BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perangkat Keras Penyusun GCS
4.1.3. Pengujian Alat
4.1.3.1Pengujian Perangkat Navigasi
Pengujian perangkat navigasi bertujuan untuk mengetahui bentuk keluaran dari perangkat navigasi yang nantinya akan dikirimkan ke wahana jika pengendalian manual diaktifkan. Pengujian perangkat ini meliputi pengujian nilai keluaran ADC oleh masing-masing potensiometer dan pengujian hasil dari push button.
Hasil nilai keluaran ADC 9bit dari masing-masing potensiometer identik, namun nilai ADC yang dihasilkan oleh potensiometer tidaklah linear. Untuk membuktikan hal ini, telah dilakukan pengujian terhadap salah satu potensiometer untuk mengetahui hasil perubahan keluaran ADC terhadap perubahan potensiometer. Gambar 4.5 memperlihatkan perbandingan antara pengaruh perubahan potensiometer dengan nilai hambatan dan juga nilai ADC 9bit.
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Perubahan Potensiometer dengan Hasil Keluaran ADC 9bit
Terlihat pada Gambar 4.5 perubahan nilai potensiometer pada perangkat navigasi tidak linear. Perubahan keluaran potensiometer pada posisi 25% - 75% sangat rendah. berbeda dengan perubahan pada posisi 20% - 25% atau 75% - 80% yang sangat tinggi. Untuk itu pada potensiometer akan terjadi perubahan yang sangat drastis hanya pada area 20% - 25% dan 70% - 75%, selain itu perubahan nilai potensiometer akan sangat rendah.
y = 4,7853x + 10,956 R² = 0,9644 0 100 200 300 400 500 600 0 20 40 60 80 100 120 Nila i A DC Posisi Potensiometer (%)
Grafik Perbandingan Perubahan Potensiometer Throtlle dengan Hasil Keluaran ADC 9 bit
Tabel 4.5 Perbandingan Perubahan Potensiometer terhadap Nilai ADC
No Posisi Potensiometer (%)
Teg. Keluaran Potensiometer (volt) Nilai ADC (9bit) 1 0 0 0 2 10 0,24 25 3 20 1,16 106 4 25 1,95 200 5 50 2,50 254 6 75 3,08 315 7 80 3,91 402 8 90 4,38 442 9 100 4,95 508
Untuk pengujian push button, masing-masing push button di hubungkan dengan sebuah resistor pull-up 22 kΩ. Nilai hambatan ini dipilih karena spesifikasi nilai hambatan pull-up Arduino berkisar dari 20 kΩ sampai dengan 50 kΩ sesuai dengan datasheet Atmega 2560 yang menjadi IC utama Arduino. Penekanan yang diberikan kepada push button akan mengubah nilai dari variabel putar pada program. Nilai awal dari variabel putar adalah 4, dan jika push button bagian kiri perangkat navigasi ditekan maka nilai putar akan berubah menjadi 0. Jika push button bagian kanan perangkat navigasi ditekan maka nilai putar akan berubah menjadi 8. Nilai 0, 4, dan 8 dipilih karena merupakan nilai bilangan desimal berbasis satu digit dan nilai nilai ini dipilih karena simetris, sehingga untuk menggerakkan wahana didapatkan pula gerakan memutar yang simetris.
4.1.3.2Pengujian Rangkaian LCD 20x4
Pengujian rangkaian ini dilakukan dengan maksud untuk mengetahui kelayakan LCD 20x4. Sebelum melakukan pengujian, rangkaian LCD 20x4 dihubungkan ke +5v dan ground pada Arduino. Setelah sambungan daya dihubungkan maka lampu latar LCD akan menyala dan untuk mengatur tingkat kecerahan dari lampu latar LCD dilakukan kalibrasi resistor variabel. Semakin rendah nilai resistor variabel maka tingkat kecerahan LCD juga akan semakin berkurang.
Pada pengujian rangkaian LCD 20x4 juga dilakukan pengujian menampilkan beberapa karakter pada layar LCD dengan maksud memastikan bahwa LCD 20x4 siap untuk digunakan. Untuk itu pengujian ini dilakukan dengan menampilkan tulisan sederhana, yaitu: Ground Control Stations pada layar LCD seperti terlihat pada Gambar 4.6.
