71 BAB 4
ANALISIS DAN BAHASAN
Bab ini akan menjelaskan secara detil mengenai hasil-hasil pengukuran penelitian ini. Pengukuran-pengukuran yang dilakukan secara garis besar yaitu Pengukuran gedung parkir Universitas Bina Nusantara, Pengujian sistem yang terbagi menjadi pengujian sensor ultrasonik, pengujian modul Sensor Controller, Pengujian Zone Controller dan pengujian keseluruhan sistem.
4.1. Penelitian Gedung Parkir Universitas Bina Nusantara
Pengukuran yang dilakukan adalah meneliti dan mengukur gedung parkir kampus Anggrek UBINUS. Tujuan pengukuran gedung parkir kampus Anggrek UBINUS ini adalah sebagai referensi penelitian ini dimana nantinya hasil penelitian ini akan diterapkan pada gedung parkir UBINUS.
Percobaan ini dilakukan dengan melakukan beberapa pengukuran, antara lain: mengukur lebar satu tempat parkir, mengukur jarak titik tengah rencana peletakan sensor antara satu tempat parkir dengan tempat parkir disebelahnya, mengukur ketinggian tempat parkir, memperkirakan mobil paling tinggi dan paling rendah yang mungkin parkir di gedung parkir, dan mengukur ketinggian peletakan sensor. Berikut ini adalah hasil pengukuran yang telah dilakukan.
Tabel 4.1 Hasil pengukuran denah gedung parkir Universitas Binus
Pengukuran Gedung Parkir Anggrek Universitas Binus Tinggi atap dalam gedung parkir 2.9 m Tinggi mobil max masuk gedung
parkir
2.27 m
Lebar / jarak tempat parkir 1 mobil 2.32 m Jarak tiang 1 ke tiang 2 7.17 m
Lebar tiang 51.5 cm
Mobil terpendek (Honda Civic) 1433 mm Mobil tertinggi (Toyota Alphard) 1890 mm
Tabel 4.1 menunjukkan hasil pengukuran yang dilakukan terhadap gedung parkir kampus Anggrek Universitas Binus. Pada percobaan ini diambil 2 jenis mobil yang masing-masing memiliki ketinggian mobil yang berbeda dimana diambil perkiraan mobil tertinggi dan mobil terpendek. Tujuannya adalah agar dapat mengatur berapa jarak referensi yang perlu diukur oleh sensor ultrasonik untuk mendeteksi adanya mobil atau tidak.
Gambar 4.1.1 Gambar denah gedung parkir anggrek dari Universitas Binus
Sesuai dengan denah pada gambar 4.1.1 bahwa sensor ultrasonik akan diletakkan pada ketinggian 270 cm dari permukaan. Dengan melihat ketinggian mobil tertinggi dan terpendek yaitu Toyota Alphard (1.89 m) dan Honda Civic (1.433 m), maka akan ditetapkan jarak ketinggian antara sensor ultrasonik terhadap objek yaitu 170 cm atau 1.7 m lebih dari jarak tersebut maka sensor ultrasonik tidak dapat mengukur objek dilihat dari ketinggian mobil yang sudah diteliti.
4.2. Pengujian Sistem
Pengujian sistem akan dijelaskan dengan beberapa tata cara pengambilan datanya sesuai dengan data apa yang akan diambil berikut akan dijelaskan perinciannya.
4.2.1 Uji Sensor Ultrasonik
Pengujian Sensor Ultrasonik bertujuan untuk membuktikan berapa jarak maksimal dan minimal yang bisa diukur oleh sensor ultrasonik tipe HC SR-04. berikut beberapa tata cara untuk melakukan pengukuran yaitu menyiapkan alat yang akan digunakan untuk pengukuran yaitu Measuring Tape atau Meteran, kemudian pastikan sistem (termasuk Sensor Controller, Zone Controller, Master Controller) sudah dinyalakan sebelum memulai pengukuran. lalu rentangkan meteran tersebut sepanjang 2 cm hingga 300 cm, letakkan sensor ultrasonik diatas meteran menghadap bidang datar agar sensor ultrasonik dapat memantulkan gelombang ultrasonik terhadap objek yang diukur melalui pin trigger dan pin echo pada sensor ultrasonik, kemudian pastikan sudut pengukuran 15 derajat sesuai dengan datasheet sensor ultrasonik HC SR-04.
Uji sensor ultrasonik mulai dari jarak 2 cm hingga 300 cm, kemudian bandingkan seberapa besar error antara jarak ukur dan jarak yang terukur untuk mendapatkan jarak minimal dan jarak maksimal sensor ultrasonik.
