Perancangan Sistem Pengiriman Data Sensor Altitude Yang Terpasang Pada Mikrokontroler Arduino Menggunakan Protokol Xbee

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN SISTEM PENGIRIMAN DATA SENSOR ALTITUDE

YANG TERPASANG PADA MIKROKONTROLER ARDUINO

MENGGUNAKAN PROTOKOL XBEE

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam

menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Sistem Pengaturan dan Komputer

Oleh

MICHAEL ANTHONY NIM : 100402040

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PERANCANGAN SISTEM PENGIRIMAN DATA SENSOR ALTITUDE YANG TERPASANG PADA MIKROKONTROLER ARDUINO

MENGGUNAKAN PROTOKOL XBEE

Oleh :

• Ketua Penguji : Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc

MICHAEL ANTHONY 100402040

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk mememperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada tanggal 18 bulan April tahun 2015 di depan Penguji:

• Anggota Penguji : Ir. Kasmir Tanjung, M.T

Disetujui oleh: Pembimbing,

SOEHARWINTO, S.T., M.T. NIP : 19710527 200003 1 001

Diketahui oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

i

ABSTRAK

Ketinggian atau altitude merupakan posisi vertikal suatu objek dari titik tertentu yang berada pada suatu daerah. Pengukuran ketinggian objek yang diam ataupun bergerak akan lebih efisien jika menggunakan sebuah sistem. Sebuah alat yang terpasang pada objek akan mengukur ketinggian objek dan mengirimkannya secara jarak jauh ke sisi penerima tanpa harus mengikuti objek. Hasil pengukuran ketinggian objek dapat dilihat oleh penerima secara periodik dalam bentuk grafik pada sebuah laptop.

Dalam Tugas Akhir ini akan dirancang sistem pengiriman data sensor

altitude dengan protokol xbee. Sistem dirancang menggunakan kit mikrokontroler Arduino, xbee, dan perangkat lunak scilab. Sistem yang dirancang dapat mengukur objek yang berada pada jarak 17 meter ke arah vertikal permukaan bumi secara Line Of Sight. Namun, pengukuran ketinggian secara tidak LOS tidak dapat dilakukan pada jarak yang jauh.

ii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kemampuan dan kesehatan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :

“PERANCANGAN SISTEM PENGIRIMAN DATA SENSOR ALTITUDE

YANG TERPASANG PADA MIKROKONTROLER ARDUINO

MENGGUNAKAN PROTOKOL XBEE”

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda Tjong Kian Fah dan ibunda Nelly Edy yang senantiasa memberikan perhatian dan kasih sayang sejak penulis lahir hingga sekarang, serta abang-abang tercinta Barry Anthony dan Yansen Anthony yang senantiasa mendukung dan memberi semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

iii 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selaku Penasehat Akademis penulis,

atas bimbingan dan arahannya dalam melayani perkuliahan selama ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T, M.T

selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc dan Bapak Ir. Kasmir Tanjung selaku dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.

5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.

6. Teman – teman K3M Rolette-X Team USU yang selama ini membantu dan memfasilitasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Teman – teman UKM Robotik Sikonek USU yang selama ini membantu dan memfasilitasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Teman – teman di Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2010 atas dukungan, do’a, suka dan duka selama di bangku perkuliahan.

9. Abang-abang senior stambuk 2009 yang selalu membantu, mendukung dan memberi masukan selama menjalani perkuliahan.

10. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Pengaturan dan Komputer DTE FT USU.

11. Keluarga Besar J-Corporation yang telah memberikan banyak sekali dukungan dan pembelajaran.

iv Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan.

Akhir kata penulis berserah diri pada Tuhan Yang Maha Esa, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.

Medan, April 2015 Penulis

v

1.5 Metodologi Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II. TEORI DASAR ... 5

2.1 Pengukuran Ketinggian ... 5

2.2 Komunikasi Data ... 6

2.2.1 Wireless Sensor Network ... 7

2.2.1.1 Wireless Sensor Network Physical Layer ... 8

2.2.1.2 Wireless Sensor Network Medium Access Control Layer ... 10

2.2.2 ZigBee ... 10

2.2.2.1 ZigBee Frame ... 12

2.2.3 Serial Data Communication ... 13

2.3 Mikrokontroler ... 16

2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler ... 16

2.3.2 Universal Asynchronous Transmitter / Receiver ... 19

2.3.3 Inter-Integrated Circuit ... 20

2.4 Pemrograman ... 20

BAB III. PERANCANGAN SISTEM ... 22

3.1 Gambaran Umum Sistem ... 22

3.2 Perancangan Perangkat Keras ... 24

3.2.1 Pengukuran Arus pada Xbee dan Alat Pengukur Ketinggian ... 27

3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 29

3.3.1 Konfigurasi Xbee ... 32

vi

3.3.3 Scilab ... 33

BAB IV. ANALISIS DAN PENGUJIAN ... 36

4.1 Umum ... 36

4.2 Hasil Pengujian Sistem ... 36

4.2.1 Line Of Sight ... 37

4.2.2 Tidak LOS ... 42

4.3 Analisis Data ... 43

4.3.1 Line Of Sight ... 43

4.3.2 Tidak LOS ... 45

4.3.3 Konsumsi Daya ... 45

4.3.4 Kestabilan Sensor ... 46

4.3.5 Perbedaan Jangkauan Jarak Outdoor dan Indoor ... 47

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 48

5.1 Kesimpulan ... 48

5.2 Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA ... ix

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arsitektur Wireless Sensor Node ... 8

Gambar 2.2 Komponen dari Sistem Komunikasi Digital ... 9

Gambar 2.3 ZigBee danIEEE 802.15.4 ... 11

Gambar 2.4 ZigBeeDataFrame ... 12

Gambar 2.5 ZigBee MAC dan NWK Header ... 13

Gambar 2.6 RS-232 to USB menggunakan FT232R ... 14

Gambar 2.7 Komponen Mikrokontroler... 17

Gambar 2.8 Paket Data UART ... 20

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem ... 22

Gambar 3.2 Diagram Rangkaian ... 25

Gambar 3.3 Alat Pengukur Ketinggian ... 26

Gambar 3.4 Xbee dan Kabel Mini USB ... 26

Gambar 3.5 Multimeter Digital Heles UX 880 TR dan Jepit Buaya ... 27

Gambar 3.6 Titik Ukur pada Modul Xbee ... 28

Gambar 3.7 Titik Ukur pada Alat... 29

Gambar 3.8 Diagram Alir Sistem Pengukuran Ketinggian ... 30

Gambar 3.9 Diagram Alir Rutin ... 31

Gambar 4.1 Tampilan Data Perumahan Lantai 5 pada Grafik ... 37

Gambar 4.2 Tampilan Data Gedung T3 Lantai 4 DTE USU pada Grafik ... 39

Gambar 4.3 Tampilan Data Perumahan Lantai 3 pada Grafik ... 40

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Protokol Wireless Sensor Network Lapisan Bawah ... 7

Tabel 2.2 Pin DB 9 dan DB 25 ... 14

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 5 ... 37

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Ketinggian di Gedung T3 DTE USU ... 38

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 3 ... 40

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 2 (LOS) .. 41

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 2 (Tidak LOS) ... 42

i

ABSTRAK

Ketinggian atau altitude merupakan posisi vertikal suatu objek dari titik tertentu yang berada pada suatu daerah. Pengukuran ketinggian objek yang diam ataupun bergerak akan lebih efisien jika menggunakan sebuah sistem. Sebuah alat yang terpasang pada objek akan mengukur ketinggian objek dan mengirimkannya secara jarak jauh ke sisi penerima tanpa harus mengikuti objek. Hasil pengukuran ketinggian objek dapat dilihat oleh penerima secara periodik dalam bentuk grafik pada sebuah laptop.

