MOH. KAMALUL WAFI Pembimbing I Dr. Ir. Aulia Siti Aisjah, M.T NIP

(1)

SEMINAR TUGAS AKHIR

PERANCANGAN MONITORING KESTABILAN SUDUT

ROLLING BUOYWEATHER MENGGUNAKAN

ACCELEROMETER

MOH. KAMALUL WAFI

2410 100 064

Pembimbing I

Dr. Ir. Aulia Siti Aisjah, M.T

NIP. 19660116 198903 2 001

Pembimbing II

Ir. Syamsul Arifin, M.T

NIP. 19630907 198903 1 004

(2)

LATAR BELAKANG

Buoyweather

Station

Kemiringan buoyweather

memperngaruhi pembacaan

sensor

Sumber : dirjen navigasi

Human error dan desain

kestabilan buoyweather

Sumber : (Paul. H, 2010)

Sistem

monitoring

kestabilan

buoyweather

(3)

1. Bagaimana respon kestabilan buoyweather dengan variasi sudut

kemiringan ?

2. Bagaimana merancang monitoring sudut kemiringan pada

buoyweather menggunakan sensor accelerometer ?

3. Bagaimana kecepatan transmisi dalam sistem monitoring

buoyweather ?

(4)

1. Mengetahui respon kestabilan buoyweather dengan variasi sudut

kemiringan

2. Dapat merancang monitoring sudut kemiringan pada buoyweather

menggunakan sensor accelerometer

3. Mengetahui kecepatan transmisi sistem monitoring buoyweather

(5)

1. Analisa kestabilan buoyweather didasari pada hasil pengukuran

sudut rolling kemiringan

2. Buoyweather yang digunakan merupakan hasil penelitian

sebelumnya

3. Variasi sudut kemiringan yang diamati adalah 0

0

, 5

0

, 10

0

, 15

0

, 30

0

,

45

0

_{, 60}

0

_{, 75}

0

4. Software yang digunakan adalah dari arduino sketch

(6)

Buoyweather

Device yang mengapung dan

digunakan untuk monitoring

cuaca. Manfaat lain digunakan

sebagai early warning system,

pendukung cuaca maritim dan

meningkatkan keselamatan

transpostasi laut

sumber : Arifin, 2011

(7)

Dimensi : 3 mm x 5 mm x 1.0 mm

Konsumsi arus : 400 uA

Arus dalam mode sleep

: 3 uA

Operasi tegangan : 2.2 V – 3.6 V

Sensitivitas : 800 mV/g @ 1.5g

Pilihan sensitivitas : ±1.5 g, ±6 g

Waktu menyala : 0.5 msEnable Response Time Rentang temperature : –40 to +125°C Maksimum percepatan : ±5000 g Tegangan pasokan : –0.3 V to + 3.6 V

Accelerometer MMA7361

Accelerometer adalah sebuah

sensor sekaligus tranduser yang

berfungsi untuk mengukur

percepatan, mendeteksi dan

mengukur getaran, ataupun

untuk mengukur percepatan

akibat gravitasi bumi. Prinsip

kerja dari tranduser ini

berdasarkan hukum fisika bahwa

apabila suatu konduktor

digerakkan melalui suatu medan

magnet, atau jika suatu medan

magnet digerakkan melalui suatu

konduktor, maka akan

timbulsuatu tegangan induksi

pada konduktor tersebut.

sumber : Datasheet AccelerometerMMA7361

(8)

Arduino Uno R3

Uno Arduino adalah board

berbasis microcontroller pada

ATMega328. Board ini memiliki

14 digital input/output (I/O) pin

yang di dalamnya terdapat 6 pin

sebagai output PWM (Pulse

Width Modulation), 6 pin sebagai

input analog, 16 MHz osilator

kristal, koneksi USB, jack listrik

tombol reset

sumber : DataSheet Arduino uno R3

Microcontroller : ATMega328

Operating Voltage : 5 V

Input Voltage : 7 – 12 V

Input Voltage (limit) : 6 – 20 V

Digital I/O Pins : 14 (of which provide PWM)

Analog Input Pins : 6

DC Current I/O Pin : 40 mA

DC Current for 3,3 V pin : 50 mA Flash Memory : 32 KB SRAM : 2 KB EEPROM : 1 KB Clock Speed : 16 MHz

(9)

GSM Shield Linksprit

ATWIN Quad-Band

GSM Shield Linksprit ATWIN

Quad-Band adalah modul yang

dapat digunakan untuk

pengiriman SMS, fax, suara

(telepon) serta data aplikasi

apapun sesuai dengan

kompetibel modul dengan basis

pulsa. GSM shield tipe ini

memiliki baudrate yang berbeda

dengan arduino uno, sehingga

perlu penyamaan baudrate

untuk berkomunikasi

sumber : DataSheet GSM Shield Linksprit ATWIN Quad-Band Physical Characteristics Package SMT Dimensions 24 (±0.1) * 24 (±0.1) * 3 (±0.1) mm Weight 4 g Performance Power Supply 3.3 V – 5 V

