Purwarupa Penampil Lokasi Manusia Menggunakan GPS dengan Koordinat Lintang-Bujur

Purwarupa Penampil Lokasi Manusia Menggunakan GPS dengan Koordinat Lintang-Bujur Supartono Soediatno, Dirgantara Rahadian, Eko Kurniawan Gufron Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jl. Suria Sumantri 65, Bandung 40164 email: [email protected], [email protected], [email protected] Abstract A prototype of human locator would be realized with the latitude-longitude coordinates data. The main componens which used were microcontroller ATMega 16, GPS, ultrasonic distance sensors, PIR, servo, and radio modules. Visual Basic Software is used to display the data which sent to the recipient device. After tested and analysed, the device work with error rate about 7.1 m longitude and 4.8 m for latitude from reference. Keywords: Microcontroller AT Mega16, GPS, Ultrasonic Distance Sensor, PIR, Servo, Radio Module, Visual Basic.

I.

PENDAHULUAN

Adanya kebutuhan tim penyelamat dalam penentuan lokasi korban di daerah yang berbahaya bagi tim SAR, maka direalisasikanlah sebuah prototype sistem peralatan yang dapat menampilkan lokasi suatu kejadian. Untuk memudahkan penemuan letak tubuh manusia korban, maka dilengkapi dengan tampilan data koordinat lintang-bujur dari GPS. Sistem Radio frequency atau nirkabel digunakan sebagai media untuk pengiriman data yang diperlukan, dari alat yang mobile ke tim SAR. II.

TEORI PENUNJANG

II.1 Global Positioning System (GPS) GPS adalah suatu sistem radio navigasi penentuan posisi dengan menggunakan satelit [Pra10]. GPS dapat memberikan informasi posisi suatu objek di muka bumi secara cepat, akurat. Pada dasarnya GPS terdiri dari tiga segmen : 1. Segmen sistem kontrol (control system segment) yang terdiri dari stasiunstasiun pemonitor dan pengontrolan satelit. 2. Segmen satelit (space segment) yang terdiri dari satelit-satelit GPS. 3. Segmen pengguna (user segment) yang terdiri dari alat-alat penerima, pengolah data sinyal, dan data yang terdapat pada masing-masing pengguna jasa GPS.

23

Jurnal Informatika, Vol.8, No.1, Juni 2012: 23 - 47

Ketiga segmen tersebut dapat digambarkan secara skematik pada gambar 1. [Pra10]

Gambar 1. Segmen-Segmen GPS II.1.1 Segmen Sistem Kontrol Segmen sistem kontrol berfungsi mengontrol dan memantau operasional satelit dan memastikan satelit berfungsi sebagaimana mestinya [Pra10]. Satelitsatelit GPS tersebut dimonitor dan dikontrol oleh segmen sistem kontrol, yang terdiri dari beberapa stasiun pemonitor dan pengontrol yang tersebar di seluruh dunia. Di samping memonitor dan mengontrol kondisi seluruh satelit beserta komponennya. Segmen kontrol juga berfungsi menentukan orbit dari setelit-satelit GPS. Segmen sistem kontrol GPS ini terdiri atas GCS (Ground Control Station), MS (Monitor Station), PCS (Prelaunch Control Station). MS berfungsi mengamati secara kontinyu seluruh satelit GPS dan mengirimkan data hasil pengamatan ke Master Control system (MCS) untuk diproses guna memperoleh parameterparameter orbit-orbit satelit, informasi waktu dan informasi-informasi penting lainnya. Hasil MCS kemudian dikirim ke salah satu GCS terdekat selanjutnya GCS mengirimkan kembali data-data tersebut ke satelit-satelit GPS untuk dipancarluaskan kepada seluruh penggunanya di seluruh dunia. GCS berlokasi di tiga tempat yaitu di Ascension (samudera atlantik), Diego Garcia (Samudra Hindia), dan Kwajalein (Samudra Pasifik). Tiga stasiun MS berlokasi sama dengan GCS ditambah dua MS lagi di Colorado Spring (AS) dan Hawai. PCS hanya ada satu berlokasi di Cape Canaveral, Forida (AS) dan MCS juga hanya ada satu di Colorado Spring. Secara umum sistem kerja segmen pengontrol dapat diilustrasikan secara skematis pada gambar 2. [Pra10]

24

Purwarupa Penampil Lokasi Manusia Menggunakan GPS dengan Koordinat Lintang-Bujur (Supartono Soediatno, Dirgantara Rahadian, Eko Kurniawan Gufron)

Gambar 2. Skema kerja sistem kontrol GPS II.1.2 Segmen Satelit Satelit GPS bisa dianalogikan sebagai stasiun radio di angkasa yang dilengkapi dengan antena-antena untuk mengirim dan menerima sinyal-sinyal [Pra10]. Sinyal ini selanjutnya diterima oleh GPS receiver di permukaan bumi atau dekat permukaan bumi untuk menentukan informasi posisi, kecepatan maupun waktu. Satelit GPS juga dilengkapi dengan peralatan untuk mengontrol altitude satelit. Standar dari satelit GPS terdiri dari 24 satelit, diantaranya tiga buah satelit yang merupakan satelit cadangan aktif yang pada prinsipnya juga dapat diamati dan digunakan, yang menempati 6 bidang orbit yang bentuknya sangat mendekati lingkaran. Konfigurasi orbit satelit-satelit GPS dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3 Konfigurasi orbit satelit GPS Keenam bidang orbit satelit GPS mempunyai spasi sudut yang sama. Setiap orbit ditempati oleh 4 satelit dengan interval yang tidak sama. Jarak antara satelit diatur sedemikian rupa untuk memaksimalkan probabilitas kenampakan minimal 4 satelit yang bergeometri baik, dari setiap tempat dipermukaan bumi pada setiap saat. Orbit satelit GPS berinklinasi 550 terhadap bidang equator dengan ketinggian rata-rata dari pemukaan bumi sekitar 20.200 km. Satelit GPS bergerak dalam orbitnya dengan kecepatan kira-kira 3,87 km/detik dan mempunyai periode 11 jam 58 menit (sama dengan periode rotasi bumi). Dengan adanya 24 satelit yang mengangkasa tersebut, 4 sampai 10 satelit GPS akan selalu dapat diamati pada setiap waktu dari manapun di permukaan bumi. 25