Dalam Tugas Akhir ini akan dirancang sistem pengiriman data sensor

altitude dengan protokol xbee. Sistem dirancang menggunakan kit mikrokontroler Arduino, xbee, dan perangkat lunak scilab. Sistem yang dirancang dapat mengukur objek yang berada pada jarak 17 meter ke arah vertikal permukaan bumi secara Line Of Sight. Namun, pengukuran ketinggian secara tidak LOS tidak dapat dilakukan pada jarak yang jauh.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ketinggian atau altitude adalah posisi vertikal suatu objek dari titik tertentu yang berada pada suatu daerah. Titik referensi yang biasa digunakan adalah permukaan laut. Ketinggian suatu tempat dapat diukur oleh manusia menggunakan alat secara manual. Objek yang berada pada suatu daerah yang tinggi juga dapat diukur oleh manusia. Namun, ketinggian objek yang bergerak akan membuat manusia kewalahan untuk mengukurnya sehingga tidak efisien bagi si pengukur untuk mengikutinya. Apalagi, ketinggian objek yang melayang, akan sangat sulit bagi manusia untuk mengukur secara manual.

1.2 Perumusan Masalah

Merancang sebuah sistem untuk mengirimkan data altitude secara periodik dari objek bergerak vertikal keatas ke penerima data di lokasi tetap di permukaan bumi.

1.3. Tujuan Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk merancang sebuah sistem untuk mengirim data dari sensor altitude yang terletak pada suatu ketinggian ke penerima (laptop) menggunakan protokol IEEE 802.15.4.

1.4 Batasan Masalah

Agar isi dan pembahasan Tugas Akhir ini menjadi terarah, maka penulis perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Hanya membahas tentang Wireless Sensor Network. 2. Hanya membahas komukasi data serial I2C dan UART. 3. Hanya membahas pemrograman Arduino dan Scilab. 4. Hanya membahas tentang BMP085.

5. Hanya membahas tentang konfigurasi Xbee.

1.5 Metodologi Penelitian

Metode penelitian yang digunakan adalah : 1. Studi literatur dan bimbingan

Metode ini dilakukan dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain.

2. Perancangan Sistem

Melakukan perancangan sistem sesuai dengan kaidah perancangan sistem, yang terdiri atas :

a. BMP085 sebagai sensor ketinggian. b. Arduino UNO.

c. 2 buah Xbee pro s2b. d. Laptop ASUS A43SA.

e. Perangkat lunak Scilab 5.5.1 sebagai GUI. 3. Ujicoba dan analisis data

Yaitu melakukan ujicoba sistem yang telah dirancang dengan mengukur ketinggian beberapa tempat dan menganalisis data.

4. Menarik kesimpulan

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan.

BAB II TEORI DASAR

Bab ini membahas tentang spesifikasi sistem, teori dasar setiap komponen, Wireless Sensor Network, dan perangkat lunak yang digunakan.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Bab ini berisi penjelasan tentang sistem secara umum.

BAB IV ANALISIS SISTEM

Bab ini berisi tentang hasil sistem yang telah dirancang dan telah di ujicoba.

BAB V PENUTUP

5

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Pengukuran Ketinggian

Ketinggian merupakan posisi vertikal suatu objek dari titik tertentu yang berada pada suatu daerah. Ketinggian suatu daerah dipengaruhi oleh suhu dan tekanan udara. Tekanan udara disebabkan oleh gravitasi, dimana udara yang bermassa ditarik untuk berada sedekat mungkin dengan tanah. Sedangkan perubahan tekanan udara disebabkan oleh perbedaan suhu, dimana semakin tinggi suhu udara maka semakin tinggi pula tekanan udara pada daerah tersebut. Maka semakin tinggi suatu daerah, semakin rendah suhu udara yang menyebabkan tekanan udara menjadi rendah. Dengan menggunakan sebuah sensor, ketinggian suatu objek dapat diukur dengan menggunakan data tekanan dan temperatur [1].

Ketinggian dalam satuan meter dapat dihitung dengan rumus barometrik internasional, yaitu [2] :

... 2.1

Keterangan :

p = tekanan udara pada ketinggian h (hPa) po = tekanan permukaan air laut (1013,25 hPa) L = gradien suhu (0,0065 Kelvin/meter) h = ketinggian (meter)

M = massa molar (0,0289644 kg/mol)

R = konstanta gas universal (8,31447 J/mol.K)

Sehingga dengan mensubstitusikan nilai konstanta yang ada, maka diperoleh nilai h (meter) :

... 2.2

2.2 Komunikasi Data

Pada awal tahun 2000an, para pemasok alat sensor meneliti cara-cara dalam memperkenalkan standarisasi. Jaringan nirkabel biasanya mengirim ukuran data sederhana yang kecil. Untuk aplikasi dalam gedung, perancang mengesampingkan standar IEEE 802.11b (Wi-Fi / Wireless Fidelity) untuk sensor karena terlalu kompleks dan bandwidth yang besar. Sistem infrared

memerlukan line of sight, dimana tidak selalu dapat dicapai. Teknologi

bluetooth (IEEE 802.15.1) awalnya dipandang memungkinkan namun segera

dianggap kompleks dan mahal. Ini membuka kesempatan bagi standar baru IEEE 802.15.4 bersamaan dengan ZigBee (ZigBee bergerak pada lapisan diatas IEEE 802.15.4). IEEE 802.15.4 beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz dan kecepatan transmisi data hingga 250 kbps pada jarak 30 sampai 200 kaki. ZigBee / IEEE 802.15.4 dirancang untuk menyempurnakan teknologi nirkabel seperti bluetooth, Wi-Fi, dan ultra-wideband (UWB) serta aplikasi dimana koneksi kabel tidak memungkinkan, rendah daya dan biaya [3].

Peneliti telah mengembangkan banyak protokol baru khusus untuk

yang penting. Jaringan merupakan komponen yang penting dalam jaringan sensor dan standar mempunyai peranan penting. Tabel 2.1 menunjukkan beberapa protokol lapisan bawah yang diaplikasikan dalam wireless sensor network [3].