Antenna External Antenna

MCP 64 Mb NOR + 32 Mb PSRAM

Audio Two input/output Audio Channels

Sim Card

Application Support SIM Card : 1.8 V/3.0 V

(10)

(11)

STUDI LITERATUR

Studi literatur dilakukan mengenai hardware

dan software yang akan digunakan :

1. Karakteristik Buoyweather

2. Arduino Uno R3

3. GSM Shield Linksprit ATWIN

4. Accelerometer MMA7361

5. Kestabilan

kemiringan

buoyweather

(AWS)

(12)

PERANCANGAN HARDWARE

Menghubungkan pin accelerometer dengan

arduino uno R3 dan melakukan pemrograman

dalam arduino uno R3

Acceleroemeter MMA

7361 Arduino Uno R3 (pin) Sleep 13 Self – Test 12 Zero Gravity (0g) 11 Sense Select 10 X – axis A0 X – axis A1 X – axis A2 VDD 3.3 V Ground GND (Ground) AREF – 5 V sumber : www.geeetech.com

(13)

PERANCANGAN HARDWARE

Melakukan instalasi GSM Shield Linksprit

ATWIN dengan menggunakan ATCommand

Tester. Menyamakan budrate GSM dengan

arduino sebesar 9600.

Melakukan uji coba pengiriman sms dan

pengecekan IMEI GSM

(14)

UJI KELAYAKAN HARDWARE

UJI kelayakan dilakukan dengan melakukan

pembacaan sudut menggunakan serial

monitor dan diamati error yang terjadi

Membuat persamaan error dan dijadikan

informasi tambahan pada arduino dengan

rumus :

Sudut X = Pemacaan sudut sensor X – error

Sudut yang diamati adalah

(15)

SINKRONISASI HARDWARE DAN

VALIDASI

Sinkronisasi dilakukan dengan melihat

pembacaan sensor dengan validasi “software

protractor android smatr tools” dan juga

pengiriman sms dengan beberapa provider (A,

B, C)

(16)

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Analisa yang dilakukan meliputi :

1. Pembacaan error

2. Karakteristik statik

3. Waktu pengiriman informasi via sms

(17)

ANALISA DATA DAN

PEMBAHASAN

Melakukan pembacaan dalam sumbu X, Y=0

Setiap variasi nilai dilakukan 10 kali pembacaan dan diambil rata – rata

NO X Error X 1 -75 -3.4 2 -60 -7.1 3 -45 -8.8 4 -30 -3.4 5 -15 -1.9 6 -10 -2.3 7 -5 -1.3 8 0 4.9 9 5 6 10 10 2.1 11 15 4 12 30 13.2 13 45 18 14 60 19.8 15 75 15.6

y = 2E-11x6_{- 8E-09x}5_{- 4E-07x}4_{+ 2E-05x}3_{+ 0.0025x}2_{+ 0.2715x + 1.6397}

R² = 0.9634 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

(18)

Melakukan pembacaan dalam sumbu Y, X=0

Setiap variasi nilai dilakukan 10 kali pembacaan dan diambil rata – rata

NO Y Error Y 1 -75 -0.9 2 -60 -6.3 3 -45 -4.4 4 -30 3.6 5 -15 4.1 6 -10 5.4 7 -5 0.8 8 0 4.9 9 5 0.8 10 10 1.9 11 15 11.1 12 30 18.5 13 45 23.7 14 ₆₀ _25.1 15 ₇₅ _20.9

y = 4E-10x6_{- 2E-08x}5_{- 4E-06x}4_{+ 1E-04x}3_{+ 0.0106x}2_{+ 0.1568x + 3.1847}

R² = 0.9505 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

(19)

Melakukan pembacaan dalam sumbu Z

Setiap variasi nilai dilakukan 10 kali pembacaan dan diambil rata – rata

NO Z Error Z 1 -75 -17.8 2 -60 -22.3 3 -45 -22.3 4 -30 -16.6 5 -15 -10.9 6 -10 -6.7 7 -5 -4 8 0 -0.1 9 5 2 10 10 -0.1 11 15 8.4 12 30 16.4 13 45 22.1 14 60 24.4 15 75 19.7

y = 2E-12x6_{- 4E-09x}5_{- 1E-07x}4_{- 4E-05x}3_{+ 0.0012x}2_{+ 0.5796x - 1.6534}

R² = 0.9927 -30 -20 -10 0 10 20 30 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

(20)

Perubahan pada sourecode Arduino Sketch :

(21)

Hasil pengujian sensor pada sumbu X setelah kalibrasi :

