RANCANG BANGUN OBDH (ON BOARD DATA HANDLING) PADA ITS-SAT BERBASIS MIKROKONTROLER Erick S. Lumban Raja, Eko Setijadi, Rudy Dikairono Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Surabaya – 60111 E-mail:
[email protected],
[email protected],
[email protected] Abstrak - Suatu sistem satelit tidak dapat bekerja secara optimal apabila di dalamnya tidak terdapat pengendali keseluruhan proses pada satelit. Penggunaan mikrokontroler sebagai On Board Data Handling (OBDH) pada satelit memungkinkan untuk komunikasi antar sub sistem pada satelit dapat bekerja secara maksimal dan keseluruhan proses pada satelit dapat dikendalikan dengan baik. Dalam Tugas Akhir ini, dibuat suatu desain OBDH pada Satelit ITS (ITS-Sat) berbasis mikrokontroler yang bertugas sebagai monitoring suhu pada satelit dan kondisi power (baterai) dengan cara melakukan komunikasi dengan sub sistem pada satelit diantaranya sensor suhu dan kontrol power. Komunikasi dengan sensor suhu dan power sub sistem memungkinkan OBDH dapat memberikan informasi suhu serta kondisi sumber daya (baterai) pada satelit saat itu ke ground station. Kata Kunci : OBDH, mikrokontroler, sensor suhu, power sub sistem
I. PENDAHULUAN Satelit sebagai salah satu media transmisi dalam telekomunikasi saat ini telah berkembang pesat dan banyak diterapkan untuk memenuhi berbagai keperluan. Aplikasi dari teknologi satelit telah banyak digunakan dalam segala bidang termasuk di dalamnya bidang ekonomi, kesehatan, meteorologi, pertambangan, pertanian, industri, pendidikan (IPTEK) dan juga di bidang militer. Hal ini dikarenakan teknologi satelit memiliki banyak kelebihan dibanding media transmisi yang lain. Salah satunya adalah untuk sistem komunikasi yang mencakup daerah yang luas. Saat ini perkembangan satelit mikro di Indonesia sudah cukup maju, dibuktikan dengan pembuatan satelit nano IiNUSAT (Indonesian Inter University Satellite), yaitu hasil proyek konsorsium INSPIRE (Indonesian Nano Satellite Platform Initiative for Research and Education) yang terdiri dari 6 perguruan tinggi UI, UGM, ITB, ITS, PENS, IT Telkom dan 1 institusi LAPAN. Namun, untuk satelit piko masih sedikit berkembang di Indonesia, dan pada komunitas satelit ITS sendiri telah sampai pada proyek pembuatan satelit piko, yang dinamakan ITS Satelit (ITS-Sat). ITS-Sat yang merupakan satelit piko memiliki fungsi yang sama seperti satelit lainnya, yaitu sebagai media komunikasi yang dapat mencakup sebagian besar permukaan bumi. Untuk merancang ITS-Sat diperlukan suatu sistem komunikasi yang terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software), yang kemudian
diintegrasikan dengan Ground Station. Salah satu perangkat keras dari perancangan ITS-Sat ini yaitu mikrokontroler yang kemudian diprogram sebagai On Board Data Handling (OBDH) pada perangkat ITS-Sat. Setiap proses yang terjadi pada satelit akan dikendalikan oleh OBDH atau On Board Computer (OBC) atau Command and Data Handling System (CDHS) dengan cara berkomunikasi dengan sub sistem yang terdapat pada satelit. II. TINJAUAN PUSTAKA A.
Sistem Komunikasi Satelit Sistem komunikasi satelit merupakan sistem komunikasi radio dengan satelit sebagai stasiun pengulang. Arsitektur suatu sistem komunikasi satelit terdiri atas dua bagian, yaitu: bagian bumi (ground segment) dan bagian angkasa (space segment). Bagian bumi terdiri dari beberapa stasiun bumi atau VSAT (Very Small Aperture Terminal) yang berfungsi sebagai stasiun bumi pengirim dan stasiun bumi penerima, sedangkan bagian angkasa berupa satelit yang menerima sinyal yang dipancarkan dari stasiun bumi pengirim, menguatkan, mengubah frekuensi dan mengirimkan sinyal tersebut ke stasiun bumi penerima.