Tabel 2.1 Protokol Wireless Sensor Network Lapisan Bawah [3]

GPRS/GSM 1XRTT/CDMA

IEEE

802.11b/g IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.4 Nama standar

di penjualan 2.5G/3G Wi-Fi Bluetooth ZigBee

Sasaran

Wireless Sensor Network (WSN) adalah suatu jaringan nirkabel yang terdiri dari kumpulan simpul sensor yang tersebar di suatu area tertentu

(sensor field). Setiap simpul sensor memiliki kemampuan untuk

mengumpulkan data dan berkomunikasi dengan simpul sensor lainnya [3].

Wireless sensor node merupakan elemen utama dalam sebuah wireless

sensor network. Simpul tersebut terdiri atas pendeteksian, pemrosesan,

Converter (ADC) sendiri yang dapat dihubungkan secara langsung ke prosesor melalui protokol chip-to-chip. Hubungan sistem komunikasi ke sistem prosesor dapat digunakan Serial Peripheral Interface (SPI) serial bus. Beberapa transceiver mempunyai prosesor sendiri untuk melakukan proses sinyal tingkat rendah yang berhubungan dengan physical layer dan data link layer [4].

Gambar 2.1 Arsitektur Wireless Sensor Node [4]

Standar IEEE 802.15.4 dibuat untuk alat berdaya rendah yang beroperasi pada frekuensi 868 MHz, 915 MHz, dan 2,45 GHz. Kecepatan data standar ini adalah 20, 40, dan 240 kbps. IEEE 802.15.4 berfokus pada spesifikasi dua lapisan rendah dalam protokol (physical layer dan data link layer) [4].

2.2.1.1 Wireless Sensor Network Physical Layer

sampling rate menjadi dua kali sinyal bandwidth) sehingga tidak ada informasi yang hilang. Setelah sampling, sinyal diskrit akan dikonversi ke dalam bentuk biner. Proses ini disebut source encoding [4].

Gambar 2.2 Komponen dari Sistem Komunikasi Digital [4]

Channel encoding bertujuan untuk memastikan sinyal yang dikirim kuat terhadap derau (noise) dan gangguan. Setelah channel encoding, sinyal akan dimodulasi, proses dimana sinyal baseband diubah menjadi sinyal bandpass. Tujuan utama modulasi adalah untuk mengirim dan menerima sinyal dengan antena yang pendek. Selanjutnya, sinyal yang dimodulasi harus diperkuat dan energi listrik diubah menjadi energi elektromagnetik oleh antena transmitter dan sinyal dipropagasi melalui media nirkabel ke tujuan yang diinginkan [4].

menjadi sinyal baseband melalui proses demodulasi dan pendeteksian. Sinyal baseband menjalani proses pembentukan pulsa dan dua tahap

decoding (kanal dan sumber) untuk mendapatkan urutan simbol-simbol

yang mempresentasikan sinyal analog asli yaitu pesan [4].

2.2.1.2 Wireless Sensor Network Medium Access Control Layer

Medium nirkabel digunakan bersama oleh beberapa alat jaringan. Oleh karena itu, sebuah mekanisme diperlukan untuk mengatur akses ke medium. Ini merupakan tugas lapisan kedua yaitu data link layer. Berdasarkan referensi IEEE 802, lapisan ini dibagi menjadi logical link control layer dan medium access control layer. Medium Access Control

(MAC) layer beroperasi langsung diatas physical layer. Fungsi utama

MAC layer adalah untuk menentukan kapan sebuah simpul dapat

mengakses medium dan untuk menyelesaikan konflik antara simpul-simpul. MAC layer juga bertanggung jawab atas memperbaiki kesalahan komunikasi (communication error) yang terjadi pada physical layer dan menjalankan aktivitas lain seperti framing, addressing, dan flow control

[4].

2.2.2 ZigBee

ZigBee mempunyai elemen yang sama dengan Open System Interconnection (OSI) layer yaitu physical, MAC, dan network (NWK)

Object (ZDO) layer. Seperti spesifikasi IEEE 802.15.4, ZigBee menggunakan dua Service Access Point (SAP) setiap lapisan, dimana satu untuk data dan satu untuk pengaturan. Sebagai contoh, semua komunikasi data dari dan ke jaringan melewati Network Layer Data Entity Service Access Point (NLDE-SAP) [5].

IEEE 802.15.4 mendefinisikan dua lapisan paling bawah, yaitu

Medium Access Control (MAC) layer dan physical layer. Physical layer

menerjemahkan paket menjadi gelombang elektromagnetik dan sebaliknya.

MAC layer menyediakan konsep dari jaringan, termasuk Personal Area

Network Identity (PAN ID), dan beberapa perintah untuk menghubungkan

dan membentuk jaringan. Arsitektur ZigBee dapat dilihat pada gambar 2.3 [5].

Gambar 2.3 ZigBee dan IEEE 802.15.4 [5]

satu tujuan, dan memastikan paket terkirim dari simpul ke yang lain. APS

layer bertanggung jawab atas menyaring dan membuang paket untuk

endpoint (sebuah jalur maya yang menghubungkan simpul, satu simpul

mempunyai 240 endpoint) yang tidak ada di simpul, paket yang tidak sesuai dengan identitas, serta paket duplikat. ZDO layer bertanggung jawab atas pengaturan jaringan lokal dan nirkabel, pencarian simpul lain dan layanan dalam jaringan, serta bertanggung jawab atas status dari simpul itu sendiri di jaringan [5].

2.2.2.1 ZigBee Frame

Sebuah paket data ZigBee yang lengkap terdiri dari MAC, NWK, APS, dan ZigBee Cluster Library (ZCL) frame yang dapat dilihat pada gambar 2.4. Lapisan yang lebih tinggi berada di dalam lapisan yang lebih rendah sehingga NWK frame berada di dalam MAC frame dan seterusnya [5].

Gambar 2.4 ZigBee Data Frame [5]

Ukuran dari setiap frame tergantung pada parameter. MAC frame

diakhiri dengan Frame Check-Sum (FCS) yang berfungsi untuk memastikan bit data benar. NWK frame diakhiri dengan NWK Auxiliary

siapapun untuk mengubah paket. NWK Auxiliary Header dan NWK MIC ada hanya pada jaringan yang aman[5].

Gambar 2.5 ZigBee MAC dan NWK Header [5]

MAC dan NWK keduanya mempunyai alamat tujuan dan sumber. Sebagai contoh, simpul A mengirim paket ke simpul F. Pengiriman pertama adalah dari A ke B, berikutnya adalah B ke C dan seterusnya. Sumber dan tujuan MAC akan berubah sesuai dengan perjalanan sedangkan alamat sumber dan tujuan NWK tidak [5].