II.1.3 Segmen Pengguna Segmen pengguna terdiri dari para pemakai satelit GPS, baik di darat, laut maupun di angkasa [Pra10]. Dalam hal ini alat penerima sinyal satelit GPS (GPS receiver) diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal-sinyal dari satelit GPS yang akan digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan, maupun waktu, kemudian menampilkan hasilnya pada suatu tampilan (layar monitor). Komponen utama receiver GPS secara umum adalah antena dengan preamplifier, yang berfungsi untuk menerima sinyal yang dipancarkan dari satelitsatelit GPS dan mengirimkannya ke bagian radio frequency. Bagian RF terdiri dari pengidentifikasi sinyal dan pemroses sinyal. Mikroprosesor, yang merupakan komponen pengendali seluruh aktivitas operasi system; sebagai pemroses data (solusi navigasi), dengan osilator presisi, catu daya, unit perintah dan tampilan, dan memori perekam data, yang digunakan untuk merekam semua data yang diterima. ( gambar 4)

Gambar 4 Komponen utama dari receiver GPS II.1.4 Sinyal GPS Sinyal yang dipancarkan oleh setiap satelit GPS pada prinsipnya berfungsi untuk memberikan informasi kepada receiver tentang posisi satelit yang diamati dan informasi waktunya [Pra10]. Selain itu, sinyal GPS juga digunakan untuk menginformasikan kondisi satelit, korelasi clock satelit, parameter model ionosfer, transformasi waktu GPS ke UTC (Universal Time Coordinated), dan status konstelasi satelit. Dengan mengamati satelit dalam jumlah yang cukup, maka dapat ditentukan posisi dan ketepatan pengamatan. Pada dasarnya sinyal GPS dibagi atas 3 komponen, yaitu : 1. Sinyal informasi jarak (dalam kode-kode tertentu). 2. Sinyal informasi posisi satelit (navigation message). 3. Gelombang pembawa (carrier wave) L1 dan L2. II.1.5 Metoda Penentuan Posisi Berdasarkan mekanisme aplikasinya, metode penentuan posisi dengan GPS dapat dikelompokkan atas beberapa metode yaitu : absolute, differensial, static, rapid static, pseudo kinematik, dan stop and go [Pra10].

26


Metode penentuan posisi yang umumnya juga disebut point positioning ini, umumnya menggunakan data pseudorange, dan metoda ini dimaksudkan untuk aplikasi-aplikasi yang menuntut ketelitian posisi tinggi. Dalam hal ini ada dua level ketelitian yang diberikan oleh GPS, yaitu Standard Positioning Service (SPS) dan Precise Positioning Service (PPS). SPS adalah pelayanan standar yang diberikan oleh GPS secara umum kepada siapa saja tanpa dipungut biaya, yaitu melalui pemakaian kode C/A (C/A=Coarse Acquisition atau Clear Access) yang terdapat pada sinyal L1. Sedangkan PPS adalah pelayanan yang dikhususkan untuk pihak militer Amerika Serikat dan pihak-pihak yang diijinkan, melalui pemakaian kode P (P=Precise atau Private) yang terdapat pada sinyal L1 dan L2. Contoh format data yang ada pada GPS receiver adalah sebagai berikut : $GPGGA, 140251.231,0658.5915,2,10737.8957,E,0,00,50.0.,684.2,M,,,,,0000*23 $GPGSA, A, 1,,,,,,,, 50.0,50.0,50.0*0.05 $GPRMC, 140251.231,V,0658.5919,S,10737.8957,E,,,211102*05 $GPGSA,A,3,20,11,25,01,14,31,,,,,,,2.6,1.7,1.9*3B $GPGSV,2,1,08,11,74,137,45,20,58,248,43,07,27,309,00,14,23,044,36*7A $GPGSV,2,2,08,01,14,187,41,25,13,099,39,31,11,172,37,28,09,265,*71 $GPRMC,120557.916,A,5058.7456,N,00647.0515,E,0.00,82.33,220503,,*39 Data diatas adalah informasi tentang satelit GPS yang ditangkap sinyal oleh GPS-receiver. Setiap GPS receiver menerima sinyal, data posisi tersebut berubah nilainya jika berada di tempat yang berbeda. Data pada GPS receiver selalu diawali dengan header $GPGGA, $GPGSA, $GPRMC, $GPGSV. Informasi yang ada pada data tersebut adalah : 1. $GPGGA adalah informasi fix yang terdapat pada GPS receiver. 2. $GPGSA adalah informasi tentang kualitas dari sistem satelit dan satelit yang terpantau GPS receiver. 3. $GPGSV adalah informasi tentang satelit yang sinyalnya terpantau di GPS receiver untuk pengolahan posisi. 4. $GPRMC adalah informasi data minimum sistem satelit yang didapat. Dari empat informasi tersebut, yang memberikan informasi posisi, longitude dan latitude adalah data dengan header $GPGGA dan $GPRMC. Dalam perancangan, data yang diolah adalah data dengan header $GPGGA. Berikut informasi yang ada di data dengan header $GPGGA, misalkan, data yang didapatkan adalah : $GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,,,,0000*1F Penjabaran dari data tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 sebagai berikut : Tabel 1 Parameter data GPS dengan header $GPGGA Field Sentence ID UTC Time Latitude