Gambar 4.2.1 Sensor ultrasonik dihubungkan ke sensor controller
Gambar berikut dibawah akan dibagi menjadi dua bagian dikarenakan data yang ditulis tidak mencukupi jika diletakkan pada satu halaman. Gambar dibawah akan dijelaskan tentang hasil dari pengukuran sensor ultrasonik dan grafik dari hasil pengukuran. Sensor Ultrasonik Jarak ukur (cm) Jarak hasil (cm) Error (cm) % error Jarak ukur (cm) Jarak hasil (cm) Error (cm) % error 2 0.03 1.97 98.50% 90 87.79 2.21 2.45% 3 0.05 2.95 98.33% 100 98.25 1.75 1.75% 4 0.05 3.95 98.75% 110 113.78 3.78 3.44% 5 0.05 4.95 99% 120 116.83 3.17 2.64% 6 0.05 5.95 99.16% 130 126.43 3.57 2.74% 7 6.27 0.73 10.42% 140 134.52 5.48 3.91% 8 7.34 0.66 8.25% 150 145.86 4.14 2.76% 9 8.25 0.75 8.33% 160 156.33 3.67 2.29% 10 9.05 0.95 9.5% 170 165.55 4.45 2.62% 11 10.22 0.78 7.09% 180 175.9 4.1 2.28% 12 11.41 0.59 4.91% 190 190.36 1.36 0.72% 13 12.27 0.73 5.6% 200 196.59 3.41 1.71% 14 13.49 0.51 3.64% 210 206.93 2.03 1.46% 15 15.5 0.5 3.33% 220 224.4 2.4 1.09% 16 16.63 0.63 3.93% 230 227.62 2.38 1.03% 17 17.54 0.54 3.17% 240 237.97 2.03 0.85% 18 18.49 0.49 2.72% 250 253.43 3.43 1.37% 19 19.51 0.51 2.68% 260 258.66 1.34 0.52%
20 20.67 0.67 3.35% 270 266.11 3.89 1.44% 30 28.9 1.1 3.66% 280 287.91 7.91 2.82% 40 38.44 1.56 3.9% 290 300.25 10.25 3.53% 50 51.71 1.71 3.42% 300 311.22 11.22 3.74% 60 58.93 1.63 2.71% 70 67.28 2.72 3.89% 80 77.45 2.55 3.18%
*Data yang berwarna merah merupakan error saat pengukuran. Gambar 4.2.3 Hasil pengukuran sensor ultrasonik
Gambar 4.2.4 Grafik pengukuran sensor ultrasonik
Kedua gambar diatas menunjukkan hasil pengukuran yang dilakukan. Pengambilan data pengukuran diambil sebanyak 10 kali per jarak yang diukur, kemudian setiap 10 kali data yang diambil akan dilihat jarak yang paling
sering terukur oleh sensor, kemudian akan dimasukkan ke kolom jarak hasil (cm), lalu untuk menentukan berapa persentase error untuk setiap pengukuran dilakukan dengan rumus error (cm) / jarak ukur (cm) * 100 = % error. Dilihat dari hasil pengukuran pada jarak 2 – 6 cm terjadi error yang besar hal ini disebabkan karena konfigurasi dari FreeRTOS yang diimplementasikan pada PIC32 yang membutuhkan waktu 20 us untuk mengaktifkan trigger hal ini berbeda dengan waktu yang dibutuhkan pada umumnya yaitu 10 us, karena timer yang digunakan pada FreeRTOS dalam ukuran ms sehingga untuk mengubahnya menjadi us dibutuhkan konfigurasi tick rate (Hz) (dapat dilihat pada lampiran FreeRTOSConfig.h).
Tick rate yang diberikan sebesar 50 kHz. Kemudian untuk mendapatkan timer yang paling kecil menggunakan rumus nilai waktu yang diinginkan atau n dibagi dengan tick rate f sehingga 1/50000 = 0.00002 s jika dikonversi menjadi us yaitu 20 us. Dengan begitu karena waktu yang dibutuhkan untuk mengaktifkan trigger ini lebih lama menyebabkan error yang besar pada jarak-jarak awal.
Melihat data yang dihasilkan dapat disimpulkan jarak minimal pengukuran dari sensor ultrasonic dalam sistem ini yaitu 7 cm namun diasumsikan error yang dihasilkan dibawah 10% sehingga jarak yang baik yaitu 8 cm karena memiliki error 8.25% dan jarak maksimal dari sensor ultrasonik yaitu 300 cm.