No X Sensor X 1 -90 -91.8 2 -75 -75 3 -60 -60.5 4 -45 -45.9 5 -30 -30.2 6 -15 -16.9 7 -10 -12.3 8 -5 -6.3 9 0 0.4 10 5 5.5 11 10 11 12 15 15.2 13 30 30.7 14 45 45.4 15 60 61.6 16 75 75.1 17 90 91.4 y = 1.0141x - 0.1529 R² = 0.9997 -150 -100 -50 0 50 100 150 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

(22)

Karakteristik Statik sumbu X :

Range

: Input (-90

0

_{– 90}

0

₎

: Output (-92

0

_{– 91.8}

0

₎

Span

: Input (180

0

₎

: Output (183.8

0

₎

Linieritas

: K =

183.8₁₈₀

= 1.021

: a = −92 − 1.021 x −90 = −0.11

: Oideal = K.I + a

Sensitivitas

: 1.021

Efek lingkungan

:

Hysterisis

: 1.08 %

Resolusi

: 1

0

(23)

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 -150 -100 -50 0 50 100 150

(24)

NO X (0₎ _{Y (}0₎ _{Z (}0₎ 1 3 5 105 2 6 -2 105 3 6 4 105 4 7 4 104 5 6 4 106 6 7 5 107 7 7 5 104 8 3 9 102 9 8 2 106 10 8 6 103 11 10 -4 104 12 4 5 105 13 8 5 104 14 6 4 105 15 4 6 102 16 8 -2 104 17 7 -7 104 18 0 8 102 19 9 3 102 20 8 7 102 21 1 4 101 22 0 4 103 23 2 7 102 24 6 5 105 25 7 5 104 26 2 13 102 27 10 -5 100 28 5 10 104 29 2 -7 102 30 -3 4 103

(25)

Pengiriman pesan GSM Shield

4.85 4.9 4.95 5 5.05 5.1 5.15 5.2 5.25 5.3 5.35 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 provider A provider B provider C

(26)

KESIMPULAN

Kesimpulan

Sensor Accelerometer MMA7361 bekerja dengan baik baik pada range sudut 0

0

_{– 60}

0

Waktu delay pengiriman bekerja dengan baik dengan maksimum error 0,3 detik

Provider A mempunya respon yang lebih baik dalam proses pengiriman pesan

Saran

Dalam melakukan perakitan dilakukan pengecekan secara bertahap sehingga sistem bekerja dengan baik

Dalam melakukan kalibrasi seharusnya menggunakan 3 axis sehingga kalibrasi dapat berjalan dengan baik

ke semua sumbu

Pengukuran sebaiknya dilakukan mendekati realtime yaitu di tengah laut sehingga sistem dapat di amati

secara nyata. Dalam kasus ini masalah transmisi menjadi hal utama serta ketersediaan daya untuk sistem

monitoring

(27)

SEMINAR TUGAS AKHIR

PERANCANGAN MONITORING KESTABILAN SUDUT

ROLLING BUOYWEATHER MENGGUNAKAN

ACCELEROMETER

MOH. KAMALUL WAFI

2410 100 064

Pembimbing I

Dr. Ir. Aulia Siti Aisjah, M.T

NIP. 19660116 198903 2 001

Pembimbing II

Ir. Syamsul Arifin, M.T

NIP. 19630907 198903 1 004

(28)

Sistem Pengukuran Mnitoring

(29)

Spesifikasi GSM Shield Linksprit

ATWIN Quad-Band

Feature Description Network GSM/GPRS Frequency Bands AT139 : GSM850/GSM900/D CS1800/PCS1900 MHz AT139 : GSM900/DCS1800 MHz RF Output Power AT139 : GSM850/GSM900 : 33dBm, DCS1800/PCS1900 : 30dBm AT139D ; GSM900 : 33dBm, DCS1900 : 30dBm RF Receive Sensitivity < -108 dBm Speech Codec

Modes FR, EFR, HR, AMR

SMS TEXT/PDU GPRS Connectivity GPRS Class 10 Coding Scheme : CS1, CS2, Cs3, CS4 Physical Characteristics Package SMT Dimensions 24 (±0.1) * 24 (±0.1) * 3 (±0.1) mm Weight 4 g Performance Power Supply 3.3 V – 5 V Antenna External Antenna

MCP 64 Mb NOR + 32 Mb PSRAM Audio Two input/output Audio Channels Sim Card

Application Support SIM Card : 1.8 V/3.0 V Pin Amounts 38 Pins

Firmware Operating

(30)

Deskripsi Pin Accelerometer

MMA7361

X – axis Keluaran sinyal analog dalam sumbu X

Y – axis Keluaran sinyal analog dalam sumbu Y

Z – axis Keluaran sinyal analog dalam sumbu Z

Sleep Pin akan memempatkan chip dalam kondisi sleep ketika bekerja dalam kondisi power lebih rendah dan akan meneruskan operasi ketika dalam power tinggi