2.2.3 Serial Data Communication

Tabel 2.2 Pin DB 9 dan DB 25 [6]

Nomor pin (9 pin D-sub)

Nomor pin

(25 pin D-sub) Sinyal Sumber Tipe Deskripsi

1 8 CD DCE Kontrol Carrier detect

2 3 Rx DCE Data Receive data

3 2 Tx DTE Data Transmit data

4 20 DTR DTE Kontrol Data terminal

ready

5 7 SG – – Signal ground

6 6 DSR DCE Kontrol Data set ready

7 4 RTS DTE Kontrol Request to

send

8 5 CTS DCE Kontrol Clear to send

9 22 RI DCE Kontrol Ring indicator

- 1, 9 – 19, 21,

23 – 25

Tidak

digunakan – – –

Gambar 2.6 RS-232 to USB menggunakan FT232R [6]

Ferrite bead adalah sebuah komponen pasif yang digunakan untuk

diradiasikan ke kabel USB. Tx membawa data dari DTE ke DCE sedangkan Rx membawa data dari DCE ke DTE. DCE menyatakan CTS (Clear To Send) ketika siap untuk menerima data dan DTE menyatakan RTS (Request

To Send) ketika siap untuk menerima data. Sebelum mengirim, komputer

membaca keluaran flow control komputer lain. Jika keadaan sinyal mengindikasikan bahwa penerima belum siap menerima data, maka pengirim menunggu [6].

Transfer data Universal Serial Bus (USB) rentan terhadap delay yang tidak biasanya muncul pada sistem yang digunakan untuk transfer data menggunakan interupsi. Bandar Communication (COM) pada Personal

Computer (PC) berhubungan langsung dengan motherboard dan bebas dari

interupsi. Ketika sebuah karakter dikirim atau diterima, Central Processing

Unit (CPU) akan diinterupsi dan menuju ke rutin untuk mengurus data

tersebut. Ini berarti dengan baud rate dan kecepatan data tertentu, transfer data dapat dicapai tanpa memerlukan flow control. Dengan begitu, data dapat ditransfer tanpa menggunakan handshaking dan tetap sampai pada PC tanpa kehilangan [7].

dan tergantung pada kecepatan data. Untuk kecepatan yang sangat tinggi, ukuran paket terbesar diperlukan [7].

2.3 Mikrokontroler

2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler

Secara sederhana dapat disebutkan bahwa mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dilengkapi dengan periferal dan peralatan pendukung yang tidak dimiliki mikroprosesor. Mikrokontroler menerapkan arsitektur Harvard yang menyimpan program dan data dalam memori yang terpisah. Dengan arsitektur Harvard ini, penjemputan instruksi dapat dilaksanakan secara bersamaan dengan pemindahan data. Terdapat beberapa produsen mikrokontroler, antara lain : Intel dengan rumpun MCS-51 dan AVR, Motorola dengan rumpun MC68HC, National dengan rumpun COP8, Mikrochip dengan rumpun PIC, yang masing-masing juga ditawarkan dalam puluhan tipe, mulai dari yang sederhana sampai dengan yang sudah kompleks. Mikrokontroler ini juga sudah dibuat dalam teknologi Reduced Instruction Set Computer (RISC) dan RISC-like, dimana satu instruksi dapat dilaksanakan dalam satu periode penabuh (clock) dasar [8].

Secara umum, terdapat tujuh komponen dalam mikrokontroler, yaitu [8] :

1. Prosesor (CPU)

mikrokontroler pada umumnya dipetakan sebagai memori atau

Random-Access Memory (RAM). Semua kegiatan ini diserempakkan

oleh penabuh (clock) yang dibangkitkan oleh pembangkit penabuh (Clock Generator) yang dicatu oleh osilator kristal, Resistor-Capasitor

(RC) atau sumber luar.

Gambar 2.7 Komponen Mikrokontroler [8]

2. Read-Only Memory (ROM)

ROM digunakan untuk menyimpan data yang bersifat permanen. Dalam mikrokontroler, program disimpan dalam ROM, Electrically

Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) atau Flash

ROM. Ada mikrokontroler yang dapat ditambah ROM eksternal di luar serpih mikrokontroler. Dalam beberapa mikrokontroler, EEPROM juga digunakan untuk menyimpan data.

3. Random-Access Memory (RAM)

dan sebagian dari RAM digunakan sebagai register prosesor, dikatakan register dipetakan sebagai memori.

4. Pewaktu

Pewaktu (timer) adalah counter (pencacah) yang digunakan untuk membangkitkan pulsa atau deretan pulsa pada saat-saat tertentu atau dengan frekuensi tertentu. Pulsa ini digunakan sebagai interupsi internal untuk memulai atau mengakhiri kegiatan tertentu. Dalam kebanyakan mikrokontroler, pencacah ini adalah pencacah naik, berbeda dengan pencacah turun yang diterapkan dalam sistem mikroprosesor.

5. Bandar Input/Output (I/O)

Bandar I/O (I/O ports) yang dipetakan sebagai memori terdiri atas bandar paralel dan bandar seri yang pada umumnya mempunyai kemampuan tristate. Arah aliran bandar data pada umumnya dipilih melalui register arah (Data Direction Register atau DDR).

6. Interupsi

General Interrupt Enable (GIE) dalam register status. Di samping itu ada juga interupsi yang tidak dapat dihalang (unmaskable).

7. Bus

Bus adalah saluran yang membawa sinyal-sinyal perangkat keras. Sebagaimana dalam mikroprosesor, bus dibedakan atas bus data, alamat, dan kontrol. Bus data membawa data antara register dan memori atau I/O. Ukuran bus ini menunjukkan ukuran data (bit) yang disimpan dalam setiap register atau memori. Bus alamat menunjuk nomor alamat memori dari/ke mana data disimpan. Ukuran bus ini menunjukkan ukuran memori yang dapat diakses prosesor. Bus kontrol membawa sinyal-sinyal yang mengendalikan kegiatan sistem termasuk di dalamnya sinyal-sinyal pewaktuan dan interupsi. Bus data dan bus alamat bersifat dua arah sedangkan bus kontrol bersifat satu arah.

2.3.2 Universal Asynchronous Transmitter / Receiver

Universal Asynchronous Transmitter / Receiver (UART) adalah bagian dari sebuah perangkat keras atau integrated circuit yang digunakan dalam komunikasi serial antara komputer atau periferal. UART mengkonversi data diantara bentuk paralel dan serial. UART biasanya sudah termasuk ke dalam mikrokontroler [9].

bit start, banyaknya bit stop dan bit data harus dikonfigurasi diantara dua UART untuk berkomunikasi [10].

