerja motor servo

Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor 17 http://digilib.mercubuana.ac.id/

servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya. 2.4. Arduino Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wirring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemprograman sendiri. Arduino juga merupakan platform hardware terbuka yang ditujukan kepada siapa saja yang ingin membuat purwarupa peralatan elektronik interaktif berdasarkan hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan. Mikrokontroler diprogram menggunakan bahasa pemprograman arduino yang memiliki kemiripan syntax dengan bahasa pemprograman C. Karena sifatnya yang terbuka maka siapa saja dapat mengunduh skema hardware arduino dan membangunnya. Arduino menggunakan keluarga mikrokontroler ATMega yang dirilis oleh Atmel sebagai basis, namun ada individu/perusahaan yang membuat clone arduino dengan menggunakan mikrokontroler lain dan tetap kompatibel dengan arduino pada level hardware. Untuk fleksibilitas, program dimasukkan melalui bootloader meskipun ada opsi untuk membypass bootloader dan


menggunakan downloader untuk memprogram mikrokontroler secara langsung melalui port ISP. Arduino dapat mengenali lingkungan sekitarnya melalui berbagai jenis sensor dan dapat mengendalikan lampu, motor, dan berbagai jenis aktuator lainnya. Arduino mempunyai banyak jenis, di antaranya Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Nano, dan lainnya. 2.4.1. Arduino Uno Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16MHz, koneksi USB, jackpower, kepala ICSP, dan tombol reset.

Gambar 2.11 Board Arduino Uno


2.4.2. Power Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB, power supply, adaptor DC atau yang lebih banyak digunakan adalah baterai. Adaptor dapat di koneksikan dengan mencolok jack adaptor pada koneksi port input supply. Board arduino dapat dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6-20 volt. Jika supply kurang dari 7V, kadang kala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan board bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, tegangan di regulator bisa menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board. Rekomendasi tegangan ada pada 7 sampai 12 volt.

Tabel 2.2 Deskripsi Arduino Uno


Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut : Vin Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan tegangan dari luar (seperti yang disebutkan 5 volt dari koneksi USB atau tegangan yang diregulasikan). Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika tegangan suplai menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini. 5V Regulasi power supply digunakan untuk power mikrokontroller dan komponen lainnya pada board. 5V dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board, atau supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya. 3V3 Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus maximumnya adalah 50mA Pin Ground Berfungsi sebagai jalur ground pada arduino Memori ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.


2.4.3. Input & Output Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-50K Ohm. Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut : Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB ke TTL chip serial. Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai. PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi analogWrite(). SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino. LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati.


2.4.4. Komunikasi Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun pada Windows, file ini diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. 2.4.5. Software Arduino Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pada ATMega328 di

Arduino

terdapat bootloader yang memungkinkan

untuk

mengupload kode baru tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari: 1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa Processing. 2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh


mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini. 3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory didalam papan Arduino. Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata “sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana keduanya memiliki arti yang sama.

Gambar 2.12 Tampilan IDE Arduino dengan sketch Blink


2.5. Processing Processing adalah bahasa pemprograman open source dan lingkungan pengembang Terpadu (IDE) yang dibangun untuk seni elektronik, seni media, dan interaksi. Digunakan oleh pelajar, seniman, desainer, peneliti, hobbyist dan komunitas visual dengan tujuan mengajarkan dasar-dasar pemprograman komputer dalam konteks visual, membuat prototipe, produksi dan untuk melayani berbagai landasan untuk sketsa elektronik berupa perangkat lunak (software) dan tools produksi profesional.