Contoh isi $GPGGA 092204.999 4250.5589

Deskripsi hhmmss.sss ddmm.mmmm

27


N/S Indicator Longitude E/W Indicator

S 14718.5084 E

Position Fix

1

Satellites Used HDOP

04 24.4

Altitude

19.7

Altitude Units Geoid Seperation Seperation Units DGPS Age DGPS Station ID Checksum Terminator

M

N = North, S = South dddmm.mmmm E = East, W = West 0 = Invalid, 1 = Valid SPS, 2 = Valid DGPS, 3 = Valid PPS Satellites being used (0-12) Horizontal dilution of precision Altitude in meters according to WGS-84 ellipsoid M = Meters Geoid seperation in meters according to WGS84 ellipsoid M = Meters Age of DGPS data in seconds

0000 *1F CR/LF

II.1.6 Sumber Kesalahan pada GPS Berikut adalah faktor yang dapat mempengaruhi akurasi GPS. [Pra10] 1. Signal multipath; dikarenakan sinyal GPS dapat direfleksikan oleh berbagai benda sebelum mencapai receiver sehingga waktu yang dibutuhkan menjadi semakin lama. 2. Ionosfer dan troposfer error; dikarenakan sinyal mengalami hambatan ketika melewati atmosfer bumi sehingga menyebabkan delay. 3. Satelit geometry error; dikarenakan posisi satelit tidak ideal dalam perhitungan geometri ketika satelit terlalu berdekatan. 4. Jam GPS receiver error; dikarenakan jam internal pada GPS receiver tidak seakurat jam atomik pada satelit GPS. 5. Semakin sedikit jumlah satelit yang dideteksi oleh GPS receiver, akan semakin rendah akurasinya. 6. Orbital atau ephemeris error; dikarenakan adanya kesalahan mengenai lokasi satelit. II.2 Mikrokontroler AVR AVR [And08] memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51 yang memiliki arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computing). Pengontrol mikro MCS51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Selain itu pengontrol mikro AVR memiliki fitur yang lengkap (ADC Internal, EEPROM Internal, Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, komunikasi serial, komparator, I2C, dll.), sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini, programmer dan

28


desainer dapat menggunakannya untuk berbagai aplikasi sistem elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan telekomunikasi, dan berbagai keperluan lain. [And08] II.2.1

AVR ATMega 16 Mikrokontroler ini termasuk dalam keluarga AVR 8-bit RISC yang dikategorikan dalam kelas ATmega. Angka 16 dalam ATmega16 menandakan bahwa mikrokontroler ini memiliki kapasitas memori flash sebesar 16 KiloByte. Kelebihan AVR ATMega16 :[ 1. Mikrokontroler AVR 8 bit yang memiliki kemampuan tinggi dengan daya rendah. 2. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS (Millions Of Instruction per Second) pada frekuensi 16 MHz. 3. Memiliki kapasitas flash memori 16 KByte, EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read Only Memory) 512 Byte, dan SRAM (Static Random Access Memory) 1 KByte. 4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 5. CPU yang terdiri atas 32 buah register. 6. Unit interupsi internal dan eksternal. 7. Port USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) untuk komunikasi serial. 8. Fitur Peripheral, yaitu : • 2 buah Timer/Counter 8 bit dengan prescaler terpisah dan mode compare. • 1 buah Timer/Counter 16 bit dengan prescaler terpisah dan mode compare, dan mode capture. • Real Time Counter dengan oscillator tersendiri. • 4 channel PWM. • 8 channel, 10 bit ADC (Analog To Digital Converter). • Byte-oriented Two-wire Serial Interface. • Programmable Serial USART. • Antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface). • Watchdog Timer dengan oscillator internal. • On-chip Analog Comparator II.2.2

Komunikasi Serial pada AVR ATMega16 Pada dasarnya ada dua jenis komunikasi data serial [Pra10], yaitu komuniksi data serial sinkron dengan pengiriman clock dilakukan secara bersamaan dengan data serial dan komunikasi serial asinkron dengan pengiriman clock dilakukan dalam dua tahap, yaitu pada saat data dikirimkan dan saat data diterima. Komunikasi serial mempunyai kecepatan transfer data yang rendah tetapi cocok untuk komunikasi jarak jauh. Serial port pada PC dan pengontrol mikro memungkinkan untuk melakukan komunikasi secara full duplex yang berarti dapat berkomunikasi secara dua arah dengan mengirim dan menerima data, dapat

29


dilakukan secara bersamaan. Tetapi ada beberapa device yang hanya support untuk half duplex (satu arah) saja. Komunikasi serial mempunyai parameter yang harus ditentukan yaitu : • Baud Rate atau kecepatan dari transmisi data • Data bit • Parity bit yang terdiri dari even dan odd, parity bit biasanya digunakan untuk error detection • Stop bit RS-232 (Recomended Standard 232) [Pra10] adalah salah satu standar dalam melakukan komunikasi serial yang dikeluarkan oleh Electronic Industries Alliance (EIA) yang mencakup : • Karakteristik sinyal seperti level tegangan, signal rate, timing dan slewrate , dll. • Interfacing konektor seperti identifikasi pin - pin dari konektor. • Fungsi dari setiap rangkaian pada konektor. • Standar subset dari rangkaian interface untuk aplikasi telekomunikasi. II.3 Sensor Sensor adalah piranti yang mengubah suatu nilai fisik (input) menjadi nilai fisik yang lain (output). Output yang dihasilkan biasanya berupa sinyal elektrik. II.3.1 Sensor Jarak Ultrasonik (PING) sangat cocok dipakai untuk aplikasi-aplikasi yang perlu melakukan pengukuran jarak [Pin06]. Sensor jarak ultrasonik yang dipakai adalah sensor “ Parallax's PING)))™ Ultrasonic Range Finder ” atau biasa disebut dengan sensor PING. Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40kHz) selama tBURST (200µs) kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan sinyal kontrol dari pengontrol mikro (sinyal control berupa pulsa trigger dengan tOUT min 2µs). Gelombang ultrasonik ini melalui udara dengan kecepatan 344 m/s, mengenai objek, kemudian memantul kembali ke sensor. Sensor PING mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik. Setelah gelombang pantulan terdeteksi, sensor PING akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa high (tIN) akan sama dengan lama waktu dipancarkan sampai diterima kembali pantulan gelombang ultrasonik akibat objek. II.3.2 Sensor PIR KC7783R PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared [Pir10]. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia. PIR KC7783R merupakan sensor pendeteksi yang akan mengeluarkan output dengan level high antara 5-6volt.