Gambar 1. Arsitektur komunikasi satelit
Sesuai dengan ketinggian orbitnya, sistem komunikasi satelit terdiri dari tiga jenis orbit, yaitu: 1. LEO (Low Earth Orbit) pada ketinggian 500 km sampai dengan 2.000 km. 2. MEO (Medium Earth Orbit) pada ketinggian 5.000 km sampai dengan 20.000 km. 3. GEO (Geosynchronous Earth Orbit) pada ketinggian 35.786 km.
Dalam link komunikasi satelit terdapat dua lintasan utama, yaitu uplink dan downlink. Uplink adalah lintasan dimana sinyal RF dipancarkan dari stasiun bumi ke satelit. Sedangkan downlink adalah lintasan dimana sinyal RF dipancarkan dari satelit ke stasiun bumi. On Board Data Handling (OBDH) Satelit OBDH merupakan komponen satelit yang sangat penting dimana pemprosesan data dan perintah (command) terjadi pada sub sistem ini. Tanpa OBDH, sub sistem lainnya yang ada pada satelit tidak akan dapat saling berkomunikasi satu sama lain dan juga tidak bisa mendownload atau upload data dari dan ke satelit. OBDH terdiri dari beberapa subsistem : 1. Sub sistem komunikasi (TTC-Telemetry and Telecommand) Telemetri berfungsi untuk melaporkan keadaan sub sistem on board pada satelit ke stasiun bumi, dimana terdiri dari berbagai macam sensor elektronik untuk pengukuran temperatur, level radiasi, power suplai dan karakteristik lainnya menggunakan sensor analog maupun digital, dimana data sensor akan diubah ke sinyal digital dan dimodulasi pada sisi transmiter, kemudian mengirim informasi ini ke stasiun bumi untuk direkam, di catat atau di monitor setiap waktu. Sedangkan telecommand digunakan untuk mengontrol satelit berdasarkan command atau perintah dari stasiun bumi seperti sebagai kontrol terhadap payload dan untuk komunikasi satelit dengan stasiun bumi. 2. Sub sistem ADCS (Attitude Determination and Control System) Berfungsi untuk penentuam posisi ketinggian dan pengontrolan perilaku satelit dalam orbit. 3. Sub sistem power (EPS-Electronic Power Subsystem) Berfungsi untuk pengaturan distribusi dan suplai daya ke sub sistem satelit, pengembangan sub sistem daya serta monitoring daya. 4. Sub sistem payload Digunakan untuk pengembangan muatan satelit berbagai misi misal telekomunikasi, ilmiah, penginderaan jarak jauh/kamera, observasi bumi, navigasi, lingkungan antariksa dll.
C.
Arduino Mega2560[5]
B.
Gambar 2. Blok Diagram OBDH
Gambar 3. Arduino Mega2560
Arduino Mega2560 adalah board mikrokontroler berbasis ATMega2560. Mempunyai 54 pin digital input/output (yang mana 14 pin diantaranya dapat digunakan sebagai PWM output), 16 pin analog input, 4 pin UARTs (port serial), 16 MHz crystal oscillator, koneksi USB, jack power, ICSP header dan tombol reset. Juga tersusun dari pendukung kebutuhan mikrokontroler, mudah terhubung dengan komputer melalui kabel USB serta koneksi power dengan AC ke DC adaptor atau baterai untuk memulainya. Pengisian program atau upload sketch dapat dilakukan dengan menggunakan koneksi USB. Tabel 1. Fitur Arduino Mega2560
Mikrokontroler Tegangan Operasi Tegangan Input (recommended) Tegangan Input (limits) Pin Digital I/O Pin Analog Input Arus DC per I/O Pin Arus DC untuk Pin 3.3V Flash Memory SRAM EEPROM Clock Speed Koneksi Antarmuka D.
ATmega2560 5V 7-9V 6-20V 54 (termasuk 14 pin PWM output) 16 40 mA 50 mA 256 KB ( 8 KB untuk bootloader) 8 KB 4 KB 16 MHz USB UART TTL, I2C, SPI, USB
LM 35[4]
(a)
(b)
Gambar 4. Bentuk fisik LM35 (a) tampak bawah, (b) tampak depan
VoutLM35 = Suhu x 10 mV
(1)
4.
B.
