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
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.
B. 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 sub-sistem :
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.
Gambar 2. Blok Diagram OBDH
C. Arduino Mega2560[5]
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 ATmega2560
Tegangan Operasi 5V
Tegangan Input (recommended)
7-9V
Tegangan Input (limits) 6-20V
Pin Digital I/O 54 (termasuk 14 pin PWM
output)
Pin Analog Input 16
Arus DC per I/O Pin 40 mA
Arus DC untuk Pin 3.3V 50 mA
Flash Memory 256 KB ( 8 KB untuk
bootloader)
SRAM 8 KB
EEPROM 4 KB
Clock Speed 16 MHz
Koneksi USB
Antarmuka UART TTL, I2C, SPI, USB
D. LM 35[4]
(a) (b)
Gambar 4. Bentuk fisik LM35 (a) tampak bawah, (b) tampak depan
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.
III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI 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).
A. 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.
Gambar 5. Blok diagram OBDH ITS-Sat
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.
4. 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.
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.
Gambar 6. Simulasi sensor suhu pada Proteus
Hardware Sensor Suhu Sub Sistem
Untuk perancangan hardware sensor suhu ini
dibutuhkan beberapa komponen dengan rangkaian berikut :
Gambar 7. Schematic sensor suhu pada Eagle PG5/OC0B 1 PE0/RXD0/PCINT8/PDI 2 PE1/TXD0/PDO 3 PE2/XCK0/AIN0 4 PE3/OC3A/AIN1 5 PE4/OC3B/INT4 6 PE5/OC3C/INT5 7 PE6/T3/INT6 8 PE7/ICP3/CLKO/INT7 9 PH0/RXD2 12 PH1/TXD2 13 PH2/XCK2 14 PH3/OC4A 15 PH4/OC4B 16 PH5/OC4C 17 PH6/OC2B 18 PB0/SS/PCINT0 19 PB1/SCK/PCINT1 20 PB2/MOSI/PCINT2 21 PB3/MISO/PCINT3 22 PB4/OC2A/PCINT4 23 PB5/OC1A/PCINT5 24 PB6/OC1B/PCINT6 25 PB7/OC0A/OC1C/PCINT7 26 PH7/T4 27 PG3/TOSC2 28 PG4/TOSC1 29 RESET 30 XTAL2 33 XTAL1 34 PL0/ICP4 35 PL1/ICP5 36 PL2/T5 37 PL3/OC5A 38 PL4/OC5B 39 PL5/OC5C 40 PL6 41 PL7 42 PD0/SCL/INT0 43 PD1/SDA/INT1 44 PD2/RXD1/INT2 45 PD3/TXD1/INT3 46 PD4/ICP1 47 PD5/XCK1 48 PD6/T1 49 PD7/T0 50 PG0/WR 51 PG1/RD 52 PC0/A8 53 PC1/A9 54 PC2/A10 55 PC3/A11 56 PC4/A12 57 PC5/A13 58 PC6/A14 59 PC7/A15 60 PJ0/RXD3/PCINT9 63 PJ1/TXD3/PCINT10 64 PJ2/XCK3/PCINT11 65 PJ3/PCINT12 66 PJ4/PCINT13 67 PJ5/PCINT14 68 PJ6/PCINT15 69 PG2/ALE 70 PA7/AD7 71 PA6/AD6 72 PA5/AD5 73 PA4/AD4 74 PA3/AD3 75 PA2/AD2 76 PA1/AD1 77 PA0/AD0 78 PJ7 79 PK7/ADC15/PCINT23 82 PK6/ADC14/PCINT22 83 PK5/ADC13/PCINT21 84 PK4/ADC12/PCINT20 85 PK3/ADC11/PCINT19 86 PK2/ADC10/PCINT18 87 PK1/ADC9/PCINT17 88 PK0/ADC8/PCINT16 89 PF7/ADC7/TDI 90 PF6/ADC6/TDO 91 PF5/ADC5/TMSPF4/ADC4/TCK 92 93 PF3/ADC3 94 PF2/ADC2 95 PF1/ADC1 96 PF0/ADC0 97 AREF 98 AVCC 100 U1 ATMEGA2560 X1 CRYSTAL C1 22p C2 22p D 7 1 4 D 6 1 3 D 5 1 2 D 4 1 1 D 3 1 0 D 2 9 D 1 8 D 0 7 E 6 R W 5 R S 4 V S S 1 V D D 2 V E E 3 LCD1 LM016L -10.0 3 1 VOUT 2 U2 LM35 U2(+VS) 3 2 6 7 41 5 U3 741 R1 2k R2 8k U3(V+) U3(POS IP) V=-0.0991102 U3(OP) V=-0.489522 U1(AREF) 50 % RV1 1k R7 1k U4(V+) RV3(1) V=1.00819 5 0 % RV2 1k RV2(2) R8 100k R8(1) 3 2 6 7 41 5 U4 741 R6 2k %60 RV3 1k R9 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.