30


II.4 Motor Servo Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (clockwise dan counter – clockwise), dengan arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikontrol hanya dengan memberikan sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. [Suf09] Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol elektronika dan internal gear, untuk mengontrol pergerakan serta sudut angularnya. Motor servo dapat berputar dengan lambat, yang biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat. Akan tetapi, motor servo memiliki torsi yang kuat karena internal gear – nya. Adapun jenis-jenis motor servo yaitu : a) Motor Servo Standar 180° Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (clockwise dan counter clockwise) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90°, sehingga total defleksi sudut dari kanan-tengah-kiri adalah 180°. b) Motor Servo Continuous Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (clockwise dan counter clockwise) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinu). Untuk beroperasi, motor servo membutuhkan catu daya 5V DC. Kabel merah dihubungkan ke Vdd (+), kabel hitam dihubungksn ke Vss (ground), dan sinyal kontrol PWM dihubungkan dengan kabel putih.

Gambar 5. Struktur Dalam Motor Servo Secara umum, motor servo terdiri atas sebuah rangkaian pengontrol, sebuah potensiometer, dan sejumlah gear untuk memperbesar torsi. Motor dan potensiometer dihubungkan ke rangkaian pengontrol dan ketiganya membentuk sistem loop tertutup. Untuk mengaktifkan motor, sebuah sinyal digital dikirim ke rangkaian pengontrol. Potensiometer ini bertugas memonitor sudut poros motor servo. Motor akan berputar ke arah sudut yang diinginkan sampai sudut poros motor servo sesuai dengan yang diinginkan, kemudian motor akan berhenti bergerak. Pada umumnya motor servo didesain untuk rotasi yang terbatas yaitu berkisar antara 0° sampai 180°. Sebuah motor servo yang normal tidak dapat berputar lebih jauh, karena sebuah penghalang mekanik yang diselipkan pada roda gigi keluaran utama. Motor servo dapat berotasi secara penuh dengan melakukan suatu modifikasi.

31


Gambar 6. Potensiometer Motor Servo Gambar 6 adalah bagian dalam motor servo yang memperlihatkan poros motor servo yang terhubung dengan potensiometer. Gear di tengah digunakan sebagai penghubung antara gear poros, motor servo, dan gear potensiometer. Setiap perubahan sudut poros motor servo akan mengubah posisi potensiometer. Hal ini membuat posisi poros motor servo dapat diketahui dengan tepat. Besar daya yang dibutuhkan motor servo sebanding dengan sudut yang perlu ditempuh poros. Motor servo menerapkan sistem kontrol proporsional. Jika poros perlu berputar jauh maka poros akan bergerak dengan kecepatan penuh, namun jika sudut tempuh poros dekat maka poros akan bergerak perlahan. Untuk mendapatkan sudut yang diinginkan maka motor servo harus mendapatkan input lebar pulsa yang tepat. Motor servo diharapkan menerima pulsa setiap 20 milidetik. Sudut keluaran motor servo ditentukan oleh lebar pulsa yang diterima motor servo. Misalnya untuk menghasilkan sudut 90° (posisi netral) maka motor servo perlu menerima pulsa setiap 20 milidetik dengan masing-masing lebar pulsa sebesar 1,5 milidetik. Jika pulsa yang diterima kurang dari 1,5 milidetik maka poros akan berputar ke arah 0°. Sebaliknya, jika pulsa yang diterima motor servo lebih dari 1,5 milidetik maka poros akan berputar ke arah 180°.

Gambar 7. Contoh Posisi dan Lebar Pulsa yang diberikan Gambar 7 adalah sinyal untuk mengontrol sudut motor servo. Sinyal ini berupa sinyal persegi (square) dengan lebar pulsa high berkisar antara 0,6 milidetik sampai 2,4 milidetik. Pulsa dengan pulsa high sebesar 0,6 milidetik akan membuat poros motor servo berada pada posisi 0°. Pulsa dengan pulsa high sebesar 1,5 milidetik akan membuat poros motor servo berada pada posisi 90° dan pulsa dengan pulsa on sebesar 2,4 milidetik akan membuat poros motor servo berada pada posisi 180°. Poros motor servo dapat menduduki posisi lainnya dengan

