REALISASI SISTEM PAYLOAD ROKET UJI MUATAN UNTUK PENGINDERAAN JAUH
Realization of Rocket Payload System for Remote Sensing
PROYEK AKHIR
untuk memenuhi sebagian persyaratan
menyelesaikan pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro
diajukan oleh: SUBKHAN AVESINA 091331058
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
LEMBAR PENGESAHAN
ii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama : Subkhan Avesina
NIM
: 091331058
Tempat, Tanggal Lahir
: Bandung, 20 Desember 1990
SD lulus tahun
: 2003 di SD Angkasa III Bandung
SMP lulus tahun
: 2006 di SMP Negeri 9 Bandung
SMA lulus tahun
: 2009 di SMA Negeri 4 Bandung
Prestasi yang pernah dicapai: 1. Anggota Keluarga Alumni Al-Ghifari (GANIFA) SMAN 4 Bandung 2. Anggota Robotika POLBAN 2010-2011 3. Tim support KRI 2011 4. Tim support KRCI Humanoid 2012 5. Tim support KOMURINDO 2011 6. Tim inti KOMURINDO 2012 7. Juara III Nasional KOMURINDO 2012 8. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi (HIMATEL) POLBAN Divisi IPTEK
iii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Hai orang-orang yang beriman, jika kamu menolong (agama) Allah, niscaya Dia akan menolongmu dan meneguhkan kedudukanmu. (Muhammad:7)
“Ilmu itu tidak akan pernah bisa dipelajari oleh 2 orang; orang yang malu dan orang yang sombong” (HR. Bukhari) “Engkau tidak akan menjadi seorang alim hingga engkau belajar. Dan engkau tidak dianggap sebagai seorang yang alim tentang suatu ilmu sampai engkau mengamalkannya.” (Abu Darda’, diambil dari ‘Awaiquth Thalab) “Surga itu diliputi perkara-perkara yang dibenci (oleh jiwa) dan neraka itu diliputi perkara-perkara yang disukai syahwat.” (HR. Muslim)
Karya ini sebagai salah satu bentuk ibadahku kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala, semoga Allah merahmati dan memberkahi -Subkhan
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh
Segala puji penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu wa ta’ala yang
senantiasa mencurah limpahkan nikmat ilmu nikmat iman dan Islam serta nikmat
kesehatan dan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Realisasi Sistem Payload Roket Uji Muatan untuk Penginderaan Jauh”.
Pada kesempatan yang berbahagia ini penulis akan menyampaikan terima
dan penghargaan setinggi-tingginya kepada : kasih
Ibu, Bapak, Aa, De Ita, dan keluarga besar penulis tercinta, terimakasih atas restu, doa, dukungan yang mengalir kepada penulis tanpa henti, sehingga penulis dapat sampai kepada tahap ini, terimakasih atas segalanya, semoga penulis dapat menjadi anak yang berbakti. Bapak Ferry Satria, BSEE., MT selaku dosen pembimbing yang senantiasa sabar membimbing penulis, mengamalkan ilmu, dan memberi masukan serta solusi kepada penulis. Staf
dosen
Teknik
Telekomunikasi
Politeknik
Negeri
Bandung,
terimakasih atas komitmen yang tinggi dalam mengajar dan memberi ilmu kepada para mahasiswanya terutama kepada penulis. Semoga ilmu yang telah diamalkan selalu bisa bermanfaat dan menjadi amalan baik disisi Allah Subhanahu wa Ta’ala. Kepada teman-teman kontrakan “Al-Baruduks” yang selalu berbagi ilmu, pengalaman, dan canda tawa dengan penulis Kepada Yudi, kang Yudha, dan teman-teman DKM Al-Ghifari yang selalu memberi semangat, doa, dan memberikan ilmu yang bermanfaat Kepada teman-teman GANIFA yang selalu mendoakan dan memberi ilmu yang bermanfaat agar tidak lupa akan tempat akhir manusia setelah meninggal Kepada teman-teman “Buduks Squarepants” TCB’09, terimakasih atas semuanya yang telah kalian berikan. Berbagi ilmu, pengalaman canda tawa dan air mata yang telah dilalui selama 3 tahun ini tidak akan pernah v
hilang dari ingatan penulis. Penulis tidak bisa melewati ujian ini semua
tanpa bantuan teman-teman. Senior tim “eagleOne” dan teman-teman “eagleTwo” yang telah
memberikan ilmu dan pengalamannya
Keluarga besar dan ikatan alumni HIMATEL, senang bisa mengenal kalian semua, beruntung menjadi bagian dari kalian, terimakasih atas
semua perjalanan, kenangan, dan pengalamannya.