0g Detect Pin akan berada dalam kondisi tinggi

ketika mendeteksi 0 gravitasi dalam semua sumbu X, Y, dan Z. Digunakan untuk mendeteksi gerak jatuh bebas

5 Vin Pin ini melekat pada regulator yang akan membawa tegangan sebesar 5 V dan turun ke 3,3 V ketika chip diminta untuk bekerja dalam tegangan tersebut. Regulator ini berfungsi untuk mengatur tegangan keluaran dari catu daya sehingga naik – turunnya tegangan tidak akan memperngaruhi sistem sehingga menjadi stabil

3.3 Vin Pin ini akan langsung memotong regulator untuk tegangan 5 V kedalam kondisi tegangan 3.3 V

Ground Pin ini harus dihubungkan ke ground dari rangkaian

Sense Select Pin ini digunakan untuk memilih antara 2

sensitivitas. Jika pin dalam kondisi low, maka mode akan 1.5 g dan kondisi high, maka mode akan 6 g

Self – Test Pin ini digunakan untuk melakukan

verifikasi baik mekanikdan elektrik di dalam chip berfungsi dengan baik. Untuk mengguanakan pin ini

(31)

Pemrograman Accelerometer

MMA7361

#include <AcceleroMMA7361.h>

AcceleroMMA7361 accelero;

int x;

int y;

int z;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

accelero.begin(13, 12, 11, 10, A0, A1, A2);

accelero.setARefVoltage(5); //sets the AREF

voltage to 3.3V

accelero.setSensitivity(LOW); //sets the

sensitivity to +/-6G

accelero.calibrate();

}

void loop()

{

x = accelero.getXAccel();

y = accelero.getYAccel();

z = accelero.getZAccel();

Serial.print("\nx: ");

Serial.print(x);

Serial.print(" \ty: ");

Serial.print(y);

Serial.print(" \tz: ");

Serial.print(z);

Serial.print("\tG*10^-2");

delay(5000); //make it readable

}

(32)

Step-By-Step Instalasi GSM Shield

Linksprit ATWIN Quad-Band

Step I Menghubungkan RX dengan MRX, TX dengan MTX, serta mengeluarkan IC ATMega328 pada arduino uno R3. Hal dilakukan agar arduino dapat berkomunikasi dengan GSM Shield Linksprit ATWIN

Step II Instalasi X-CTU serial terminal

Step III Merubah baudrate GSM Shield Linksprit ATWIN dengan aplikasi AT Command Tester. Perintah yang diberikan yaitu AT+IPR = 9600

Dengan ini maka baudrate dari GSM Shield Linksprit ATWIN sama dengan arduino sehingga kedua komponen dapat saling berkomunikasi

Step IV Menghubungkan RX dengan D3 dan Tx dengan D2 serta memasang kembali IC ATMEga328 pada arduino uno R3 dan instalasi selesai

(33)

Pemrograman IMEI GSM Shield

Linksprit ATWIN Quad-Band

#include <GSM.h> GSMModem modem; String IMEI = ""; void setup() { port to open: Serial.begin(9600); while (!Serial) { }

Serial.print("Starting modem test..."); if(modem.begin())

Serial.println("modem.begin() succeeded"); else

Serial.println("ERROR, no modem answer."); } void loop() { Serial.print("Checking IMEI..."); IMEI = modem.getIMEI(); if(IMEI != NULL) {

Serial.println("Modem's IMEI: " + IMEI); Serial.print("Resetting modem..."); modem.begin();

if(modem.getIMEI() != NULL) {

Serial.println

("Modem is functoning properly"); } else {

Serial.println("Error: getIMEI() failed after modem.begin()"); } }

else {

Serial.println("Error: Could not get IMEI"); }

while(true); }

(34)

Pemrograman SMS GSM Shield

Linksprit ATWIN Quad-Band

#include <GSM.h> #define PINNUMBER "" GSM_SMS sms; char remoteNumber[20]= "085648224261"; char txtMsg[200]="Test"; void setup() { Serial.begin(9600);

Serial.println("SMS Messages Sender");

boolean notConnected = true; while(notConnected) { if(gsmAccess.begin(PINNUMBER)==GSM_READY) notConnected = false; else { Serial.println("Not connected"); delay(1000); } } Serial.println("GSM initialized"); sendSMS(); } void loop() {

// nothing to see here }

void sendSMS(){

Serial.print("Message to mobile number: "); Serial.println(remoteNumber); // sms text Serial.println("SENDING"); Serial.println(); Serial.println("Message:"); Serial.println(txtMsg);

// send the message

sms.beginSMS(remoteNumber); sms.print(txtMsg);

sms.endSMS();

Serial.println("\nCOMPLETE!\n"); }