Desain Rancangan Hardware Berdasarkan konsep yang telah dijabarkan pada sub bab 3.1 di atas, maka selanjutnya dapat dirancang perangkat keras sistem antarmuka dengan menggunakan mikrokontroller AVR ATMega2560 yang secara umum telah dijelaskan pada bab 2. Simulasi Sensor Suhu Sub Sistem Sebelum tahap perancangan hardware dilaksanakan terlebih dahulu dibuat simulasi sensor suhu sub sistem menggunakan software Proteus, yang mana berguna untuk memudahkan dalam perancangan hardware nantinya. Dalam simulasi ini disusun rangkaian dengan komponen seperti gambar 3.2.
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai tahap-tahap perancangan sistem OBDH pada ITS-Sat beserta sub sistemnya yang berupa sensor suhu sub sistem dan kontrol power sub sistem yang terdiri dari perancangan perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunaknya (software).
U1 30
X1
34 33
CRYSTAL
C2
LCD1 LM016L
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 7 8 9 10 11 12 13 14
VSS VDD VEE
RS RW E 4 5 6
U3(V+) U3(POS IP) V=-0.0991102 2
3 6 2
R8 LM35 100k
4 1 5
3
741
R8(1)
R2
2k
8k
RV2(2)
U1(AREF)
U4
RV2
7
R9
PG0/WR PG1/RD PG2/ALE PG3/TOSC2 PG4/TOSC1 PG5/OC0B PH0/RXD2 PH1/TXD2 PH2/XCK2 PH3/OC4A PH4/OC4B PH5/OC4C PH6/OC2B PH7/T4
PJ0/RXD3/PCINT9 PJ1/TXD3/PCINT10 PJ2/XCK3/PCINT11 PJ3/PCINT12 PJ4/PCINT13 PJ5/PCINT14 PJ6/PCINT15 PJ7
PK0/ADC8/PCINT16 PK1/ADC9/PCINT17 PK2/ADC10/PCINT18 PK3/ADC11/PCINT19 PK4/ADC12/PCINT20 PK5/ADC13/PCINT21 PK6/ADC14/PCINT22 PE0/RXD0/PCINT8/PDI PK7/ADC15/PCINT23 PE1/TXD0/PDO PE2/XCK0/AIN0 PL0/ICP4 PE3/OC3A/AIN1 PL1/ICP5 PE4/OC3B/INT4 PL2/T5 PE5/OC3C/INT5 PL3/OC5A PE6/T3/INT6 PL4/OC5B PE7/ICP3/CLKO/INT7 PL5/OC5C PL6 AREF PL7 AVCC
98 100
3
1k
97 96 95 94 93 92 91 90 51 52 70 28 29 1 12 13 14 15 16 17 18 27 63 64 65 66 67 68 69 79 89 88 87 86 85 84 83 82 35 36 37 38 39 40 41 42
ATMEGA2560
6 2
RV3(1) V=1.00819
4 1 5
50%
R7 1k
Gambaran umum blok diagram OBDH dari ITS-Sat : 1. Pada bagian-bagian sub sistem ITS-Sat, akan diambil pada titik-titik yang mengandung informasi/data sebagai input pada sistem mikrokontroler. 2. Sistem mikrokontroler akan melakukan pengolahan data untuk menghasilkan output data berupa tampilan informasi tiap-tiap sub sistem ITS-Sat. Misal untuk tampilan informasi ini bisa menggunakan media layar komputer atau laptop dengan melakukan komunikasi serial antara mikrokontroler dengan laptop tersebut menggunakan jendela hyperterminal. 3. Output dari sistem mikrokontroler juga akan dikirim secara serial melalui media komunikasi dalam hal ini telemetry sub sistem untuk ditransmisikan ke ground station. Untuk perancangan OBDH ini belum membahas sampai transmisi ke sub sistem tersebut.
PD0/SCL/INT0 PD1/SDA/INT1 PD2/RXD1/INT2 PD3/TXD1/INT3 PD4/ICP1 PD5/XCK1 PD6/T1 PD7/T0
2 3 4 5 6 7 8 9
U4(V+)
R1
PC0/A8 PC1/A9 PC2/A10 PC3/A11 PC4/A12 PC5/A13 PC6/A14 PC7/A15
U3(OP) V=-0.489522 43 44 45 46 47 48 49 50
U3
7
-10.0
VOUT
PB0/SS/PCINT0 PB1/SCK/PCINT1 PB2/MOSI/PCINT2 PB3/MISO/PCINT3 PB4/OC2A/PCINT4 PB5/OC1A/PCINT5 PB6/OC1B/PCINT6 PB7/OC0A/OC1C/PCINT7
53 54 55 56 57 58 59 60
U2
1
PA0/AD0 PA1/AD1 PA2/AD2 PA3/AD3 PA4/AD4 PA5/AD5 PA6/AD6 PA7/AD7
19 20 21 22 23 24 25 26
U2(+VS)
PF0/ADC0 PF1/ADC1 PF2/ADC2 PF3/ADC3 PF4/ADC4/TCK PF5/ADC5/TMS PF6/ADC6/TDO PF7/ADC7/TDI
XTAL1 XTAL2
78 77 76 75 74 73 72 71
22p
A.