Semua pihak yang telah memberikan semangat, dukungan, moral yang
tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa proyek akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Hal ini karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis, maka dari itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak. Penulis hanyalah manusia yang tidak luput dari kesalahan, kesempurnaan itu hanya milik Alloh SWT. Akhir kata wassalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Bandung, Juli 2012
Penulis
vi
ABSTRAK
Payload roket adalah muatan yang ditumpangkan pada roket untuk
melakukan penginderaan jauh. Payload akan terpisah dari badan roket pada ketinggian tertentu untuk melakukan penginderaan jauh secara terkontrol untuk
dikirimkan ke unit ground segment (pengontrol dan penerima data payload) melalui komunikasi radio menggunakan modul radio XBee. Sistem payload ini mampu mengirimkan data suhu dan kelembaban dari sensor SHT10, data
akselerasi dari sensor accelerometer 3-axis, dan citra JPEG berwarna dengan resolusi 160x120 pixel dari modul kamera ZM 0.3Mp. Ground segment adalah
unit pengontrol dan penerima data yang dibuat menggunakan C# Visual Studio 2010.
Kata kunci : Payload, penginderaan jauh, ground segment, ZM 0.3Mp, JPEG, XBee
ABSTRACT Rocket payload is a rocket loaded with a system to perform remote sensing. This system will be separated from the rocket body at a certain height to perform remote sensing measurement and send it to the ground segment (controller and receiver payload data) through radio communication using radio module XBee. Ground segment is a unit to control payload and receive built using C# Visual Studio 2010. This payload system can send temperature and humidity measurement using SHT10 sensor, acceleration measurement using 3-axis accelerometer, and colored JPEG image with resolution 160x120 pixels using camera module ZM 0.3Mp.
Keywords : Payload, remote sensing, ground segment, ZM 0.3Mp, JPEG, XBee
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii
LEMBAR PERSEMBAHAN ....................................................................... iv KATA PENGANTAR ................................................................................... v
ABSTRAK ................................................................................................... vii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ..................................................................... iii
DAFTAR ISI .............................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... x DAFTAR TABEL ....................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1 1.1
Latar Belakang Masalah ................................................................ 1
1.2
Perumusan Masalah ....................................................................... 2
1.3
Pemecahan Masalah ...................................................................... 2
1.4
Tujuan Proyek Akhir ..................................................................... 2
1.5
Batasan Masalah ............................................................................ 3
1.6
Sistematika Laporan ...................................................................... 3
BAB II TINJAUAN TEORITIS .................................................................... 5 2.1
Tinjauan Pustaka ........................................................................... 5
2.2
Landasan Teori .............................................................................. 6
2.2.1 JPEG .......................................................................................... 6 2.2.2 ZM 0.3Mpixel ............................................................................ 8 2.2.3 Kelembaban Relatif ................................................................. 10 2.2.4 Suhu ......................................................................................... 11 2.2.5 Sensor SHT10 .......................................................................... 11 2.2.6 Sensor Tri-axis Accelerometer H48C ...................................... 13
viii
2.2.7 XBee 802.15.4 Series 1 (1mW) ............................................... 15
2.2.8 Mikrokontroler ATMega16 ..................................................... 18
2.2.9 Komunikasi Serial USART ..................................................... 20
2.2.10 Visual C# 2010 Express Edition ............................................ 24
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT .............................. 26
3.1
Perancangan dan Realisasi Ground Segment dan Payload ......... 26
3.1.1 Sistem Kerja Alat ..................................................................... 26 3.1.2 Perancangan dan Realisasi Sistem Elektronika ....................... 27 3.1.3 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak Ground Segment37 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ..................................................... 41 4.1
Pengujian Sensor SHT10 ............................................................. 41
4.2
Pengujian Sensor Akselerometer ................................................. 43
4.3
Pengujian Pengiriman Gambar .................................................... 44
4.4
Analisa ......................................................................................... 47
BAB V PENUTUP .................................................................................. 48 5.1
Kesimpulan .................................................................................. 48
5.2
Saran ............................................................................................ 48
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 49 LAMPIRAN ................................................................................................ 50
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Kamera ZM 0.3Mpixel ................................................................ 9
Gambar 2. Pin ZM 0.3Mpixel........................................................................ 9
Gambar 3. Diagram Komunikasi Kamera ................................................... 10
Gambar 4. Pin SHT10.................................................................................. 12
Gambar 5. Skema Antarmuka Sensor SHT10 dan Mikrokontroler ............. 12