Gambar 2.8 Paket Data UART [10]

2.3.3 Inter-Integrated Circuit

Inter-Integrated Circuit (I2C) adalah bus serial sinkron half-duplex. I2C mempunyai 2 bidirectional bus, yaitu Serial Clock (SCL) dan Serial

Data Analyzer (SDA). Setiap induk menghasilkan sinyal penabuh

masing-masing sehingga alat-alat yang berkomunikasi harus sinkronisasi kecepatan penabuh mereka. Jika tidak, budak yang lambat dapat salah mendeteksi alamatnya pada bus SDA sementara induk yang cepat sedang mengirim data ke alat ketiga [4].

2.4 Pemrograman

dan simulasi sistem dinamis, dan manipulasi simbolik. Scilab adalah alternatif

open source yang lengkap dari Matlab [11].

Scilab memuat ratusan fungsi matematis. Beberapa fungsi yang ada di dalam scilab [11] :

• Matematika dan simulasi untuk aplikasi teknik dan sains umum termasuk operasi matematis dan analisis data.

• Visualisasi dua dimensi dan tiga dimensi yaitu fungsi grafis untuk menggambarkan dan menjelaskan serta membuat dan menyesuaikan berbagai macam jenis plot dan grafik.

• Rancangan dan analisis sistem kontrol.

• Pemrosesan sinyal menggambarkan, menganalisis dan menapis sinyal dalam domain waktu dan frekuensi.

• Xcos – pemodelan dan simulasi sistem dinamis seperti pemodelan sistem mekanik, rangkaian hidrolik.

Sistem operasi yang dapat digunakan untuk scilab 5.5.1 yaitu [12] :

• Windows : 32-bit dan 64-bit untuk Windows XP, Windows Vista, Windows 7, dan Windows 8.

• Mac OS dengan perangkat lunak java 6 : Mac OS X 10.6.x (Snow Leopard), Mac OS X 10.7.x (Lion), Mac OS X 10.8.x (Mountain Lion), Mac OS X 10.9.x (Mavericks), dan Mac OS X 10.10.x (Yosemite).

22

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Gambaran Umum Sistem

Pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah sistem pengiriman data sensor

altitude yang terpasang pada mikrokontroler Arduino menggunakan protokol

xbee. Alat yang terpasang pada objek mengirim data ketinggian objek secara jarak jauh ke laptop. Blok diagram sistem yang dirancang dapat dilihat pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem

Spesifikasi Sistem :

-. Menggunakan baterai 9 Volt.

-. Dalam keadaan pengiriman dan penerimaan, alat membutuhkan arus sebesar 104 – 108 mA.

-. Dalam keadaan pengiriman dan penerimaan, xbee membutuhkan arus sebesar 54 – 59 mA.

-. Ketinggian mencapai 100 meter (indoor) dan 1500 meter (outdoor). -. Jangkauan temperatur : -40 – 85 oC.

Cara kerja :

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Diagram rangkaian alat pengukur ketinggian pada sisi objek dapat dilihat pada gambar 3.2. Xbee terpasang pada Xbee USB Adapter (RegulatedExplorer

Gambar 3.3 Alat Pengukur Ketinggian

Pada sisi penerima, terdapat xbee yang terpasang pada Xbee USB Adapter

dan dihubungkan pada laptop (komputer) dengan menggunakan kabel mini USB seperti gambar 3.4.

3.2.1 Pengukuran Arus pada Xbee dan Alat Pengukur Ketinggian

Untuk mengetahui besarnya arus yang dibutuhkan oleh alat pengukur ketinggian pada saat standby dan pengiriman/penerimaan data, pengukuran arus dilakukan secara manual dengan menggunakan multimeter digital Heles UX 880 TR. Function switch multimeter diputar ke mA DC. Probe merah dihubungkan ke terminal mA dan probe hitam dihubungkan ke terminal COM. Jepit buaya digunakan untuk menghubungkan probe ke titik ukur.

Gambar 3.5 Multimeter Digital Heles UX 880 TR dan Jepit Buaya

Pengukuran dilakukan pada dua titik ukur yang berbeda yaitu : 1. Titik ukur pada modul xbee

untuk meminta data dari alat pengukur ketinggian. Arus diukur dan dicatat ketika data dikirim dari alat ke laptop.

Gambar 3.6 Titik Ukur pada Modul Xbee

2. Titik ukur pada alat

Pengukuran pada titik ukur ini dilakukan untuk mengetahui besar arus yang dibutuhkan oleh alat. Probe 1 dihubungkan ke kutub positif baterai dan probe 2 dihubungkan ke kutub positif colokan Arduino seperti gambar. Saklar X dihidupkan dan saklar catu daya dimatikan. Perintah dikirim dari scilab pada laptop untuk meminta data dari alat pengukur ketinggian. Arus diukur dan dicatat ketika data dikirim dari alat ke laptop.

1

Gambar 3.7 Titik Ukur pada Alat

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Perangkat lunak dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman untuk Arduino. Diagram alir perangkat lunak yang dirancang untuk sistem pengukuran ketinggian dapat dilihat pada gambar 3.8. Ketika alat ini diberi catu daya, Arduino UNO akan menginisialisasi variabel yang akan digunakan dalam program dan menunggu perintah dari pengguna yang dikirim melalui xbee.

Jika terdapat perintah yang diterima oleh Arduino UNO, maka Arduino akan meminta data dari BMP085 dan mengirimnya ke sisi pengguna. Data akan berhenti dikirim jika terdapat perintah dari pengguna atau setelah 10 detik. Kode program sistem pengukuran ketinggian dapat dilihat pada lampiran.

1

3.3.1 Konfigurasi Xbee

Konfigurasi kedua xbee dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak XCTU yang dikembangkan oleh Digi International. Parameter yang dikonfigurasi antara lain :

• Personal Area Network Identity (PAN ID) yaitu identitas dimana xbee harus terhubung. Hanya modul-modul dengan PAN ID yang sama yang dapat saling berkomunikasi.

• Scan Channels (SC) yaitu mengatur dan membaca daftar kanal.

• Destination Address High (DH) yaitu mengatur dan membaca 32 bit

atas dari 64 bit alamat modul tujuan.

• Destination Address Low (DL) yaitu mengatur dan membaca 32 bit

bawah dari 64 bit alamat modul tujuan. Parameter ini diisi dengan alamat modul tujuan. DH dan DL disatukan untuk mendefinisikan alamat tujuan yang digunakan untuk transmisi.

3.3.2 Kit Mikrokontroler Arduino

Library yang digunakan untuk perangkat Arduino dalam sistem

pengukuran ketinggian adalah Wire.h dan Adafruit_BMP085.h. Objek sensor BMP085 berupa “tinggi” dan variabel “input” berupa char dideklarasikan pada inisialisasi program. Kode program dapat dilihat pada lampiran 1.

Pada fungsi loop, program akan menunggu masukan berupa input yang dikirim dari user (scilab). Jika terdapat masukan berupa “R”, Arduino UNO akan mengirim string “Ready” dan ditampilkan di scilab. Jika masukannya berupa “P”, Arduino UNO akan menyuruh sensor BMP085 untuk melakukan pengukuran dan data tersebut akan dikirim dan ditampilkan di scilab secara real-time.