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
C. 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
Vout = 𝑅1+𝑅2𝑅1 Vin = 2+82 0,3 = 102 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
PG5/OC0B 1 PE0/RXD0/PCINT8/PDI 2 PE1/TXD0/PDO 3 PE2/XCK0/AIN0 4 PE3/OC3A/AIN1 5 PE4/OC3B/INT4 6 PE5/OC3C/INT5 7 PE6/T3/INT6 8 PE7/ICP3/CLKO/INT7 9 PH0/RXD2 12 PH1/TXD2 13 PH2/XCK2 14 PH3/OC4A 15 PH4/OC4B 16 PH5/OC4C 17 PH6/OC2B 18 PB0/SS/PCINT0 19 PB1/SCK/PCINT1 20 PB2/MOSI/PCINT2 21 PB3/MISO/PCINT3 22 PB4/OC2A/PCINT4 23 PB5/OC1A/PCINT5 24 PB6/OC1B/PCINT6 25 PB7/OC0A/OC1C/PCINT7 26 PH7/T4 27 PG3/TOSC2 28 PG4/TOSC1 29 RESET 30 XTAL2 33 XTAL1 34 PL0/ICP4 35 PL1/ICP5 36 PL2/T5 37 PL3/OC5A 38 PL4/OC5B 39 PL5/OC5C 40 PL6 41 PL7 42 PD0/SCL/INT0 43 PD1/SDA/INT1 44 PD2/RXD1/INT2 45 PD3/TXD1/INT3 46 PD4/ICP1 47 PD5/XCK1 48 PD6/T1 49 PD7/T0 50 PG0/WR 51 PG1/RD 52 PC0/A8 53 PC1/A9 54 PC2/A10 55 PC3/A11 56 PC4/A12 57 PC5/A13 58 PC6/A14 59 PC7/A15 60 PJ0/RXD3/PCINT9 63 PJ1/TXD3/PCINT10 64 PJ2/XCK3/PCINT11 65 PJ3/PCINT12 66 PJ4/PCINT13 67 PJ5/PCINT14 68 PJ6/PCINT15 69 PG2/ALE 70 PA7/AD7 71 PA6/AD6 72 PA5/AD5 73 PA4/AD4 74 PA3/AD3 75 PA2/AD2 76 PA1/AD1 77 PA0/AD0 78 PJ7 79 PK7/ADC15/PCINT23 82 PK6/ADC14/PCINT22 83 PK5/ADC13/PCINT21 84 PK4/ADC12/PCINT20 85 PK3/ADC11/PCINT19 86 PK2/ADC10/PCINT18 87 PK1/ADC9/PCINT17 88 PK0/ADC8/PCINT16 89 PF7/ADC7/TDI 90 PF6/ADC6/TDO 91 PF5/ADC5/TMS 92 PF4/ADC4/TCK 93 PF3/ADC3 94 PF2/ADC2 95 PF1/ADC1 96 PF0/ADC0 97 AREF 98 AVCC 100 U1 ATMEGA2560 X1 CRYSTAL C1 22p C2 22p D 7 1 4 D 6 1 3 D 5 1 2 D 4 1 1 D 3 1 0 D 2 9 D 1 8 D 0 7 E 6 R W 5 R S 4 V S S 1 V D D 2 V E E 3 LCD1 LM016L U1(AREF) 8 5% RV1 1k RV1(2)
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.