32


memberikan lebar pulsa high dengan perbandingan perubahan satu derajat poros setiap perubahan sepuluh mikrodetik pulsa high. II.5 Visual Basic 6 Visual Basic 6.0 adalah perkembangan dari versi sebelumnya dengan beberapa penambahan komponen yang sedang trend saat ini, seperti kemampuan pemrograman internet dengan DHTML (Dynamic HyperText Mark Language), dan beberapa penambahan fitur database dan multimedia yang semakin baik. II.5.1 Konsep Dasar Pemrograman dalam Visual Basic 6.0 Konsep dasar pemrograman Visual Basic 6.0 adalah pembuatan form dengan mengikuti aturan pemrograman Property, Metode dan Event [Pra10]. Hal ini berarti : (1) Property: Setiap komponen di dalam pemrograman Visual Basic dapat diatur propertinya sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Properti yang tidak boleh dilupakan pada setiap komponen adalah “Name”, yang berarti nama variabel (komponen) yang akan digunakan dalam scripting. Properti “Name” ini hanya bisa diatur melalui jendela Property, sedangkan nilai properti yang lain bisa diatur melalui script seperti : Command1.Caption=”Play” Text1.Text=”Visual Basic” Label1.Visible=False Timer1.Enable=True (2) Metode: Bahwa jalannya program dapat diatur sesuai aplikasi dengan menggunakan metode pemrograman yang diatur sebagai aksi dari setiap komponen. Metode inilah tempat untuk mengekspresikan logika pemrograman dari pembuatan suatu program aplikasi. (3) Event: Setiap komponen dapat beraksi melalui event, seperti event click pada command button yang tertulis dalam layar script Command1_Click, atau event Mouse Down pada picture yang tertulis dengan Picture1_MouseDown. Pengaturan event dalam setiap komponen lah, yang akan menjalankan semua metode yang dibuat. III. PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Deskripsi Kerja Sistem Cara kerja prototype ini seperti di Gambar 8, adalah sebagai berikut. 1. Alat dinyalakan dengan menekan saklar on-off, sehingga servo, sensor PIR, Sensor PING, GPS, dan mikrokontroler menerima supply power 5 V. 2. Alat menyapu daerah dari 00 s/d 1800 secara terus menerus di depan alat dengan bantuan servo, menggunakan sensor PIR dan PING yang diletakkan di atas servo untuk mendeteksi objek dan jaraknya. 3. Setelah PIR menemukan objek, PING mengukur jarak alat ke objek, bila sudah dalam jangkauan kurang dari 3 m, mikrokontroler mengambil data koordinat lintang-bujur yang ada pada GPS untuk dikirimkan bersama

33


dengan data-data deteksi objek, jarak antara objek dengan alat, dan arah objek terhadap alat. 4. Data dikirimkan melalui modul RF KYL-1020U dari mikrokontroler yang kemudian diterima oleh komputer pengawas/pengamat dengan mengunakan modul RF yang sama. 5. Data yang telah diterima kemudian ditampilkan pada komputer pengawas/pe-ngamat dengan tampilan Visual Basic.

Gambar 8. Diagram blok sistim III.2 GPS Receiver, Argent Data Sytem (AGS-GM1) GPS receiver yang digunakan pada sistem adalah GPS Argent Data System (AGS-GM1). GPS receiver ini sudah dilengkapi oleh antena internal, sehingga tidak diperlukan antena eksternal untuk menguatkan penerimaan sinyal GPS receiver. GPS ini juga memiliki clock internal dan sensitivitas yang tinggi serta memiliki kabel serial DB9 yang memungkinkan koneksi langsung ke perangkat dengan 5 volt power pada pin 4. Pin Tx GPS receiver ini dikoneksikan pada pin 8 maxim232 kemudian pin 9 maxim 232 dikoneksikan pada pin 14(RXD atau PD0) pada mikrokontroler ATMega 16. Sensitivity : -159 dBm typical Accuracy : <10 meters 2D RMS, <7 meters WAAS corrected, time to 1 microsecond Datum : WGS84 Acquisition Rate : 1 sechot start, 42 sec cold start Dynamic Limits : <18.000 meters, <1000 knots, <4G acceleration Power Supply : 5 VDC + / - 5%, 80 mA max, 55 mA typical Interface : NMEA-0183 at 4800 baud, optional SiRF binary NMEA Messages : GGA, GSA, GSV, RMC, and optionally VTG, GLL, and

Weight

ZDA : 85 grams

III. 3 Sensor – Sensor III. 3. 1 Sensor Jarak Ultrasonik (PING) Pada Gambar 9 ditunjukkan gambar alokasi pin-pin pada sensor PING. Sensor PING mempunyai tiga buah pin yang digunakan sebagai pin ground, pin

34


tegangan 5 Vdc, dan pin sinyal. Pin-pin ini dapat langsung digunakan. Pin ground dan pin tegangan 5 Vdc dihubungkan ke sumber tegangan, sedangkan pin sinyal dihubungkan ke pengontrol mikro Pin A0.

Gambar 9. Alokasi Pin Sensor PING Pada Gambar 10 ditunjukkan program yang dibuat untuk menggunakan sensor PING. Program ini dibuat berdasarkan cara kerja sensor PING. Kecepatan gelombang ultrasonik yang dipancarkan sama dengan kecepatan suara yaitu 344 m/s pada keadaan suhu ruangan.

Gambar 10. Diagram Alir Program Penggunaan Sensor PING III. 3. 2 Sensor PIR (KC7783R) Sensor PIR mempunyai tiga buah pin yang digunakan sebagai pin ground, pin tegangan 5 Vdc, dan pin sinyal. Pin-pin ini dapat langsung digunakan. Pin ground dan pin tegangan 5 Vdc dihubungkan ke sumber tegangan, sedangkan pin sinyal dihubungkan ke pengontrol mikro Pin A1.

35


Gambar 11.b. Alokasi Pin Sensor PIR KC7783R Gambar 11.a. PIR KC7783R Program ini dibuat berdasarkan cara kerja sensor PIR.

Gambar 12. Diagram alir Program Penggunaan Sensor PIR III.4 Pengontrol Pada pengontrol mikro ATmega16, digunakan sumber clock kristal (Q1) dengan frekuensi 11.0592 MHz, kapasitor dengan nilai antara 20 pF – 22 pF pada kakikaki kristal (C1 dan C2). Konfigurasi pengontrol mikro : Pin A0 digunakan sebagai pengontrol sensor PING untuk menghitung jarak. Pin A1 digunakan sebagai pengontrol sensor PIR untuk mendeteksi tubuh manusia. Pin B1 digunakan sebagai pengontrol motor servo. Pin C0-C7 digunakan untuk LCD. Pin D0 digunakan sebagai komunikasi Tx GPS ke Rx mikro. Pin D1 digunakan sebagai komunikasi Tx mikro ke Rx modul RF KYL-1020U.