3.3.3 Scilab

Jendela aplikasi dibuat dengan menggunakan createWindow() sebagai objek bernama gui. Ukuran, nama, warna latar, dan posisi diinisialisasi pada awal program. Ukuran window gui tidak dapat diatur. Handles

dideklarasikan di awal program sehingga penggunaan handles tidak akan menimbulkan error. Kode program dapat dilihat pada lampiran 2.

Tombol “Connect” akan memanggil fungsi connect dimana jika radio (xbee sisi pengguna ke xbee sisi Arduino) belum terhubung (GUIstatus = 0) maka objek radio berupa serial dengan COM port 6 dan baud rate 9600 akan dibentuk dan dihubungkan serta string ”Ready” akan ditampilkan pada kotak status. Jika radio telah terhubung (GUIstatus = 1) dan tombol

“Connect” ditekan, maka akan muncul kotak dialog dengan pesan “Laptop

telah terhubung ke Arduino”.

“Disconnect” ditekan, maka akan muncul kotak dialog dengan pesan “Silahkan mengecek koneksi”.

Tombol “Plot” akan memanggil fungsi dataPlot dimana data akan diterima dan digambarkan dalam 10 detik atau sampai diinterupsi. PLOTstatus = 1 menunjukkan bahwa data sedang diterima dan penggambaran grafik sedang berlangsung. Fungsi ini akan membuat SAVEstatus = 1 yang berarti bahwa sudah ada data yang dapat disimpan.

Terdapat 40 data sampel yang diterima dan digambarkan dalam 10 detik, sehingga waktu yang diperlukan dalam penerimaan dan penggambaran sampel harus dihitung. Setiap pelaksanaan perintah dalam scilab membutuhkan waktu 1 ms. Pelaksanaan perintah plot membutuhkan 41 ms. Perintah sleep digunakan untuk menunda waktu dalam satuan ms dan untuk pelaksanaannya membutuhkan waktu 1 ms. Terdapat 5 perintah, 1 perintah plot, dan 1 perintah sleep yang dilaksanakan dalam perulangan. Berikut perhitungan untuk perintah sleep :

Tundaan waktu yang dibutuhkan = 250 ms

Pelaksanaan perintah sleep membutuhkan waktu 1 ms, sehingga :

membuat SAVEstatus = 1 yang berarti bahwa sudah ada data yang dapat disimpan meskipun nantinya ada beberapa data yang bernilai 0.

Tombol “Load” akan memanggil fungsi callDataLoad. Objek guiLoad berupa Window dibuat dan berisikan 2 kolom teks yang dapat diketik dan 1 tombol “Load” yang akan memanggil fungsi dataLoad. Nama berkas untuk H1 dan H0 yang akan dimuat diketik di kedua kolom teks tersebut. Fungsi dataLoad akan memuat data dengan data dari nama berkas yang telah diketik sebelumnya. Grafik akan digambar ulang dengan data yang telah dimuat. Fungsi ini akan membuat SAVEstatus = 0 dimana data yang dimuat tidak dapat disimpan.

36

BAB IV

ANALISIS DAN PENGUJIAN

4.1 Umum

Di dalam bab ini akan dilakukan pengujian terhadap rancangan sistem pengiriman data sensor altitude yang terpasang pada mikrokontroler Arduino menggunakan protokol xbee. Pengujian-pengujian yang dilakukan pada rancangan sistem ini bertujuan untuk mengetahui proses kerja, kinerja, dan hasil sistem apakah telah bekerja sesuai dengan yang diharapkan atau tidak.

Pengujian diawali dengan mengukur ketinggian permukaan tanah dan kemudian diukur ketinggian objek pada suatu tempat. Pengujian juga dibedakan untuk pengujian Line Of Sight (LOS) dan tidak LOS.

Adapun rumus yang digunakan dalam pengujian sistem, antara lain : ... 4.1

... 4.2

Keterangan :

ΔH = ketinggian tempat terhadap permukaan tanah (meter)

H1 = ketinggian tempat terhadap permukaan laut (meter) H0 = ketinggian permukaan tanah (meter)

Href = ketinggian referensi (meter)

4.2 Hasil Pengujian Sistem

4.2.1 Line Of Sight

1. Ketinggian referensi (Href) : 17 meter

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 5 Detik ke- H1 (meter) H0 (meter) ΔH (meter) %Ralat

1 53,42 36,281 17,139 0,817

2 54,17 36,281 17,889 5,229

3 53,67 36,281 17,389 2,288

4 53,84 36,281 17,559 3,288

5 54,68 36,281 18,399 8,229

6 53,76 36,281 17,479 2,817

7 54,09 36,281 17,809 4,758

8 54,17 36,281 17,889 5,229

9 53,34 36,281 17,059 0,347

10 53,42 36,281 17,139 0,817

Rata-rata 53,856 36,281 17,575 3,382

Pengujian sistem secara LOS dilakukan di perumahan lantai 5 Jalan Sutomo Ujung No. 67B Medan. Hasil pengukuran ketinggian dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tampilan data pada grafik untuk ketinggian perumahan lantai 5 dapat dilihat pada gambar 4.1.

Maka persen ralat dari ketinggian rata-rata :

2. Ketinggian referensi (Href) : 12 meter

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Ketinggian di Gedung T3 DTE USU

Detik ke- H1 (meter) H0 (meter) ΔH (meter) %Ralat

1 64,22 52,729 11,491 4,242

2 64,14 52,729 11,411 4,908

3 64,73 52,729 12,001 0,008

4 64,14 52,729 11,411 4,908

5 65,06 52,729 12,331 2,758

6 65,48 52,729 12,751 6,258

7 64,14 52,729 11,411 4,908

8 65,23 52,729 12,501 4,175

9 64,81 52,729 12,081 0,675

10 63,55 52,729 10,821 9,825

Rata-rata 64,55 52,729 11,821 4,267

Maka persen ralat dari ketinggian rata-rata :

Gambar 4.2 Tampilan Data Gedung T3 Lantai 4 DTE USU pada Grafik

3. Ketinggian referensi (Href) : 8 meter

Pengujian sistem secara LOS dilakukan di perumahan lantai 3 Jalan Pukat VI No. 79 Medan. Hasil pengukuran ketinggian dapat dilihat pada tabel 4.3. Tampilan data pada grafik untuk ketinggian perumahan lantai 3 dapat dilihat pada gambar 4.3.