Dalam meletakan sebuah tulisan pada las LCD 20x4 cukup mudah, hanya memerlukan program singkat untuk mengatur tulisan akan dimulai pada baris dan kolom tertentu. Dan supaya tulisan yang tertampil mudah dilihat dan dibaca maka pengaturan dan peletakan tulisan perlu diatur sedemikian rupa agar terlihat pas. Untuk itu, sebelum memulai menampilkan tulisan pada LCD 20x4 perlu dilakukan simulasi penulisan pada Microsoft Excel agar ke depan dalam menuliskan tampilan LCD menjadi lebih mudah. Simulasi penulisan pada Microsoft Excel dapat dilihat pada Gambar 4.7. Untuk menuliskan karakter cukup menekan huruf yang diinginkan pada baris dan kolom yang dituju. Setelah tampilan dirasa cukup baik maka nilai baris dan kolom bisa dimasukkan ke program penampilan LCD 20x4 pada Arduino.
Gambar 4.7 Simulasi Penulisan Tampilan LCD 20x4
4.1.3.3Pengujian Modul Transceiver
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui prinsip kerja dari modul transceiver RFM12 dengan pita frekuensi 433MHz. Sebelum modul transceiver digunakan untuk berkomunikasi, perlu dilakukan pengaturan kerja dengan memberikan perintah-perintah melalui komunikasi SPI. Pada bab sebelumnya telah dijelaskan mengenai perintah-perintah kerja dari modul RFM. Gambar 4.8 memperlihatkan perintah-perintah beserta penjelasan yang diberikan kepada modul transceiver RFM12. Inisialisasi tersebut dapat digunakan untuk pengaktifan modul transceiver sebagai pengirim maupun penerima. Salah satu perintah yang diberikan kepada RFM12 adalah 0xB0DB. B0 merupakan perintah yang diberikan oleh Arduino untuk mengatur konfigurasi RFM12, sedangkan nilai D8 merupakan nilai untuk mengkatifkan register receiver, memilih pita frekuensi 433MHz, dan nilai kapasitor 12,5pF.
Gambar 4.8 Penjelasan Perintah Pengaturan RFM12 [18]
Perintah-perintah diberikan oleh Arduino kepada modul transceiver melalui pin Serial Data Input (SDI). Untuk melihat perintah-perintah yang diberikan oleh Arduino maka diperlukan osciloscope sebagai media penampil gelombang. Gambar 4.9 memperlihatkan contoh gelombang hasil keluaran di port SDI. Pada Gambar 4.9 terdapat dua buah sinyal, sinyal 1 merupakan hasil keluaran clock SPI, sedangkan sinyal 2 merupakan hasil keluaran SDI.
Sinyal SDI dapat diketahui dengan melihat nilai yang terbentuk saat sinyal pulsa SPI berada pada tepian naik. Nilai SDI yang terbaca pada Gambar 4.9 adalah B82D. Nilai tersebut merupakan nilai yang diberikan oleh Arduino setiap kali mengawali pengiriman karakter setelah data preamble dikirimkan. Nilai tersebut muncul karena pada saat pembacaan sinyal oleh osciloscope, terdapat pengiriman karakter dalam program Arduino. Program Arduino berjalan begitu cepat, setiap pulsa pada Arduino dihasilkan dalam waktu 62,5 ns sekali sehingga pembacaan sinyal oleh osciloscope juga tertampil begitu cepat. Untuk dapat menampilkan sinyal SDI digunakan fitur hold pada osciloscope yang membuat tampilan sinyal berhenti.
Gambar 4.9 Contoh Keluaran Sinyal SDI
4.1.3.4Pengujian Modul Transceiver untuk Komunikasi Satu Arah
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui jarak maksimal dari modul transceiver jika berkomunikasi satu arah. Untuk melakukan pengujian ini, dibutuhkan dua buah modul transceiver. Modul transceiver pertama akan diaktifkan sebagai pengirim dan modul transceiver kedua sebagai penerima. Modul transceiver pertama dilengkapi dengan Arduino MEGA 2560, LCD 20x4, keypad 3x4, dan adaptor 9v sebagai sumber daya Arduino, sedangkan pada modul transceiver kedua dilengkapi dengan Arduino MEGA 2560 sebagai mikroprosesor pengolah data dan sebuah komputer portabel yang akan digunakan untuk sumber daya Arduino dan serial monitor. Kecepatan data komunikasi modul transceiver diatur meyesuaikan default kecepatan komunikasi SPI pada Arduino, yaitu 3,9Kbps.