36


Gambar 13. Skematik Pengontrol Berbasis Mikro ATmega16 3 4. 1 Perancangan Software

Gambar 14. Diagram alir program ATMEGA16

37


Gambar 15. Subprogram Baca Sensor

Gambar 16. Subprogram Servo, Jarak, dan PIR

Gambar 17. Diagram alir program Visual Basic III. 5 Modul RF KYL-1029U Modul RF yang digunakan pada sistem adalah modul RF KYL-1020U.

38


RF power Receiving current Transmitting current Sleep current Power supply Receiving sensitivity Size Range

: ≤ 50mW/17dBm : < 25mA : < 55mA : < 20µA : DC 5V or 3,3V : -115dBm (@9600 bps) -120dBm (@1200 bps) : 47mm x 26mm x 10mm (Tanpa port antena) : ≤ 0,8Km (BER=10-3 @9600 bps, bila antena 2m diatas permukaan tanah pada daerah terbuka) ≤ 1Km (BER=10-3 @1200 bps, bila antena is 2m diataspermukaan tanah pada daerah terbuka)

Gambar 18. Modul RF KYL-1020U IV. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA Dilakukan 5 jenis pengujian, yaitu : 1. Sensor jarak ultrasonic (PING) 2. Sensor PIR 3. GPS Argent Data 4. Pengujian perangkat lunak Visual Basic 5. Pengujian alat secara keseluruhan IV. 1 Sensor Jarak Ultrasonik (PING) Sensor jarak yang digunakan adalah parallax PING (#28015). Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui respon sensor terhadap jarak dengan objek yang ada didepannya. Pengujian dilakukan tiga kali dengan meletakkan sebuah objek dengan ukuran 35 cm X 26 cm X 5 cm yang diletakkan di depan sensor dengan posisi berdiri dan dengan sudut arah kemiringan berbeda-beda terhadap garis normal sensor/alat. Tabel 2. Pengujian ke-I. Sensor PING Berdasarkan Jarak dan Sudut arah Jarak acuan/sebenarSudut(o) nya(cm): terhadap garis normal alat 00 100

0

50

3 3

50 50

100

150

200

250

Hasil Pengukuran Jarak (cm) 100 148 197 248 97 147 196 246

300

>300

299 299

349 346

39


200 300

3 3

50 370

100 370

148 370

197 370

248 370

370 370

370 370

Tabel 3. Pengujian ke-II Sensor PING Berdasarkan Jarak dan Sudut Jarak acuan/sebenarSudut(o) nya(cm): terhadap garis normal alat 00 100 200 300

0

50

3 3 3 3

50 50 50 370

100 150 200 250 Hasil Pengukuran Jarak (cm) 100 149 197 249 99 149 197 246 99 148 198 247 370 370 370 370

300

>300

297 297 370 370

350 370 370 370

Tabel 4. Pengujian ke-III Sensor PING Berdasarkan Jarak dan Sudut Jarak acuan/sebenarSudut(o) nya(cm): terhadap garis normal alat

0

00 100 200 300

3 3 3 3

50 100 150 200 250 Hasil Pengukuran Jarak (cm) 50 100 149 198 248 49 100 150 197 246 50 99 148 198 247 370 370 370 370 370

300

>300

298 297 370 370

350 370 370 370

Dari hasil pengujian sensor, dapat dilihat bahwa pengukuran jarak yang dilakukan sensor berbeda 1-3 cm dengan jarak yang menjadi acuan saat pengujian, hal ini disebabkan oleh ketidak mampuan sensor dan ketepatan dalam meletakkan objek saat pengukuran yang kurang tepat. Pada pengujian 00, sensor dapat mengukur sampai jarak maksimal yg diujikan. Demikian juga pada 100, sensor hanya gagal saat pengukuran jarak 350cm. Pada 200, sensor mulai gagal melakukan pengukuran pada jarak 300cm; dan pada 300, sensor sudah tidak mampu lagi mengukur pada jarak 50cm. Ketidak mampuan sensor mendeteksi gelombang yang dipantulkan objek menjadi sebab kegagalan sensor mengukur pada 300. Dapat disimpulkan bahwa sensor dapat bekerja maksimal pada jarak 0-3 m pada sudut kerja 00 s/d mendekati sudut 300. IV. 2 Sensor PIR Sensor PIR yang digunakan adalah KC7783R. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui respon sensor terhadap pergerakan tubuh manusia yang terdeteksi. Pengujian dilakukan dengan mendeteksi seorang manusia yang berada di depan sensor dengan jarak dan sudut yang berbeda. Jarak pengukuran dimulai dari jarak 1 m sampai 3,5 m dengan peningkatan 50 cm, sedangkan besar sudut yang diuji dimulai dari 00 sampai dengan 300 dengan peningkatan 100. Tabel 5. Pengujian I. Sensor PIR Berdasarkan jarak dan sudut. Jarak(cm) Sudut(o)

40

0

50

100 150 200 250 300 Hasil Deteksi Sensor PIR

>300

Purwarupa Penampil Lokasi Manusia Menggunakan GPS dengan Koordinat Lintang-Bujur (Supartono Soediatno, Dirgantara Rahadian, Eko Kurniawan Gufron) 00 100 200 300

1 1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 0

1 1 1 0

1 1 1 0

1 1 0 0

1 1 0 0

1 1 0 0

Tabel 6. Pengujian II. Sensor PIR Berdasarkan jarak dan sudut. Jarak(cm) Sudut(o) 00 100 200 300