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 3 Detik ke- H1 (meter) H0 (meter) ΔH (meter) %Ralat

1 41,96 33,633 8,327 4,088

2 39,71 33,633 6,077 24,038

3 41,71 33,633 8,077 0,963

4 41,63 33,633 7,997 0,038

5 41,55 33,633 7,917 1,038

6 42,47 33,633 8,837 10,463

7 40,96 33,633 7,327 8,413

8 41,71 33,633 8,077 0,963

9 41,13 33,633 7,497 6,288

10 42,55 33,633 8,917 11,463

Rata-rata 41,538 33,633 7,905 6,775

Gambar 4.3 Tampilan Data Perumahan Lantai 3 pada Grafik

4. Ketinggian referensi (Href) : 4 meter

tabel 4.4. Tampilan data pada grafik untuk ketinggian perumahan lantai 2 dapat dilihat pada gambar 4.4.

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 2 (LOS) Detik ke- H1 (meter) H0 (meter) ΔH (meter) %Ralat

1 38,2 33,701 4,499 12,475

2 38,45 33,701 4,749 18,725

3 37,37 33,701 3,669 8,275

4 37,28 33,701 3,579 10,525

5 36,45 33,701 2,749 31,275

6 37,37 33,701 3,669 8,275

7 38,7 33,701 4,999 24,975

8 37,45 33,701 3,749 6,275

9 38,2 33,701 4,499 12,475

10 36,78 33,701 3,079 23,025

Rata-rata 37,625 33,701 3,924 15,63

Maka persen ralat dari ketinggian rata-rata :

4.2.2 Tidak LOS

1. Ketinggian referensi (Href) : 4 meter

Pengujian sistem secara tidak LOS dilakukan di perumahan lantai 2 Jalan Pukat VI No. 79 Medan. Hasil pengukuran ketinggian dapat dilihat pada tabel 4.5. Tampilan data pada grafik untuk ketinggian perumahan lantai 2 yang diukur secara tidak LOS dapat dilihat pada gambar 4.5.

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 2 (Tidak

LOS)

Detik ke- H1 (meter) H0 (meter) ΔH (meter) %Ralat

1 53,17 49,341 3,829 4,275

2 54,01 49,341 4,669 16,725

3 53,09 49,341 3,749 6,275

4 53,26 49,341 3,919 2,025

5 53,17 49,341 3,829 4,275

6 52,75 49,341 3,409 14,775

7 54,01 49,341 4,669 16,725

8 53,09 49,341 3,749 6,275

9 53,42 49,341 4,079 1,975

10 53,42 49,341 4,079 1,975

Rata-rata 53,339 49,341 3,998 7,53

Gambar 4.5 Tampilan Data Perumahan Lantai 2 pada Grafik (Tidak LOS)

2. Ketinggian referensi (Href) : 8 meter

Pengujian sistem secara tidak LOS yang dilakukan di perumahan lantai 3 Jalan Pukat VI No. 79 Medan tidak berhasil dilakukan karena data yang dikirim tidak dapat diterima oleh penerima.

4.3 Analisis Data

Berikut ini adalah analisis dari hasil perancangan sistem dan pengujian sistem secara LOS, tidak LOS, dan kestabilan sensor.

4.3.1 Line Of Sight

ketinggian yang seharusnya diperoleh adalah 17 meter. Selisih ketinggian referensi dengan ketinggian rata-rata yang dihasilkan sistem adalah 0,575 meter. Sehingga persen ralat pengukuran sistem adalah 3,382 %.

Percobaan kedua dilakukan di Gedung Teknik Tegangan Tinggi lantai 4 Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara Medan dan penerima berada di daerah terbuka pada lantai 1. Ketinggian rata-rata yang diperoleh adalah 11,824 meter. Sedangkan perkiraan ketinggian yang seharusnya diperoleh adalah 12 meter. Selisih ketinggian referensi dengan ketinggian rata-rata yang dihasilkan sistem adalah 0,176 meter. Sehingga persen ralat pengukuran sistem adalah 1,492 %.

Percobaan ketiga dilakukan pada lantai 3 dan penerima berada di daerah terbuka pada lantai 1. Ketinggian rata-rata yang diperoleh adalah 7,905 meter. Sedangkan perkiraan ketinggian yang seharusnya diperoleh adalah 8 meter. Selisih ketinggian referensi dengan ketinggian rata-rata yang dihasilkan sistem adalah 0,095 meter. Sehingga persen ralat pengukuran sistem adalah 1,1875 %.

4.3.2 Tidak LOS

Percobaan pertama untuk pengujian sistem secara tidak LOS dilakukan pada lantai 2 dan penerima berada di dalam ruangan tertutup pada lantai 1. Ketinggian rata-rata yang diperoleh adalah 3,998 meter. Sedangkan perkiraan ketinggian yang seharusnya diperoleh adalah 4 meter.Selisih ketinggian referensi dengan ketinggian rata-rata yang dihasilkan sistem adalah 0,002 meter. Sehingga persen ralat pengukuran sistem adalah 0,05 %.

Percobaan kedua dilakukan pada lantai 3 dan penerima berada di dalam ruangan tertutup pada lantai 1. Xbee pada sisi penerima tidak dapat menjangkau xbee pada sisi pengirim yang dapat dilihat dari tidak ditampilkannya “Ready” pada kotak status di GUI scilab.

4.3.3 Konsumsi Daya

Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Arus

Sampel data ke 21 – 60 dalam 10 detik (4 sampel data per detik)

P 54 – 59 104 – 108

4.3.4 Kestabilan Sensor

4.3.5 Perbedaan Jangkauan Jarak Outdoor dan Indoor

Jangkauan jarak outdoor yang lebih jauh daripada jangkauan jarak

indoor diakibatkan karena di dalam ruangan terdapat pemantulan sinyal oleh dinding dan objek lain yang menyebabkan multipath. Multipath adalah fenomena propagasi dimana sinyal radio mencapai antena melalui dua atau banyak jalur. Multipath menyebabkan fading. Fading dapat menyebabkan sistem komunikasi yang buruk dikarenakan fading dapat mengakibatkan loss pada kekuatan sinyal tanpa mengurangi kekuatan dari derau [13].

Pantulan disekitar pengirim dan penerima menciptakan beberapa jalur yang dapat dilintasi sinyal pengirim. Setiap sinyal mempunyai redaman, delay, dan pergeseran fasa yang berbeda ketika merambat dari sumber ke penerima. Ini dapat menyebabkan interferensi yang membangun atau merusak, penguatan atau peredaman sinyal yang terlihat penerima. Interferensi yang merusak biasanya disebut deep fade dan dapat menyebabkan kegagalan dalam berkomunikasi akibat dari menurunnya

signal-to-noise ratio [13].

48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil yang telah diperoleh, maka dapat ditarik kesimpulan :

1. Arus yang dibutuhkan modul xbee pada saat penerimaan dan pengiriman data adalah 54 – 59 mA dan arus yang dibutuhkan alat pengukur ketinggian pada saat penerimaan dan pengiriman data adalah 104 – 108 mA.

2. Pengukuran ketinggian dapat dilakukan dengan baik, yaitu dengan persen ralat < 4 %.

3. Sistem yang dirancang dapat mengukur objek yang berada pada jarak 17 meter ke arah vertikal permukaan bumi secara LOS.