4.2.2 Uji Modul Sensor Controller
Pengujian ini dibagi menjadi 2 bagian pertama Uji respon RTOS & protokol komunikasi RS-485 dan yang terakhir Uji Interferensi (Jarak Aman Antar Sensor) kemudian di setiap pengujian sistem modul akan dijelaskan beberapa tata cara untuk melakukannya.
• Uji Respon RTOS & Protokol Komunikasi RS-485
Pengujian respon dari Real Time Operating System (RTOS) pada modul ini akan dilakukan beberapa tata cara pertama menyiapkan modul sensor controller itu sendiri kemudian memerlukan konverter RS-485 karena pada modul sensor controller terdapat protokol komunikasi RS-485 untuk berkomunikasi dengan Master Controller untuk melihat hasil pengujian sistem ini. Kemudian menyiapkan kabel panjang guna menghubungkan Sensor Controller dengan RS-485 to RS-232 Converter yang bertipe Twisted Pair dan menggunakan DB9 sebagai colokan yang digunakan dan harus menyesuaikan pin-pin apa saja pada DB9 yang digunakan untuk protokol komunikasi RS-485.
Kamera (Digital Single-Lens Reflex) DSLR digunakan untuk merekam kondisi ketika ada kendaraan atau tidak dan nantinya menggunakan bantuan software untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan ketika terjadi perubahan data ada mobil dan tidak ada mobil. Sehingga dapat ditentukan kecepatan respon dari Real time Operating System.
Gambar 4.2.5 Sensor controller dan konverter RS-485 to RS-232
Gambar 4.2.6 Kondisi pengambilan data ketika tidak ada mobil
Hasil pada gambar 4.2.6 merupakan kondisi belum ada mobil ditunjukkan oleh Alamat A yang merupakan alamat dari Sensor Controller dan kemudian angka 0 yang artinya belum terisi.
Gambar 4.2.7 Kondisi pengambilan data ketika ada mobil
Gambar 4.2.7 diatas menunjukkan hasil ketika ada mobil dimana ditunjukkan oleh alamat A sebagai alamat dari Sensor Controller dan angka 1 yang artinya lot parkir sudah terisi dan angka 0 lot parkir belum terisi.
Kedua data diatas akan diuji seberapa cepat respon Real Time Operating System yang ditanamkan kedalam protokol komunikasi RS-485 dalam memperbarui data oleh Master Controller.
Waktu memperbarui data Percobaan Waktu 1 1895 ms 2 2231 ms 3 766 ms 4 1121 ms 5 233 ms 6 541 ms 7 2445 ms 8 134 ms 9 211 ms 10 442 ms Rata-rata 1001 ms
Gambar 4.2.8 Waktu memperbarui data menggunakan modul sensor controller
Gambar 4.2.8 menunjukkan hasil pengujian yang terhadap sensor controller. Diasumsikan waktu rata-rata yang ideal diinginkan yaitu mendekati 520 ms dihitung berdasarkan jumlah sensor controller yang dikontrol yaitu 26 dan 20 ms (waktu yang ditetapkan diprogram) waktu yang diperlukan master controller mengirim alamat ke sensor controller , namun setelah dilakukan pengujian ternyata hasil rata-rata yang dihasilkan yaitu 1001 ms atau 1 detik.
Hasil diatas dapat disimpulkan respon Real Time Operating System pada protokol komunikasi RS-485 pada modul Sensor Controller cukup cepat dan responsif
• Uji Interferensi (Jarak Aman Antar Sensor)
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui jarak yang aman untuk meletakkan satu sensor dengan sensor lainnya saat melakukan pengukuran. Tata cara melakukan pengukuran ini yaitu dengan merentangkan Measuring Tape atau meteran sepanjang 2 meter kemudian letakkan satu sensor ultrasonik dengan satu sensor ultrasonik yang lain pada jarak 1 meter lalu cek pada sistem apakah dapat menerima data dengan baik atau tidak kemudian setelah data didapatkan lakukan pengukuran pada jarak 1.5 meter dan seterusnya 2 meter.
Gambar 4.2.9 Hasil uji jarak aman peletakan sensor
Jarak antar sensor Jarak terukur / tidak Interferensi / tidak Kesimpulan 0.5 m Kadang Ya Ya Tidak Aman 1 m Kadang Ya Ya Tidak Aman 2 m Ya Tidak Aman
Melihat hasil diatas dapat disimpulkan bahwa jarak aman antar sensor yaitu 2 meter karena sudah dibuktikan ketika dilakukan pengukuran tidak terdapat interferensi dan data diterima dengan baik.