0

50

1 1 1 1

1 1 1 1

100 150 200 250 300 Hasil Deteksi Sensor PIR 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0

>300 1 0 0 0

Tabel 7. Pengujian III. Sensor PIR Berdasarkan jarak dan sudut. Jarak(cm) Sudut(o) 00 100 200 300

Keterangan :

0

50

1 1 1 1

1 1 1 1

100 150 200 250 Hasil Deteksi Sensor PIR 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0

300

>300

1 0 0 0

1 0 0 0

1 = sensor mendeteksi keberadaan manusia 0 = sensor tidak mendeteksi keberadaan manusia Besaran sudut = (o) ; terhadap garis normal alat

Dari pengujian sensor, dapat dilihat bahwa sensor mampu mendeteksi objek tubuh manusia sampai jarak maksimal pada 00. Pada 100 sensor mulai tidak mampu mendeteksi pada jarak 3 m. Pada 200 sensor tidak mampu mendeteksi pada jarak 2 m. Pada 300 sensor mulai tidak mampu mendeteksi pada jarak 1 m. Dapat disimpulkan bahwa sensor mampu bekerja maksimal apabila objek berada tepat didepan sensor, semakin besar sudut yang terbentuk antara sensor dan objek, semakin besar juga kemungkinan objek gagal terdeteksi oleh sensor. IV. 3 GPS Argent Data GPS receiver yang digunakan pada sistem adalah GPS Argent Data. Pengujian dilakukan dengan mengkoneksikan keluaran port serial GPS dengan port com 1 pada PC atau laptop. GPS argent data diletakkan di tempat terbuka agar mendapatkan sinyal-sinyal dari satelit GPS. Untuk dapat mengetahui keluaran dari GPS Argent Data yaitu dengan menggunakan program Hyper Terminal pada PC atau laptop. Namun, program Hyper Terminal harus diset terlebih dahulu port com dan baudrate-nya. Port com diset pada com 1 dan baudrate diset pada 4800bps. Setelah dilakukan pengujian didapatkan hasil seperti pada gambar 19. 7

41


Gambar 19. Data Keluaran GPS Argent Data Jika dilihat dari hasil pengujian GPS Argent Data dapat dipastikan GPS tersebut berfungsi dengan baik. Terlihat data keluaran yang digunakan adalah protokol NMEA 0183 dan status data dalam kondisi valid. IV. 4 Pengujian Perangkat Lunak Visual Basic Pengujian tampilan pada laptop penerima, dapat dilakukan dengan menjalankan program yang telah dibuat pada Visual Basic. Kemudian dengan menekan tombol “connect”, prototype alat akan dapat menerima sinyal untuk mulai mengirimkan data. Prototype alat dijalankan dan mengirimkan data, kemudian dapat dilihat apakah data yang dikirim tersebut akan tertampil di program Visual Basic yang telah dibuat.

42


Gambar 20. Tampilan Bagian Penerima dengan Data Lengkap IV. 5 Pengujian Sistem Pengujian sistem dilakukan setelah melakukan pengujian pada prototype, pengiriman data, dan bagian penerima. Pada Pengujian sistem, prototype diletakkan terpisah dengan bagian penerima, kedua bagian ini saling terhubung dengan komunikasi radio sebagai media pengiriman data dari prototype ke bagian penerima. Sumber tegangan prototype berasal dari 4 buah baterai yang diserialkan. Bagian penerima berada dilokasi berbeda selama jaringan radio yang digunakan masih dapat menjangkau. Proses pengujian sistem meliputi tahap-tahap sebagai berikut. 1. “Switch On” prototype dan biarkan sistem menyapu daerah didepannya. 2. Pada bagian penerima, “RUN” kan software pada Visual Basic. 3. Set COM dan Boudrate yang digunakan kemudian tekan tombol “APPLY SETTING” agar setting yang baru tersimpan (setting default sistem adalah COM 1 dengan Boudrate 4800), kemudian tekan tombol “Connect” pada bagian penerima agar dapat menerima data dari prototype. 4. Secara terus menerus data akan dikirimkan dan tersimpan dalam log. Jika sistem belum mendeteksi keberadaan manusia yang berada dalam jangkauan sistem, maka data yang dikirim hanya data PING, PIR, dan sudut servo saja. Jika manusia terdeteksi dalam jangkauan sistem, data yang dikirim akan lengkap. 5. Jika ingin menyimpan data pada log tekan tombol “SAVE LOG”.

43


6. Untuk mengakhiri penerimaan data tekan tombol “Disconnect”, dan jika ingin mengakhiri sistem tekan tombol “EXIT”. 7. Pada bagian prototype untuk menghentikan sistem “Switch Off” saklar. Setelah proses pengujian yang dilakukan terhadap sistem, berikut adalah tampilan pada penerima.

Gambar 22. Tampilan Hasil Pengujian IV. 6 Analisa Hasil Pengujian Sistem Pengujian sistem dilakukan sebanyak 10 kali. Pengujian dilakukan di jl. Prof.eyckman. Berdasarkan hasil pengujian tersebut terlihat bahwa sistem bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Terjadi beberapa kesalahan minor saat pengujian sistem, karena komponen yang digunakan , seperti sensor, adalah komponen dengan kualitas standar, sehingga data yang didapat kurang akurat . Tabel 8. Data Hasil Pengujian N o

Data Serial Jarak PING (cm)

PIR (0/1)

1

022

2

Lokasi

Lintang Selatan

N/ S

Bujur Timur

W /E

Sudut Servo

1

653.6688

S

10736.1128

E

110

010

1

653.6651

S

10736.1033

E

110

3

179

1

653.6866

S

10736.0960

E

080

4

020

1

653.6918

S

10736.0937

E

000

5

012

1

653.7098

S

10736.0920

E

030

6

370

1

44

070

Jl. Prof. Eyckman Di depan rumah Bundaran di depan rumah Kebun bambu Kebun bambu Depan kantor Tanah kosong