4. Hasil pengukuran ketinggian untuk pengujian LOS dan tidak LOS dengan ketinggian referensi 4 meter hampir sama.

5. Pengukuran ketinggian secara tidak LOS tidak dapat dilakukan pada jarak yang jauh.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat penulis berikan pada Tugas Akhir ini adalah : 1. Nilai ketinggian yang diperoleh berubah-ubah setiap waktu, sehingga

2. Untuk ketinggian objek yang baru, sebaiknya menggunakan nilai ketinggian ground level yang baru.

ix

DAFTAR PUSTAKA

[1] “Indonesian Wikipedia,” Wikimedia Foundation, Inc., 6 Agustus 2014. [Online]. Available: http://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan. [Diakses 11 November 2014]. [2] “English Wikipedia,” Wikimedia Foundation, Inc., 8 November 2014. [Online].

Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_pressure. [Diakses 11 November 2014].

[3] K. Sohraby, D. Minoli dan T. Znati, Wireless Sensor Networks : Technology, Protocols, and Applications, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2007.

[4] W. Dargie dan C. Poellabauer, Fundamentals of Wireless Sensor Networks : Theory and Practice, United Kingdom: John Wiley and Sons, Ltd., 2010.

[5] D. Gislason, ZigBee Wireless Networking, USA: Newnes, 2008.

[6] J. Axelson, Serial Port Complete : COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems, 2nd penyunt., Madison: Lakeview Research LLC, 2007. [7] AN232B-04 : Data Throughput, Latency and Handshaking, United Kingdom: Future

Technology Devices International Ltd., 2006.

[8] P. Tarigan, Sistem Tertanam, Yogyakarta: Graha Ilmu, 2011.

[9] “English Wikipedia,” Wikimedia Foundation, Inc., 21 March 2015. [Online]. Available:

http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_asynchronous_receiver/transmitter. [Diakses 1 April 2015].

[10] Xbee/XBee-PRO OEM RF Modules, Lindon: MaxStream, Inc., 2006. [11] “Scilab,” Scilab Enterprises S.A.S, [Online]. Available:

https://www.scilab.org/scilab/about. [Diakses 25 November 2014]. [12] “Scilab,” Scilab Enterprises S.A.S, [Online]. Available:

https://www.scilab.org/download/requirements. [Diakses 25 November 2014]. [13] “English Wikipedia,” Wikimedia Foundation, Inc., 2 March 2015. [Online]. Available:

Lampiran 1

Kode Program Untuk Perangkat Arduino

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_BMP085.h>

Adafruit_BMP085 tinggi; // create a BMP085 object char input;

void setup() {

Serial.begin(9600); Wire.begin(); tinggi.begin(); }

void loop() {

input = Serial.read(); switch(input) {

case 'R': // R is sent from Scilab to ask whether Radio is ready or not Serial.println("Ready");

break;

case 'P': // P is sent from Scilab to command Radio start sending data Serial.println(tinggi.readAltitude());

Lampiran 2

Kode Program Untuk Scilab

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CREATE A WINDOW AND ITS COMPONENTS ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

clear;

// A place for Status Text

handles.frame4status = uicontrol(gui, 'Relief', 'solid', ...

'Style', 'frame', 'Position', [403069580], ...

'HorizontalAlignment', 'center', ...

'Background', [111]);

// Title for the place of Status Text

handles.frame4statusTitle = uicontrol(gui, 'Style', 'text', 'String', 'Status', ...

set(handles.txtStatus,"String","Welcome");

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // A place for Height Variable each second

parameter = [" ""Height"];

awalTabel1 = ["detik 1""detik 2""detik 3""detik 4""detik 5""detik 6", ...

"detik 7""detik 8""detik 9""detik 10"]'; // What is the height now?

handles.txtHeight = uicontrol(gui,'Style', 'text', 'Position', [6004206020], ...

'FontSize', [12], 'FontWeight', 'bold', ...

'HorizontalAlignment', 'left', ...

'Background', [111]);

set(handles.txtHeight,"String","Height :");

handles.txtHeightVar = uicontrol(gui,'Style', 'text', 'Position', [6604205020], ...

set(handles.txtMeter,"String","Meter");

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Creating an Axes

handles.axes1 = newaxes(handles.frame4axes);

// Axes1 title and axis

handles.axes1.title.text = "Height"; handles.axes1.title.font_size = 4;

// Axes1 X label

globalbthpanjangtinggiGUIstatusPLOTstatusSAVEstatusFilePathk

GUIstatus = 0; PLOTstatus = 0; SAVEstatus = 0; k = 0;

panjang = 41; // terdapat 41 sampel data ketinggian

b = zeros(1,panjang); // membuat tempat 1 x 41 untuk data ketinggian

tinggi = zeros(1,10); // variabel untuk data ketinggian per detik

t = 0:0.25:10; // banyaknya waktu sampel

h = 150; // tinggi pada axis Y

FilePath = 'C:\Users\ASUS\Desktop\DATA\Scilab files\SOD files\';

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CALLBACK FOR EACH BUTTON

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Connect to Arduino through Radio

function connect globalradioGUIstatus

// Koneksi antara penerima dan pengirim belum terhubung (GUIstatus = 0)

if GUIstatus == 0then

// Menutup koneksi jika penerima dan pengirim masih terhubung (GUIstatus = 1)

if GUIstatus == 1then

function dataPlot

globalabtzkpanjangheighttinggiradioGUIstatusPLOTstatusSAVEstatus

awalTabel2 = [" "" "" "" "" "" "" "" "" "" "]'; table = [parameter; [ awalTabel1 awalTabel2 ]];

set(handles.tableTinggi,"String",table); // Menghapus tabel

delete(handles.axes1.children); // Menghapus grafik

// Membuat tombol selain tombol "Stop Plotting" dalam keadaan OFF

// Interrupt and stop the plot

function stop

globalkradioPLOTstatusSAVEstatus

// Load and plot the saved data

function callDataLoad

globalFilePathFileNameH1FileNameH0FullPathguiLoad

globalSAVEstatusFilePathFileNameH1FileNameH0FullPathguiLoad

SAVEstatus = 0;

delete(handles.axes1.children);

//Memuat data b, t, dan tinggi untuk H0 dengan dari file LoadFileNameH0

LoadFileNameH0 = get(FileNameH0,"String");

//Memuat data b, t, dan tinggi untuk H1 dengan dari file LoadFileNameH1

LoadFileNameH1 = get(FileNameH1,"String"); FullPath = strcat([FilePath,LoadFileNameH1]);

load(FullPath,'b','t','tinggi');

globalSAVEstatusFileNameguiSave

if SAVEstatus == 1then

globalbttinggiFilePathFileNameFullPathguiSave

// Menyimpan variabel b, t, dan tinggi ke FullPath

// Disimpan dengan nama SaveFileName