Gambar 5. Blok diagram OBDH ITS-Sat
RESET
22p
1 2 3
Konsep dan Spesifikasi Sistem OBDH pada ITS-Sat ini dirancang agar dapat berfungsi sebagai penerima, pemproses dan penyimpan data yang diterima dari beberapa sub-sistem satelit seperti TX sub sistem, RX sub sistem, power sub sistem dan sensor suhu.
RV1
C1
1k
741
R6 2k
RV3
Gambar 6. Simulasi sensor suhu pada Proteus 1k
Hardware Sensor Suhu Sub Sistem Untuk perancangan hardware sensor suhu ini dibutuhkan beberapa komponen dengan rangkaian berikut :
Gambar 7. Schematic sensor suhu pada Eagle
50%
III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
Pada perancangan OBDH ini menggunakan asumsi bahwa aliran data yang berasal dari sub sistem ITS-Sat adalah ideal dalam arti memenuhi spesifikasi data digital dan bebas dari noise pada transmisi data.
60%
Spesifikasi LM35 : Dapat dikalibrasi langsung dalam celcius Faktor skala yang linier antara tegangan dan suhu yaitu 10 mVolt/ºC Ketepatan akurasi sebesar 0,5 ºC pada suhu 25 ºC . Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. Self heating yang rendah yaitu kurang dari 0,08 ºC pada udara diam. Impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 Ω untuk arus beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
1k
Dengan menggunakan software Eagle, layout PCB dapat dibuat dengan menyesuaikan gambar rangkaian yang telah disusun seperti simulasi proteus pada gambar 6.
Gambar 8. Sensor suhu sub sistem
Simulasi Kontrol Power Sub Sistem Sama seperti simulasi sensor suhu, simulasi kontrol power sub sistem menggunakan software Proteus dibuat terlebih dahulu guna memudahkan pada saat perancangan hardware selanjutnya.
U1 30
22p
X1
34 33
CRYSTAL
C2
78 77 76 75 74 73 72 71
22p
LCD1
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
RS RW E
19 20 21 22 23 24 25 26
7 8 9 10 11 12 13 14
4 5 6
1 2 3
VSS VDD VEE
LM016L
53 54 55 56 57 58 59 60 43 44 45 46 47 48 49 50
U1(AREF)
2 3 4 5 6 7 8 9 98 100
RV1(2)
RESET
PF0/ADC0 PF1/ADC1 PF2/ADC2 PF3/ADC3 PF4/ADC4/TCK PF5/ADC5/TMS PF6/ADC6/TDO PF7/ADC7/TDI
XTAL1 XTAL2 PA0/AD0 PA1/AD1 PA2/AD2 PA3/AD3 PA4/AD4 PA5/AD5 PA6/AD6 PA7/AD7 PB0/SS/PCINT0 PB1/SCK/PCINT1 PB2/MOSI/PCINT2 PB3/MISO/PCINT3 PB4/OC2A/PCINT4 PB5/OC1A/PCINT5 PB6/OC1B/PCINT6 PB7/OC0A/OC1C/PCINT7 PC0/A8 PC1/A9 PC2/A10 PC3/A11 PC4/A12 PC5/A13 PC6/A14 PC7/A15 PD0/SCL/INT0 PD1/SDA/INT1 PD2/RXD1/INT2 PD3/TXD1/INT3 PD4/ICP1 PD5/XCK1 PD6/T1 PD7/T0
PG0/WR PG1/RD PG2/ALE PG3/TOSC2 PG4/TOSC1 PG5/OC0B PH0/RXD2 PH1/TXD2 PH2/XCK2 PH3/OC4A PH4/OC4B PH5/OC4C PH6/OC2B PH7/T4
PJ0/RXD3/PCINT9 PJ1/TXD3/PCINT10 PJ2/XCK3/PCINT11 PJ3/PCINT12 PJ4/PCINT13 PJ5/PCINT14 PJ6/PCINT15 PJ7
PK0/ADC8/PCINT16 PK1/ADC9/PCINT17 PK2/ADC10/PCINT18 PK3/ADC11/PCINT19 PK4/ADC12/PCINT20 PK5/ADC13/PCINT21 PK6/ADC14/PCINT22 PE0/RXD0/PCINT8/PDI PK7/ADC15/PCINT23 PE1/TXD0/PDO PE2/XCK0/AIN0 PL0/ICP4 PE3/OC3A/AIN1 PL1/ICP5 PE4/OC3B/INT4 PL2/T5 PE5/OC3C/INT5 PL3/OC5A PE6/T3/INT6 PL4/OC5B PE7/ICP3/CLKO/INT7 PL5/OC5C PL6 AREF PL7 AVCC
97 96 95 94 93 92 91 90 51 52 70 28 29 1
RV1
1k
12 13 14 15 16 17 18 27 63 64 65 66 67 68 69 79 89 88 87 86 85 84 83 82 35 36 37 38 39 40 41 42
ATMEGA2560