Ga mb ar

Google map Lintang Selatan

Bujur Timur

4.6

-6.8943

107.6018

4.7

-6.8944

107.6018

4.8

-6.8946

107.6017

4.9

-6.8946

107.6017

4.1 4.1 1

-6.8950

107.6016

-6.8954

107.6017


7

007

1

653.7212

S

10736.1070

E

010

8

016

1

653.7370

S

10736.0908

E

090

9

019

1

653.7362

S

10736.0891

E

020

10

108

1

653.7328

S

10736.0874

E

170

Tanah kosong Di depan portal kompleks Di depan portal kompleks Di depan portal kompleks

4.1 2

-6.8954

107.6017

4.1 3

-6.8955

107.6015

4.1 4

-6.8955

107.6015

4.1 5

-6.8955

107.6015

Keakuratan pengambilan data pada Googlemap sebagai referensi titik untuk GPS dipengaruhi oleh keakuratan pengamat dalam meletakkan titik koordinat yang ada, sehingga masih ada kemungkinan meleset dari data yang diperoleh GPS. Diketahui bahwa keliling lingkaran adalah 3600, dan bumi dapat diandaikan sebagai bola. Dengan asumsi jari-jari bumi di khatulistiwa 6378 km, sehingga kelilingnya menjadi 40.090,28571 km, sehingga 10 (derajat) untuk lintang/bujur sebesar 111,36190 km. Dimana 10 sama dengan 60’ (menit), 1’ untuk lintang/bujur sebesar 1856,031746 km. Tabel 9. Koordinat Lintang (Selatan) Lintang (S) (o)

GPS 6.536688 6.536651 6.536866 6.536918 6.537098 6.537212 6.53737 6.537362 6.537328

Googlemap 6.894336 6.894464 6.894674 6.894674 6.895097 6.895409 6.895409 6.895582 6.895582 6.895582

Selisih 0.357648 0.357813 0.357808 0.357756 0.357999 0.358197 0.358212 0.35822 0.358254

Menit 21.45888 21.46878 21.46848 21.46536 21.47994 0 21.49182 21.49272 21.4932 21.49524

GPS - Googlemap Skala Goolemap1:20(m) 7.15296 7.15626 7.15616 7.15512 7.15998 0 7.16394 7.16424 7.1644 7.16508

Gambar 23. Perbandingan Data Koordinat Lintang

45


Tabel 10. Koordinat Bujur (Timur) Bujur(E) GPS

Googlemap

Selisih

GPS – Goolemap Skala Googlemap 1:20 (m)

Menit

107.3611

107.601887

0.240759

14.44554

4.81518

107.361

107.601844

0.240811

14.44866

4.81622

107.361

107.60171

0.24075

14.445

4.815

107.3609

107.60171

0.240773

14.44638

4.81546

107.3609

107.601632

0.240712

14.44272

4.81424

0

0

107.601747 107.3611

107.601747

0.240677

14.44062

4.81354

107.3609

107.601538

0.24063

14.4378

4.8126

107.3609

107.601538

0.240647

14.43882

4.81294

107.3609

107.601538

0.240664

14.43984

4.81328

Gambar 24. Perbandingan Data Koordinat Bujur Dari Tabel 9 dan Tabel 10, dapat dilihat bahwa tingkat perbedaan GPS terhadap Googlemap adalah sekitar 7.1 m untuk koordinat lintang, dan 4.8 m untuk koordinat bujur. perbedaan tersebut berada dalam toleransi keakuratan GPS yang digunakan, yaitu 10 m. V. PENUTUP V.1 Simpulan Setelah dilakukan pengujian pada sistem, alat bekerja dengan tingkat perbedaan deteksi yang didapat GPS terhadap Googlemap adalah sekitar 7.1 m untuk koordinat lintang, dan 4.8 m untuk koordinat bujur, dan baru mengirimkan koordinat apabila syarat sistem terpenuhi, yaitu apabila telah mendeteksi objek dan berada dalam jarak 3 m. V.2. Saran Untuk pengembangan berikutnya, komponen yang digunakan dapat disesuaikan dengan kondisi lingkungan, baik untuk indoor maupun outdoor. Untuk kondisi outdoor, sensor PIR yang digunakan dapat diganti dengan sensor outdoor

46


PIR (AL-02-10). Sedangkan untuk kondisi indoor, GPS yang digunakan dapat diganti dengan CW25 GPS receiver atau modul GPS receiver yang memiliki teknologi u-box’ SuperSense didalamnya.

DAFTAR PUSTAKA [And08] Andrianto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA 16 Menggunakan Bahasa C (Code Vision AVR). Bandung : Informatika. [Pin06] PING)))TM Ultrasonic Distance Sensor (#28015) • v1.3 6/13/2006.Parallax, Inc. Available: http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/28015-PING-v1.3.pdf. Accesed: 23/06/2010. [Pir10] PIR (Passive Infrared Receiver) KC7783R-Co Media, Copyrights © 2010, DigiWare. Available: http://www.datasheetarchive.com/KC7783R-datasheet.html. Accesed: 24/06/2010. [Pra10] Pratama, Indra, ST. 2010. Sistem Pelacakan Keberadaan LokasiI Kendaraan Berbasis Mikrokontroler ATMEGA16 MELALUI LAYANAN SMS. Bandung : Universitas Kristen Maranatha. [Suf09] Sufendi, ST. 2009. Realisas Robot Pemadam Api Divisi Expert Single KRCI-2009. Bandung : Universitas Kristen Maranatha.

47

Purwarupa Penampil Lokasi Manusia Menggunakan GPS dengan Koordinat Lintang-Bujur

Recommend Documents