4.2.3 Uji Modul Zone Controller
Pengujian modul Zone Controller akan dibagi menjadi 2 bagian yaitu Uji protokol komunikasi CAN dan Uji ke Sensor Controller
• Uji Protokol Komunikasi CAN
Pengujian protokol komunikasi CAN ini akan dilakukan dengan beberapa tata cara yaitu pertama menyiapkan modul Zone Controller kemudian menyiapkan modul CAN Converter yang berfungsi untuk berkomunikasi dengan Master Controller sebagai tempat untuk menampilkan hasil dari pengujian ini.
Menyiapkan kabel panjang guna menghubungkan Zone Controller dan CAN Converter yang bertipe Twisted Pair dan menggunakan DB9 sebagai colokan yang digunakan dan harus menyesuaikan pin-pin apa saja pada DB9 yang digunakan untuk protokol komunikasi CAN.
Seperti pengujian sebelumnya dibutuhkan kamera (Digital Single-Lens Reflex) DSLR untuk merekam kondisi ketika setiap kali pengiriman data terjadi dan kemudian menggunakan software khusus untuk melihat waktu yang dibutuhkan ketika pengiriman data terjadi.
Gambar 4.3.2 Zone controller dan CAN converter
Gambar 4.3.2 menampilkan modul Zone Controller (Kiri) dan CAN Converter (Kanan). Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa cepat informasi yang dikirim oleh Master Controller diterima oleh Zone Controller menggunakan protokol komunikasi CAN.
Pengujian dilakukan dengan cara mengirimkan data berupa huruf yang digunakan sebagai penamaan setiap alamat oleh Master Controller kemudian akan diterima oleh Zone Controller. Setelah itu mengukur berapa waktu yang diperlukan ketika terjadi perbaruan data pada setiap pengiriman data tersebut. Pengujian juga dilakukan sebanyak 10 kali percobaan kemudian nantinya hasil tersebut dirata-ratakan untuk mendapatkan hasilnya.
Waktu yang dibutuhkan setiap perbaruan data Percobaan Waktu 1 455 ms 2 133 ms 3 211 ms 4 154 ms 5 345 ms 6 400 ms 7 223 ms 8 167 ms 9 239 ms 10 333 ms Rata-rata 266 ms
Gambar 4.3.3 Waktu perbaruan data oleh CAN
Data diatas dapat dilihat rata-rata waktu yang dihasilkan sangat cepat yaitu 266 ms dikarenakan kecepatan transmisi data oleh protokol komunikasi CAN pada umumnya yang sangat cepat dapat mencapai hingga 1 Mbps namun yang digunakan pada pengujian ini yaitu 125 Kbps (dapat dilihat pada Lampiran Zone Controller) disesuaikan dengan hardware yang digunakan pada sistem ini serta disesuaikan dengan library program untuk protokol komunikasi CAN.
Kemudian dengan ditambahkan implementasi FreeRTOS kedalam protokol komunikasi CAN juga yang menyebabkan waktu yang dihasilkan sangat cepat.
• Uji ke Sensor Controller
Pengujian berikutnya yaitu menguji modul Zone Controller ke Sensor Controller. Pengujian dilakukan dengan beberapa tata cara pertama yaitu menyiapkan modul Zone Controller, Sensor Controller, RS-485 to RS-232 CAN Converter. Kemudian menyiapkan kabel yang digunakan untuk menghubungkan setiap modul, modul Sensor Controller
menggunakan protokol komunikasi RS-485 sehingga kabel yang digunakan harus bertipe Twisted Pair dan menggunakan DB9 sebagai colokannya sehingga harus menyesuaikan pin-pin berapa saja yang digunakan untuk protokol komunikasi RS-485 kemudian begitu juga untuk kabel untuk protokol komunikasi CAN yang juga harus menggunakan tipe kabel yang sama untuk menghubungkan Modul Zone Controller dan modul RS-485 to RS-232 CAN Converter.
Menyiapkan sensor ultrasonik untuk dihubungkan dengan sensor controller. Lalu dibutuhkan kamera (Digital Single-Lens Reflex) DSLR untuk merekam perbaruan data yang terjadi ketika ada mobil dan tidak ada mobil. Kemudian menggunakan bantuan software khusus untuk melihat waktu yang dihasilkan ketika perbaruan data terjadi.
Gambar 4.3.4 Hasil Pengujian ke sensor controller ketika tidak ada mobil.
