TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM AUTOTRACKING UNTUK ANTENA
UNIDIRECTIONAL FREKUENSI 2.4 GHZ DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
Ryandika Afdila
NIM : 100402044
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM AUTOTRACKING UNTUK ANTENA
UNIDIRECTIONAL FREKUENSI 2.4 GHZ DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO
Disusun Oleh :
RYANDIKA AFDILA
100402044
Disetujui Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir
Ir. ARMAN SANI, M.T
NIP. 19631128 199103 1 003
Diketahui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si.
NIP. 19540531 198601 1 002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
i ABSTRAK
Pengamatan cuaca pada kondisi vertikal atmosfer sangat diperlukan oleh
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional. Pengamatan ini dilakukan dengan
cara menerbangkan muatan (payload) yang terdiri dari berbagai sensor untuk
pengamatan cuaca. Muatan kemudian akan mengirimkan informasi ke stasiun
penerima melalui frekuensi komunikasi 2.4 GHz. Agar komunikasi antara muatan
dengan stasiun penerima dapat terjalin dengan baik, maka stasiun penerima harus
selalu terarah ke muatan. Oleh karena itu, diperlukan sebuah sistem yang dapat
mendeteksi posisi muatan lalu mengarahkan antena stasiun penerima ke arah
muatan tersebut.
Dalam Tugas Akhir ini dibahas perancangan sistem autotracking untuk
antena unidirectional dengan frekuensi operasi 2.4 GHz yang memungkinkan
antena stasiun penerima senantiasa terarah ke muatan sehingga komunikasi antara
muatan dengan stasiun penerima dapat terjalin dengan baik. Dari pengujian
langsung di Laboratorium Sistem Komunikasi Radio Departemen Teknik Elektro
Universtas Sumatera Utara, diperoleh nilai RSSI rata-rata adalah 156.8, 157, dan
156.6 untuk sudut hadap antena 400, 900 dan 1400 terhadap muatan dan kesalahan
pengarahan rata-rata dari sistem tracking yang dirancang adalah < 90.
ii Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas berkah dan
rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“RANCANG BANGUN SISTEM AUTOTRACKING UNTUK ANTENA
UNIDIRECTIONAL FREKUENSI 2.4 GHZ DENGAN MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ARDUINO”
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1)
di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa, yaitu
Ayahanda Yarmen Dinamika dan Ibunda Nur Akla, yang telah membesarkan,
mendidik dan selalu mendoakan penulis tanpa mengenal rasa lelah. Kemudian
ucapan terimakasih kepada Bapak Djakfar M. Adam yang selalu membimbing dan
memotivasi kepada penulis. Selanjutnya rasa sayang kepada saudara-saudari
penulis, Ridha Fardhila dan Syasya Fakhira Nazila yang selalu memberi
dukungan dan selalu bersama penulis dalam menjalani lika-liku kehidupan.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga terselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan
dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa
terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Arman Sani,MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
iii memberikan bantuan yang sangat dibutuhkan oleh penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Masykur Sjani, selaku Dosen Wali penulis yang membimbing
dan mengarahkan penulis sampai menyelesaikan pendidikan di kampus
USU.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim,M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis
dan Staf Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6. Seluruh sahabat penulis, Hamdan, Kharis, Rhobby, Irsyad, Ipin, Duha,
Dicky, Ilham, Risky, Lutphi, Djaka, Andika, Najwi, Eden, Hendra, Adi,
Rimbo, Yahya, Dila, Agus, Benny, Dewi, Dwi, Puti, Yola, Tari, Molen,
Riky, Ranzys, Windy, Fatih, Fadhlan dan teman-teman stambuk 2010
lainnya, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan selama penulis
bergelut di kampus.
7. Seluruh senior dan junior di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan
dan bantuan yang diberikan kepada penulis.
8. Sahabat-Sahabat Fatih 3rd generation, teman seperjuangan yang
mengajarkan penulis arti hidup dan arti sebuah persahabatan. Semoga kita
bertemu di satu nama, yaitu Kesuksesan.
9. Keluarga Besar MME-GS FT USU, dan Keluarga Besar Kost Tri Dharma
iv bersama penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Tanpa mereka,
pengalaman penulis tidaklah lengkap.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna.
Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat
penulis harapkan.
Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih.
Medan, Maret 2015
Penulis
v DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 1
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Pembatasan Masalah ... 2
1.5 Metode Penelitian ... 2
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TEORI DASAR ... 5
2.1 Umum ... 5
2.2 Gelombang Elektromagnetik ... 5
2.3 Pengertian Antena ... 7
2.4 Parameter Karakteristik Antena ... 7
2.4.1 Direktivitas Antena ... 8
2.4.2 Gain Antena ... 8
2.4.3 Pola Radiasi Antena ... 10
vi
BAB III PERANCANGAN SISTEM AUTOTRACKING UNTUK ANTENA YAGI FREKUENSI 2.4 GHZ... 22
3.1 Umum ... 22
vii
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM ... 36
4.1 Umum ... 36
4.2 Hasil Pengujian Sistem ... 37
4.2.1 Muatan Pada Posisi 400 dari Antena ... 37
4.2.2 Muatan Pada Posisi 900 dari Antena ... 39
4.2.3 Muatan Pada Posisi 1400 dari Antena ... 40
4.3 Analisis Data ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
5.1 Kesimpulan ... 43
5.2 Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... xi
viii
Gambar 2.1 Antena Sebagai Pengirim dan Penerima ... 7
Gambar 2.2 Sistem Koordinat Untuk Menganalisis Antena ... 10
Gambar 2.3 Beamwidth Antena ... 11
Gambar 2.4 Bandwidth Antena ... 12
Gambar 2.5 Antena Yagi-Uda ... 14
Gambar 2.6 Sudut Elevasi dan Azimut ... 15
Gambar 2.7 Skema Kesalahan Pointing Antena Pengirim dan Penerima.... 16
Gambar 2.8 Motor Servo ... 16
Gambar 2.9 Komponen Penyusun Motor Servo……….. 17
Gambar 2.10 Motor DC Brushless... 18
Gambar 2.11 Bentuk Dasar Motor DC Brushless Dengan Rangkaian Pengendali………. 18
Gambar 2.12 Perputaran Motor DC Brushless………... 19
Gambar 2.13 IC LM7805……… 20
Gambar 2.14 Diagram Blok IC LM7805……… 21
Gambar 2.15 IC LM1117……… 21
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Sistem Tracking Antena Yagi 2.4 GHz……… 23
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Tracking Antena Yagi... 24
Gambar 3.3 Arduino Mega2560... 26
Gambar 3.4 Pulsa Sinyal Kontrol untuk Motor Servo……….. 27
Gambar 3.5 Modul Radio Xbee Pro S2B 2.4 GHz ... 28
ix
Gambar 3.7 Rangkaian Untuk Sistem Tracking... 31
Gambar 3.8 Alat Tracking Muatan Menggunakan Antena Yagi………… . 32
Gambar 3.9 Muatan Sistem Tracking………. 33
Gambar 3.10 Diagram Alir Perangkat Lunak Sistem Tracking……….. 34
Gambar 4.1 Skema Pengujian Sistem Autotracking Untuk Antena Unidirectional 2.4 GHz ... 36
Gambar 4.2 Pengarahan Antena Untuk Muatan Pada Sudut 400…………. 37
Gambar 4.3 Hasil Pengujian Sistem Autoracking Pada Sudut 400 ... 38
Gambar 4.4 Grafik Pengujian Sistem Autotracking Pada Posisi 400 ... 38
Gambar 4.5 Pengarahan Antena Untuk Muatan pada sudut 900 ... 39
Gambar 4.6 Hasil Pengujian Sistem Autoracking Pada Sudut 900 ... 39
Gambar 4.7 Grafik Pengujian Sistem Autotracking Pada Posisi 900 ... 40
Gambar 4.8 Pengarahan Antena Untuk Muatan Pada Sudut 1400 ... 40
Gambar 4.9 Hasil Pengujian Sistem Autoracking Pada Sudut 1400 ... 41
x Tabel 2.1 Spektrum Frekuensi Gelombang Radio ... 6
Tabel 3.1 Konfigurasi Pin Modul Radio Xbee Pro S2B……….. 29
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sistem Autotracking Muatan Pada Posisi 400 38
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sistem Autotracking Muatan Pada Posisi 900 40