Gambar 9. Simulasi power sub sistem pada Proteus
Hardware Kontrol Power Sub Sistem Untuk perancangan hardware power sub sistem ini dibutuhkan beberapa komponen dengan gambar rangkaian sebagai berikut :
Gambar 10. Schematic power sistem pada Eagle
Gambar 9. Power sub sistem
Implementasi dan Desain Software Berdasarkan simulasi yang telah dijelaskan pada sub bab 3.2, selanjutnya dapat dirancang sistem perangkat lunak (software) yang menggunakan mikrokontroler AVR ATMega2560 untuk implementasi OBDH pada ITS-Sat sesuai spesifikasi yang telah ditentukan. Program Sensor Suhu Sub Sistem Pada perancangan program untuk sensor suhu menggunakan IC LM35 seperti yang dijelaskan pada sub bab 2.5, bahwa setiap kenaikan atau penurunan suhu per 1 °C maka tegangan keluarannya akan naik atau turun per 10 mV. Vout = suhu x 10 mV Suhu = 30 °C, maka di dapat Vout = 30 x 10 mV = 300 mV = 0,3 V Tegangan keluaran LM35 ini akan mendapat penguatan dari rangkain non inverting OP AMP CA3140 sebesar 5x. R1 = 2 KΩ R2 = 8 KΩ Vin = 0,3 V
85%
C1
C.
Vout =
𝑅1+𝑅2 𝑅1
Vin =
2+8 2
0,3 =
10 2
0,3 = 5 x 0,3 = 1,5 V
Dengan langkah yang sama maka di dapatkan Vout = -2 V pada suhu -40 °C dan Vout = 4 V pada suhu 80 °C. Sesuai teori bahwa ADC hanya dapat membaca tegangan masukan antara 0 V sampai 5 V, maka tegangan masukan bernilai negatif (Vout = -2 V) pada suhu -40 °C akan dibaca ADC sebagai tegangan bernilai nol (Vout = 0 V) sehingga akan menghasilkan keluaran yang sama pada suhu udara -40 °C sampai 0 °C yaitu Vout = 0 volt. Untuk mengatasi hal tersebut maka ditambahkan rangkaian adder/penjumlah sehingga tegangan keluaran yang tadinya 2 V pada suhu -40 °C menjadi 0 V dan terus naik secara berskala sesuai kenaikan suhu hingga mencapai Vout = 4 V pada suhu 80 °C. Sesuai langkah tersebut maka diperoleh range tegangan dari 0 V sampai 4 V untuk suhu mulai dari -40 °C sampai 80 °C. Dari penjelasan perhitungan ini dan bahasa pemrograman yang dimiliki Arduino Mega2560 maka dapat disusun program sensor suhu. Program Kontrol Power Sub Sistem Perancangan program kontrol power sub sistem pada ITS-Sat ini dibatasi hanya sebatas monitoring daya yang berkurang oleh pemakaian sub sistem lain yang terdapat pada ITS-Sat. Sesuai dengan perancangan hardware yang menggunakan 2 buah baterai CR2032 dengan suplai tegangan 3 V yang disusun seri untuk mendukung suplai daya pada beberapa sub sistem maka diperoleh tegangan keluaran Vout = 6 V pada kondisi baterai penuh. Dan sesuai teori bahwa ADC hanya dapat membaca tegangan masukan antara 0 V sampai 5 V, maka ditambahkan rangkaian pembagi tegangan pada baterai sehingga nantinya
akan diperoleh tegangan keluaran sebesar 0,5 x tegangan total baterai (6 volt, setelah disusun seri) yaitu 3 volt. Dari penjelasan ini dan bahasa pemrograman arduino maka dapat disusun program kontrol (monitoring) power. IV. PENGUJIAN DAN ANALISA Berdasarkan perancangan yang telah dilakukan pada bab 3, maka selanjutnya dapat dilakukan pengujian terhadap sistem OBDH dan sub sistem pendukungnya dengan skema seperti gambar berikut serta analisa dari hasil pengujian tersebut.