Gambar 4.3.4 menunjukkan kondisi ketika tidak ada mobil ditunjukkan dengan alamat A sebagai alamat dari Zone Controller dan P merupakan alamat dari Sensor Controller dan angka 0 merupakan kondisi lot parkir yang kosong.
Gambar 4.3.5 Hasil Pengujian ke Sensor Controller ketika ada mobil.
Gambar 4.3.5 menunjukkan kondisi ketika ada mobil ditunjukkan dengan alamat A sebagai alamat dari Zone Controller dan P merupakan alamat dari Sensor Controller dan angka 1 merupakan kondisi lot parkir yang terisi.
Kedua data diatas akan diuji seberapa cepat Master Controller memperbarui data ketika menerima informasi ketika ada mobil dan tidak ada mobil.
Gambar 4.3.6 Hasil pengujian terhadap modul zone controller dan sensor controller
Gambar 4.3.6 menunjukkan rata-rata waktu yang dibutuhkan master controller memperbarui data yaitu 898 ms waktu ini lebih cepat dibandingkan sebelumnya yang hanya menggunakan Sensor Controller dikarenakan keunggulan protokol komunikasi CAN yang memiliki kecepatan transmisi data yang cepat dan juga yang disesuaikan dengan kecepatan protokol komunikasi RS-485 saat interaksi data yang besar terjadi.
Konfigurasi yang dilakukan terhadap Zone Controller yaitu menyesuaikan Baud Rate yang digunakan dengan Sensor Controller agar transmisi data dapat dilakukan. Kemudian menetapkan kecepatan transmisi data yang digunakan CAN yaitu 125 Kbps sesuai dengan seperti konfigurasi yang dijelaskan sebelumnya (dapat dilihat pada Lampiran Zone Controller.cpp).
Waktu memperbarui data
Percobaan Waktu 1 1441 ms 2 2451 ms 3 501 ms 4 324 ms 5 233 ms 6 1401 ms 7 1389 ms 8 431 ms 9 503 ms 10 311 ms Rata-rata 898 ms
Melihat hasil dari pengujian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa protokol komunikasi Controlled Area Network (CAN) mampu mempercepat pembaruan data dengan kecepatan tinggi walaupun interaksi data yang terjadi sangat besar serta penyesuaian nya terhadap protokol komunikasi RS-485.
4.2.4 Uji Sistem Secara Keseluruhan
Pengujian sebelumnya sudah termasuk pengujian keseluruhan sistem oleh master controller, zone controller dan sensor controller sehingga pada pengujian ini ditujukan untuk menampilkan hasil dari pembuatan keseluruhan modul-modul serta ditampilkan menggunakan Graphic User Interface (GUI) menggunakan aplikasi Qt yang juga dibuat untuk menampilkan data lot parkir yang kosong atau terisi untuk pengguna tempat parkir.
Terdiri dari 26 zona parkir dan masing-masing terdapat 3 slot parkir serta keterangan slot parkir yang tersedia, penamaan zona parkir yang terlihat pada Graphic User Interface (GUI) disesuaikan dengan pengalamatan yang digunakan untuk modul-modul. Zona A1 artinya untuk sensor controller A atau 1 pada lantai 1 kemudian K2 artinya untuk sensor controller K atau sensor controller 11 pada lantai 2, R3 untuk sensor controller R pada lantai 3 yang terakhir Z4 untuk sensor controller Z atau 26 pada lantai 4. Gambar diatas merupakan kondisi ketika tidak ada mobil yang ditandai slot parkir berwarna hijau pada GUI dan keterangan slot parkir yang masih tersedia.
Gambar 4.3.8 Tampilan GUI ketika ada mobil
Gambar diatas merupakan kondisi ketika ada kendaraan yang parkir, ditandai slot berwarna merah pada GUI dan keterangan slot parkir yang tersedia ditandai oleh warna hijau pada GUI dan yang tersisa yaitu 2 slot parkir.
4.2.5 Jumlah Tempat Parkir Yang Bisa Ditambah
Sesuai dengan jumlah sensor controller yang dapat dikontrol oleh zone controller yaitu 26 sensor controller dimana terdiri dari 78 sensor ultrasonik maka jumlah tempat parkir yang dapat ditambah yaitu 78 x 26 = 2028 slot parkir. Dimana modul zone controller dapat dibuat sebanyak 26 modul yang dapat mengontrol 26 sensor controller untuk 1 modul zone controller. Jumlah total tersebut juga didukung oleh protokol komunikasi CAN yang mampu mengontrol lebih dari 2000 nodes sesuai dengan jenis perangkat keras yang digunakan.