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 Suhu (°C) V1 (volt) V2 (volt) V3 (volt) Vrata (volt) 1 -15 -0,135 -0,141 -0,143 -0,13967 2 -10 -0,082 -0,087 -0,093 -0,08733 3 -5 -0,034 -0,037 -0,039 -0,0367 4 0 0,016 0,013 0,011 0,0133 5 5 0,069 0,066 0,064 0,0663 6 10 0,118 0,116 0,115 0,1163 7 15 0,173 0,170 0,167 0,17 8 20 0,216 0,212 0,209 0,2123 9 25 0,259 0,257 0,256 0,2573 10 30 0,30 0,30 0,30 0,3 11 35 0,34 0,34 0,35 0,3433 12 40 0,39 0,39 0,40 0,3933 13 45 0,43 0,43 0,44 0,4333 14 50 0,48 0,48 0,49 0,4833 15 55 0,53 0,53 0,53 0,53 16 60 0,58 0,58 0,58 0,58 17 65 0,63 0,63 0,63 0,63 18 70 0,68 0,68 0,68 0,68 19 75 0,73 0,73 0,73 0,73 20 80 0,78 0,78 0,78 0,78 21 85 0,83 0,83 0,83 0,83
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 Waktu
(per 5 menit) Vawal Vload Vakhir
1 0 5,972 2,638 1,318 2 5 5,967 2,635 1,316 3 10 5,964 2,632 1,315 4 15 5,961 2,630 1,314 5 20 5,959 2,629 1,313 6 25 5,958 2,628 1,313 7 30 5,956 2,626 1,312 8 35 5,954 2,625 1,311 9 40 5,953 2,623 1,311 10 45 5,951 2,622 1,310 11 50 5,950 2,621 1,309 12 55 5,949 2,620 1,309 13 60 5,947 2,618 1,308 -20 0 20 40 60 80 100 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 suhu (derajad C) te g a n g a n ( v o lt )
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.
Tabel 4. Penurunan tegangan baterai selama 60 menit
Waktu
(menit ke- ) Vawal Vload Vakhir
0 5,972 V 2,638 V 1,318 V
60 5,947 V 2,618 V 1,308 V
Selisih 0,025 V 0,02 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.
C. 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 :
void setup() { analogReference(EXTERNAL); Serial.begin(9600); } void loop() {
unsigned int temp = analogRead(0);
unsigned int Vin = (temp*0.004887585533*30)-40; ...
}
Dengan persamaan
D = Nc . S . fs (2)
M = D . t (3)
Dan berdasarkan hasil pengujian sistem OBDH ini maka dapat dibuat tabel sebagai berikut :
Tabel 4.4 Besar kapasitas data dalam 1 hari
Parameter S (bit) fs (Hz) Nc D (bps) M (KB/hari) Suhu 12 1 1 12 129,6 Power 8 1 1 8 86,4 Total 216
Dari pengujian ini maka dapat diketahui bahwa OBDH ITS-Sat membutuhkan kapasitas data sebesar 216 KB/hari untuk mengirim info atau data suhu dan power ke ground station.
V. KESIMPULAN
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.
DAFTAR PUSTAKA
[1] 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.”
[2] Chen-Joe Fong, Albert Lin, Allen Shien, Marco Yeh, Wen-Chen Chiou, Hsien Tsai, Pei-Yi Ho, Chin-Wen Liu, Ming-Shong 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.
[3] Hirofumi Kawakubo. Hardware Development of a Microcontroller Board for a Small Satellite. Department of Electrical and Computer Engineering.
[4] National Semiconductor
“LM35/LM35A/LM35C/LM35CA/LM35D” Precision Centigrade Temperature Sensor.
[5] Datasheet “Arduino Mega2560” <URL : http://www.
http://digi-ware.com/dw.php?p=search_result>
[7] Brouwer, Mr.G.F., Mr. W. J. Ubbels, Mr. A. A. Vaartjes, Mr. F. Te Hennepe “Assembly, Integration And Testing Of The
Delfi-C3 Nano Satellite” 0 10 20 30 40 50 60 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
waktu (per 5 menit)
te g a n g a n ( v o lt ) V awal V load V akhir