Gambar 2.13 Logo awal Processing 3

Processing bebas untuk didownload di https://processing.org/ dan tersedia untuk GNU/Linux, Mac OS X, dan Windows. Processing adalah suatu projek terbuka yang diinisiasi oleh Ben Fry dan Casey Reas. Berkembang dari ide-ide


yang dieksplorasi di Aesthetics and Computation Group (ACG) di MIT Media Lab. Projek ini kini terus diperbaiki dan dikelola oleh sejumlah kecil tim voluntir. Processing mengaitkan konsep software pada prinsip-prinsip bentuk rupa, gerak, dan interaksi. Processing mengintegrasikan suatu bahasa pemrograman, lingkungan pemrograman, dan metodologi pengajaran ke dalam sistem terpadu. 2.5.1. Processing Development Environment (PDE) Processing Development Environment (PDE) adalah perangkat lunak yang berjalan ketika Anda mengklik dua kali ikon Processing. PDE adalah Integrated Development Environment (IDE) dengan serangkaian fitur minimalis dirancang sebagai pengantar sederhana untuk pemrograman atau untuk menguji gagasan satu kali. Processing Development Environment (PDE) terdiri dari editor teks sederhana untuk menulis kode, area pesan, console teks, tab untuk mengelola file, toolbar dengan tombol untuk tindakan umum, dan serangkaian menu. Pilihan menu akan berubah dari mode ke mode.


Gambar 2.14 Fungsi Display Processing

Sebuah Program Processing disebut sketsa. Idenya adalah untuk membuat program bergaya Java merasa lebih seperti skrip, dan mengadopsi proses scripting untuk segera menulis kode. Sketsa disimpan dalam sketsabook, folder yang digunakan sebagai lokasi default untuk menyimpan semua proyek Anda. Ketika anda pertama kali menjalankan Processing, sketsa terakhir digunakan akan secara otomatis terbuka. Sketsa ini ditulis dalam editor teks yang memiliki fitur untuk cut/paste dan bisa mencari/mengganti teks. Didalam massage memberikan umpan balik sambil menyimpan dan mengekspor dan juga menampilkan kesalahan. Dalam layar console akan memberi teks secara lengkap letak sketch yang error.


Tombol-tombol pada toolbar untuk menjalankan dan menghentikan program : Run Runs the sketch. In Java mode, it compiles the code and opens a new display window.

Stop Terminates a running sketch. Ada 6 menu tambahan yang ada dalam tab PDE, yaitu: Menu, File, Edit, Sketch, Debug, Tools, Help. Dalam menu ini berisikan konten yang sangat sensitive untuk pekerjaan yang sedang dilakukan. 2.5.2. Sistem Koordinat Processing menggunakan sistem koordinat kartesian dengan titik asal terletak di sudut kiri-atas. Bila program berukuran lebar 320 piksel dan lebar 240 piksel, maka koordinat [0, 0] terletak di kiri-atas dan koordinat [320, 240] terletak di kanan bawah. Pixel terakhir yang dapat terlihat berada di sudut kanan bawah layar pada posisi (319, 239) karena piksel ditarik ke kanan dan di bawah koordinat.


Gambar 2.15 Kordinat Processing

Menggunakan system koordinat tiga dimensi dari P3D, koordinat-Z adalah nol pada permukaan gambar, dengan nilai Z negatif bergerak kembali kedalam ruang. Ketika menggambar 3D, kamera diposisikan di tengah layar. 2.5.3. Mode Pemprograman Dalam Processing struktur program dapat dibuat dalam tiga tingkat kompleksitas: Mode Statik dan Mode Aktif 1. Mode Statik Mode Statik digunakan untuk membuat gambar statik. Contoh berikut menggambar sebuah segi empat kuning di layar. size(200, 200); background(255); noStroke(); fill(255, 204, 0); rect(30, 20, 50, 50);


Gambar 2.16 Contoh kotak kuning

2. Mode Aktif Mode Aktif menyediakan bagian setup() opsional yang akan berjalan ketika program mulai berjalan. Bagian draw() akan berjalan selamanya sampai progam dihentikan. Contoh ini menggambar segi empat yang mengikuti posisi mouse (disimpan dalam variabel mouseX dan mouseY). Perhatikan bahwa panggilan ke method background() terletak di setup() karena hanya diperlukan sekali. void setup() { size(200, 200); rectMode(CENTER); noStroke(); fill(255, 204, 0); } void draw() { background(255); rect(width-mouseX, height-mouseY, 50, 50); rect(mouseX, mouseY, 50, 50); }


Gambar 2.17 Contoh kotak kuning aktif


BAB II DASAR TEORI Radar

Recommend Documents