Proses pengujian dilakukan di dua buah tempat yang berbeda untuk mengetahui pengaruh halangan terhadap proses komunikasi. Gambar 4.10 memperlihatkan denah lokasi pengujian modul komunikasi. Pengujian tanpa halangan dilakukan di denah Gambar 4.10a di sepanjang jalan taman cemara atas, sedangkan pengujian dengan halangan pohon dilakukan di denah Gambar 4.10b di dalam area kampus III Universitas Sanata Dharma. Pada proses pengujian komunikasi satu arah, prosedur yang dilakukan untuk mendapatkan jarak komunikasi maksimal adalah sebagai berikut:
1. Pengirim akan mengirimkan karakter “?” jika tombol * pada keypad ditekan. 2. Setelah karakter “?” terkirim maka pada LCD 20x4 akan tertampil “terkirim”. 3. Jika karakter yang telah dikirim sampai ke penerima maka hasil serial monitor pada
penerima akan menampilkan karakter “?”. Hal ini mengindikasi bahwa jarak antara pengirim dan penerima masih dalam jangkauan modul komunikasi.
4. Untuk mengetahui jarak maksimal dari komunikasi satu arah maka prosedur pengujian pertama hingga ketiga akan terus menerus diulang sampai karakter “?” tidak tertampil di serial monitor. Untuk mengetahui kevalidan data maka setiap pengiriman jumlah karakter dilakukan lima kali pengambilan data jarak.
Gambar 4.10 Denah Pengujian Modul Transceiver (a) Tanpa Halangan dan (b) dengan Halangan Pohon
Dalam melakukan prosedur pengujian, dilakukan lima kali pengujian jarak maksimal komunikasi satu arah pada masing-masing jumlah karakter yang berbeda. Data yang diperoleh tersaji pada Tabel 4.6 menunjukkan bahwa pada lima kali pengujian terlihat rentang jarak maksimal komunikasi satu arah pada pengujian tanpa halangan lebih kecil dibandingkan pada pengujian dengan halangan pohon. Jarak maksimal untuk perngiriman 10 karakter adalah 120,2 meter untuk tanpa halangan, sedangkan untuk pengujian yang sama dengan berhalang pohon dan banguan di dapatkan jarak maksimal 103,4 meter. Gambar 4.11 memperlihatkan perbedaan rentang jarak pada pengujian komunikasi satu arah dengan halangan pohon lebih bervariasi atau tidak konsisten.
Dengan mengacu pada data jarak komunikasi tanpa halangan maka dapat dilihat bahwa jumlah karakter yang dikirimkan dari pengirim menuju penerima juga mempengaruhi jarak komunikasi satu arah. Terlihat pada Gambar 4.11 dengan semakin banyak jumlah karakter yang dikirimkan maka jarak komunikasi akan semakin pendek. Pengurangan jarak komunikasi terhadap jumlah paket yang dikirimkan tidaklah linear, terlihat pada Gambar 4.11 bahwa pengurangan jarak akan lebih dominan saat karakter yang dikirmkan berada pada jumlah satu sampai sepuluh karakter.
Jika melihat data pada Tabel 4.6, lama proses pengiriman menggunakan modul RFM12 rata-rata memakan waktu 50 ms untuk setiap satu karakter. Hal ini berbeda dengan waktu penerimaan yang hanya membutuhkan 6 ms karena pada bagian penerima hanya memerlukan satu kali proses perintah pengaktifan penerima untuk karakter hingga ada indikasi berhenti, sedangkan pada bagian pengirim setiap proses pengiriman karakter memerlukan proses pengaktifan pengirim. Penundaan pada bagian penerima akan semakin bertambah saat jumlah karakter yang diterima semakin banyak.
Tabel 4.6 Data Pengujian Komunikasi Satu Arah
No Jumlah Karakter Jarak Tanpa Halangan (m) Jarak dengan Halangan (m) Lama Waktu Pengiriman (ms) Lama Waktu Penerimaan (ms) Rentang Minimal Rentang Maksimal Rentang Minimal Rentang Maksimal 1 1 133 134,3 106,9 112,3 50 6 2 2 131,7 132,5 99,7 108 101 57 3 3 129,2 130 95,8 105,3 151 106 4 4 125 126 92 100,1 251 207 5 10 120,2 121,5 83,3 103,4 503 459 6 15 118,9 119,4 76,1 91,4 754 710 7 20 114,9 116,5 77,1 106,3 1005 962
Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Jarak Komunikasi Satu Arah dengan dan Tanpa Halangan 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 5 10 15 20 J a ra k (m )
Jumlah karakter yang dikirimkan
Perbandingan Jarak Komunikasi Satu Arah Berhalang dan Tanpa Halangan
Jarak Rentang Maksimal Tanpa Halangan Jarak Rentang Maksimal dengan Halangan Jarak Rentang Minimal tanpa Halangan Jarak Rentang Minimal dengan Halangan
4.1.3.5Pengujian Modul Transceiver untuk Komunikasi Dua Arah
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh komunikasi dua arah (half duplex) terhadap jarak komunikasi. Peralatan dan kecepatan komunikasi pada pengujian ini sama dengan pengujian komunikasi satu arah. Denah pengujian komunikasi dua arah juga sama dengan denah pengujian komunikasi satu arah seperti terlihat pada Gambar 4.10.