13 14 15 16 17 18 19 20 21
45 50 55 60 65 70 75 80 85
0,43 0,48 0,53 0,58 0,63 0,68 0,73 0,78 0,83
0,43 0,48 0,53 0,58 0,63 0,68 0,73 0,78 0,83
0,44 0,49 0,53 0,58 0,63 0,68 0,73 0,78 0,83
0,4333 0,4833 0,53 0,58 0,63 0,68 0,73 0,78 0,83
1.2
1
tegangan (volt)
0.8
Gambar 10. Blok diagram skema pengujian sistem
Keterangan gambar : 1. Pada pengujian ini, sensor suhu dan power monitor menghasilkan keluaran berupa tegangan yang dihubungkan dengan pin analog input pada OBDH dalam hal ini menggunakan Arduino Mega2560 yang sudah terhubung sebelumnya dengan PC/laptop. 2. Menjalankan program yang sudah diinputkan pada sistem OBDH/Arduino Mega2560. 3. Dengan fasilitas serial monitor yang terdapat pada IDE Arduino Mega2560, maka dapat ditampilkan hasil pengukuran suhu dan kondisi baterai pada saat itu di display PC/laptop. A.
Pengujian Sensor Suhu Pada tahap ini dilakukan pengujian board sensor suhu yang telah dirancang sesuai spesifikasi yang telah ditentukan yang sesuai dengan karakteristik satelit nano Delfi C3 yaitu dengan range suhu antara -40 °C sampai dengan 80 °C. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan alat bantu termometer digital yang sudah dikalibrasi sebelumnya. Tabel 2. Data hasil pengujian sensor suhu LM35
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Suhu (°C) -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
V1 (volt) -0,135 -0,082 -0,034 0,016 0,069 0,118 0,173 0,216 0,259 0,30 0,34 0,39
V2 (volt) -0,141 -0,087 -0,037 0,013 0,066 0,116 0,170 0,212 0,257 0,30 0,34 0,39
V3 (volt) -0,143 -0,093 -0,039 0,011 0,064 0,115 0,167 0,209 0,256 0,30 0,35 0,40
Vrata (volt) -0,13967 -0,08733 -0,0367 0,0133 0,0663 0,1163 0,17 0,2123 0,2573 0,3 0,3433 0,3933
0.6
0.4
0.2
0
-0.2 -20
0
20
40 suhu (derajad C)
60
80
100
Gambar 11. Grafik hasil pengujian sensor suhu LM35
Dari grafik gambar 11 dapat diambil suatu analisa bahwa sensor suhu LM35 memiliki skala linearitas yang tidak berbeda jauh dengan spesifikasi datasheet komponen LM35 yang memiliki parameter kenaikan 10 mV/ °C. B.
Pengujian Kontrol Power Berdasar perancangan yang telah dibuat sebelumnya, maka selanjutnya dapat dilaksanakan pengujian board kontrol power terhadap baterai. Tabel 3. Hasil pengujian power sistem dengan beban LED selama 1 jam
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Waktu (per 5 menit) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Vawal
Vload
Vakhir
5,972 5,967 5,964 5,961 5,959 5,958 5,956 5,954 5,953 5,951 5,950 5,949 5,947
2,638 2,635 2,632 2,630 2,629 2,628 2,626 2,625 2,623 2,622 2,621 2,620 2,618
1,318 1,316 1,315 1,314 1,313 1,313 1,312 1,311 1,311 1,310 1,309 1,309 1,308
6
Dengan persamaan
5.5
V awal V load V akhir
5
tegangan (volt)
4.5
D = Nc . S . fs
(2)
M = D.t
(3)
4
Dan berdasarkan hasil pengujian sistem OBDH ini maka dapat dibuat tabel sebagai berikut :
3.5 3 2.5
Tabel 4.4 Besar kapasitas data dalam 1 hari S fs D M Parameter Nc (bit) (Hz) (bps) (KB/hari) Suhu 12 1 1 12 129,6 Power 8 1 1 8 86,4 Total 216
2 1.5 1
0
10
20
30 40 waktu (per 5 menit)
50
60
Gambar 12. Grafik data hasil power monitoring selama 1 jam
Dari grafik gambar 12 dapat dianalisa bahwa terdapat penurunan tegangan yang terskala linear antar baterai pada kondisi awal, setelah mendapat beban dan pada kondisi akhir atau setelah melalui rangkaian pembagi tegangan.