Gambar 6. Sensor SHT10 ............................................................................ 12
Gambar 7. Ilustrasi Akselerometer .............................................................. 13
Gambar 8. Housing yang Digerakkan ke Atas ............................................ 13
Gambar 9. Orientasi 3-Dimensi ................................................................... 14 Gambar 10. Cara Kerja Sensor MEMS Accelerometer ............................... 14 Gambar 11. Modul Accelerometer H48C .................................................... 15 Gambar 12. XBee 802.15.4 Series 1, 1mW ................................................. 15 Gambar 13. Konfigurasi Pin ATMega16..................................................... 20 Gambar 14. Diagram Blok Fasilitas Komunikasi Serial AVR .................... 21 Gambar 15. Register UBRR ........................................................................ 22 Gambar 16. Register UCSRB ...................................................................... 22 Gambar 17. Register UCSRC ...................................................................... 23 Gambar 18. Tampilan Awal Ms Visual C# 2010 Express .......................... 25 Gambar 19. Diagram Blok Sistem Payload ................................................ 27 Gambar 20. Diagram Alir Sistem Payload .................................................. 27 Gambar 21. Skematik Catu Daya Sistem Mikrokontroler ........................... 28 Gambar 22. Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega16 dengan Koneksi Sensor H48C dan SHT10 ............................... 28 Gambar 23. Skematik Multiplexer dengan Koneksi XBee dan Koneksi Kamera................................................................. 29 Gambar 24. Realisasi Sistem Mikrokontroler ............................................. 29 Gambar 25. Peta Pin MAX232 .................................................................... 29 Gambar 26. Skematik MAX232 RS232-to-TTL TTL-to-RS232 ................ 30 Gambar 27. Koneksi Pin TRX Kamera ke IC MAX232 ............................. 30 Gambar 28. Peta Pin Modul H48C .............................................................. 31
x
Gambar 29. Koneksi Sensor H48C .............................................................. 31
Gambar 30. Skematik Modul Sensor SHT10 .............................................. 31 Gambar 31. Skematik LM1117-3.3 Regulator 3,3V ................................... 32
Gambar 32. Skematik XBee pada Payload ................................................. 32 Gambar 33. Realisasi XBee pada Payload .................................................. 33
Gambar 34. Diagram Blok pada Ground Segment ...................................... 33 Gambar 35. Skematik XBee pada Ground Segment .................................... 33 Gambar 36. Realisasi XBee pada Ground Segment .................................... 34 Gambar 37. USB-to-serial RS232 ............................................................... 34 Gambar 38. DH dan DL pada XBee ............................................................ 35
Gambar 39. Perangkat Lunak X-CTU ......................................................... 35 Gambar 40. Konfigurasi XBee .................................................................... 36 Gambar 41. Realisasi Payload ..................................................................... 37 Gambar 42. Diagram Alir Program Ground Segment ................................. 38 Gambar 43. Tampilan Ground Segment ...................................................... 38 Gambar 44. Diagram Alir Perintah Ambil Gambar..................................... 39 Gambar 45. Diagram Alir Perintah Ambil Sensor....................................... 40 Gambar 46. Alat Ukur Suhu dan Kelembaban Lutron HT-3015................. 41 Gambar 47. Pengkalibrasian SHT10 ........................................................... 42 Gambar 48. Pengujian Sensor SHT10 ......................................................... 42
xi
DAFTAR TABEL Tabel 1. JPEG marker.................................................................................... 6
Tabel 2. Deskripsi Pin XBee ....................................................................... 16
Tabel 3. Jenis-jenis XBee ............................................................................ 16
Tabel 4. Spesifikasi XBee 802.15.4............................................................. 18
Tabel 5. Rumus Perhitungan UBRR ............................................................ 22
Tabel 6. Nilai UBRR dengan Beberapa Nilai Kristal .................................. 24
Tabel 7. Hasil Pembacaan Sensor ................................................................ 42
Tabel 8. Pengujian Akselerometer ............................................................... 43
Tabel 9. Data Pengujian Pengambilan Gambar ........................................... 45
xii
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Fadlan, Lea. 2011. Desain dan Implementasi Payload dan Ground
Segment untuk Sistem Penginderaan Jauh. Laporan Tugas Akhir, Program
Studi Teknik Telekomunikasi Nirkabel, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung.
[2]
Anwari, Muhammad. 2011. Desain dan Implementasi Sistem Muatan
Roket untuk Penginderaan Jauh. Laporan Tugas Akhir, Program Studi
Teknik Telekomunikasi Nirkabel, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik
Negeri Bandung.
[3]
LAPAN. Panduan Kompetisi Muatan Roket Indonesia (KOMURINDO) 2012. Buku Panduan KOMURINDO 2011 (Revisi 8 Okt 2012) , 2012.
[4]
Faludi, Robert. 2011. Building Wireless Sensor Networks. O’Reilly Media
[5]
Withamana, Acta. 2009. Rancang Bangun Perekam Data Kelembaban Relatif
dan Suhu Udara Berbasis Mikrokontroler. Laporan Skripsi,
Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. [6]
JPEG. Wikipedia, ensiklopedia bebas. http://en.wikipedia.org/wiki/JPEG. Diakses tanggal 26 Maret 2012
[7]
C Sharp (programming language). Wikipedia, ensiklopedia bebas. http://en.wikipedia.org/wiki/C_Sharp_%28programming_language%29. Diakses tanggal 12 April 2012
[8]
Iwan. Pengukuran Kemiringan Menggunakan Accelerometer MMA7260 dengan
Codevision
AVR
Terkalibrasi.
http://elektro-
kontrol.blogspot.com/2011/06/pengukuran-kemiringanmenggunakan.html. Diakses tanggal 12 April 2012 [9]
Datasheet ATmega16
[10]
Datasheet ZM 0.3Mp
[11]
Datasheet XBee
[12]
Datasheet SHT1x
49