Pada pengujian komunikasi dua arah, proses pengujian dilakukan lima kali untuk masing-masing jumlah karakter yang berbeda. Pengujian pertama dilakukan dengan mengirim satu karakter dan dibalas dengan satu karakter. Pengujian kedua dilakukan dengan mengirim dua karakter dan dibalas dengan satu karakter. Pengujian selanjutnya sama seperti pengujian pertama dan kedua, hanya saja jumlah karakter yang dikirimkan mengikuti pengujian komunikasi satu arah. Prosedur pengujian komunikasi dua arah adalah seperti berikut:
1. Modul transceiver pertama bertugas sebagai pengirim terlebih dahulu dan modul transcceiver kedua bertugas sebagai penerima. Modul transceiver pertama akan mengirimkan karakter “1” ke modul transceiver kedua.
2. Setelah karakter “1” dikirimkan, modul transceiver pertama akan diaktifkan sebagai penerima dan modul transceiver kedua akan diaktifkan sebagai pengirim.
3. Selanjutnya modul transceiver kedua akan mengirimkan karakter “2” ke modul transceiver pertama. Jika karakter “2” berhasil diterima oleh modul transceiver pertama maka pada LCD akan tertampil “terhubung”.
4. Untuk mengetahui jarak maksimal dari komunikasi dua arah maka prosedur pengujian pertama hingga ketiga akan terus menerus diulang. Jika LCD pada modul transceiver pertama masih tertampil “terhubung” maka penerima bergerak menjauh hingga pada LCD tidak tertampil “terhubung”.
5. Data jarak diuji sebanyak lima kali setiap pengiriman jumlah karakter yang berbeda untuk membuktikan kevalidan data.
Data hasil pengujian komunikasi dua arah tersaji pada Tabel 4.7. Dari ketujuh pengujian berdasarkan jumlah karakter yang dikirimkan dan diterima dapat dilihat bahwa rentang nilai pengujian jarak tanpa halangan lebih kecil dibanding dengan halangan pohon, seperti terlihat pada Gambar 4.12. Dengan mengacu paka pengujian ke enam, jarak maksimal yang dapat dilaukan modul dengan tanpa halangan adalah 111,6 meter, sedangkan untuk komunikasi berhalang pohon dan bangunan jarak maksimal yang bisa dicapai adalah
103,4 meter. Jika mengacu pada data jarak tanpa halangan maka bisa dikatakan bahwa pengujian jarak terjauh komunikasi dua arah akan lebih pendek sekitar 6,7 meter dibandingkan dengan pengujian komunikasi satu arah.
Tabel 4.7 Data Pengujian Komunikasi Dua Arah Half Duplex
No Jumlah Karakter Jarak Tanpa Halangan (m) Jarak dengan Halangan (m) Lama Proses Modul 1 (ms) Lama Proses Modul 2 (ms) Rentang Minimal Rentang Maksimal Rentang Minimal Rentang Maksimal 1 1-1 128 129 108,4 114,8 105 56 2 2-1 125,9 127,1 101,3 113,3 155 107 3 3-1 123 123,4 99,8 109,9 205 157 4 5-1 119,5 120,6 89,2 104,2 306 258 5 10-1 113,8 115,9 92,7 98,7 557 508 6 15-1 109,7 111,6 92,1 103,4 809 761 7 20-1 105,3 107 81,5 90,5 1060 1011
Untuk proses lama waktu masing-masing bagian pada pengujian komunikasi dua arah, hasilnya tidak berbeda dari pengujian komunikasi satu arah. Lama proses modul satu merupakan jumlahan waktu menurut pengiriman dan penerimaan karakter. Sebagai contoh pengujian ketiga dilakukan pengiriman tiga buah karakter oleh modul satu dan penerimaan satu buah karakter dari modul dua.
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Jarak Komunikasi Dua Arah dengan dan Tanpa Halangan 0 20 40 60 80 100 120 140 0 5 10 15 20 J a ra k (m )
Jumlah karakter yang dikirimkan
Perbandingan Jarak Komunikasi Dua Arah, Berhalang dan Tanpa Halangan
Jarak Range Maksimal Tanpa Halangan Jarak Range Maksimal dengan Halangan Jarak Range Minimal tanpa Halangan Jarak Range Minimal dengan Halangan