Dari pengujian ini maka dapat diketahui bahwa OBDH ITSSat membutuhkan kapasitas data sebesar 216 KB/hari untuk mengirim info atau data suhu dan power ke ground station.
Tabel 4. Penurunan tegangan baterai selama 60 menit
V. KESIMPULAN
Waktu (menit ke- ) 0 60 Selisih
Vawal
Vload
Vakhir
5,972 V 5,947 V 0,025 V
2,638 V 2,618 V 0,02 V
1,318 V 1,308 V 0,01 V
Dan setelah dilakukan perhitungan terhadap pengujian tegangan baterai selama 60 menit, dapat diketahui bahwa terjadi penurunan tegangan sebesar 0,025 volt pada tegangan baterai kondisi awal, sebesar 0,02 volt pada tegangan baterai setelah mendapat beban, dan sebesar 0,01 volt pada tegangan baterai setelah melalui rangkaian pembagi tegangan. Pengujian Sistem OBDH ITS-Sat Pada tahap pengujian ini, sub sistem sensor suhu dan kontrol power disusun bersama-sama dengan Arduino Mega2560 sebagai OBDH dan PC/laptop sebagai perumpamaan tampilan dari sistem OBDH satelit pada ground station, seperti yang ditunjukkan pada skema gambar 10. Dan sebelumnya, terlebih dahulu dibuat suatu program sistem OBDH ITS-Sat yang kemudian di upload ke dalam mikrokontroler Arduino Mega2560. Sebagian listing program ditunjukkan sebagai berikut :
Dengan jumlah kapasitas data yang dibutuhkan sebesar 216 KB/hari, mikrokontroler ATMega2560 memenuhi spesifikasi perancangan sistem OBDH (On Board Data Handling) pada ITS-Sat. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada tim penelitian strategis nasional 2012 Kemdikbud “Pengembangan stasiun bumi untuk komunikasi data, citra dan video dengan satelit LEO VHF/UHF/S-band menuju kemandirian teknologi satelit” yang telah memberikan dukungan finansial.
C.
DAFTAR PUSTAKA [1]
[2]
[3]
void setup() { analogReference(EXTERNAL); Serial.begin(9600); } void loop() {
unsigned int temp = analogRead(0); unsigned int Vin = (temp*0.004887585533*30)-40; ........ }
[4]
[5] [7]
Agfianto Eko Putra, Bakhtiar Alldino A.S., Catur Atmaji, MS Hendriyawan A. “Purwarupa On Board Data Handling (OBDH) Berbasis Mikrokontroler LPC1769 Untuk Satelit IiNUSAT 1.” Chen-Joe Fong, Albert Lin, Allen Shien, Marco Yeh, Wen-Chen Chiou, Ming-Hsien Tsai, Pei-Yi Ho, Chin-Wen Liu, MingShong Chang, Hsu-Pan Pan, Steven Tsai, Chiuder Hsiao. Lesson Learned of NSPO’s Picosatellite Mission: Yamsat – 1A, 1B & 1C. National Space Program Office, Taiwan, R.O.C. Hirofumi Kawakubo. Hardware Development of a Microcontroller Board for a Small Satellite. Department of Electrical and Computer Engineering. National Semiconductor “LM35/LM35A/LM35C/LM35CA/LM35D” Precision Centigrade Temperature Sensor. Datasheet “Arduino Mega2560”
Brouwer, Mr.G.F., Mr. W. J. Ubbels, Mr. A. A. Vaartjes, Mr. F. Te Hennepe “Assembly, Integration And Testing Of The DelfiC3 Nano Satellite”
