ix
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN PERNYATAAN... iv
HALAMAN MOTTO ... v
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xvi
INTISARI ... xvii ABSTRACT ... xviii BAB I. PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.1.1. Perumusan Masalah ... 2 1.1.2. Manfaat Penelitian... 2 1.2. Tujuan Penelitian ... 3 1.3. Batasan Penelitian ... 4 1.4. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II. LANDASAN TEORI ... 6
2.1. Tinjauan Pustaka ... 6
2.2. Dasar Teori ... 8
2.2.1. Sistem Koordinat Geografi ... 8
2.2.2. Navigasi Darat ... 9
2.2.3. Azimuth ... 9
2.2.4. Formula Haversine ... 10
2.2.5. Global Positioning System (GPS) ... 11
2.2.5.1. Sekilas tentang GPS ... 11
2.2.5.2. Bagian-bagian GPS ... 11
2.2.5.3. Cara kerja GPS ... 12
2.2.5.4. Perhitungan Triangulasi ... 13
2.2.5.5. Format kalimat GPS NMEA-0813 ... 15
2.2.5.6. Format koordinat GPS ... 17
2.2.5.7. Akurasi GPS ... 18
2.2.6. GPS receiver ... 20
2.2.7. Hipotermia ... 23
2.2.8. Pengukuran Suhu Tubuh ... 24
2.2.9. Hukum Pergeseran Wien ... 26
2.3.0. Gelombang Inframerah ... 27
2.3.1. Sensor Suhu MLX90614 ... 27
x
2.3.3. Gas Karbon Monoksida (CO) ... 29
2.3.4. DT-SENSE Carbon Monoxide Sensor ... 31
2.3.5. Arduino Pro Mini 328 (5V/16MHz) ... 34
2.3.6. Sensor Kompas HMC5883L ... 39
2.3.7. LCD TFT 2.2” ... 40
2.3.8. Adafruit GFX Graphics Library ... 41
2.3.8.1. Sistem koordinat ... 41
2.3.8.2. Pixel ... 42
2.3.8.3. Garis ... 42
2.3.8.4. Persegi ... 43
2.3.8.5. Lingkaran ... 44
2.3.8.6. Persegi yang dibulatkan ... 45
2.3.8.7. Segitiga ... 46
2.3.8.8. Membersihkan atau mengisi layar ... 47
2.3.9. Koordinat Kutub dan Koordinat Kartesius ... 48
2.4.0. Inter Integrated Circuit (I2C) ... 50
2.4.1. Baterai Lithium Ion (Li-ion) ... 52
2.4.2. DC-DC converter (step-up) ... 53
2.4.3. Keypad ... 54
2.4.4. Buzzer ... 54
2.4.5. Audio Jack TRRS 3.5mm ... 55
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 56
3.1. Metode Penelitian ... 56
3.2. Bahan Penelitian ... 57
3.3. Alat Penelitian ... 58
3.4. Perancangan Sistem ... 60
3.4.1. Perancangan perangkat keras ... 60
3.4.1.1. Shield board ... 61
3.4.1.2. Keypad shield ... 61
3.4.1.3. Desain casing sensor MLX90614 ... 62
` 3.4.1.4. Desain casing alat ... 63
3.4.2. Perancangan perangkat lunak ... 65
3.4.2.1. Transfer data dengan tipe data integer dan float ... 66
3.4.2.2. Akses tulis dan baca tipe data float pada EEPROM Arduino ... 67
3.4.2.3. Perancangan animasi jarum kompas ... 68
3.4.2.4. Perancangan animasi navigasi ... 71
3.4.2.5. Perancangan tampilan (display) ... 74
3.5. Pengambilan Data ... 81
3.5.1. Pengambilan data sensor HMC5883L ... 81
3.5.2. Pengambilan data GPS receiver ... 82
3.5.3. Pengambilan data sensor MQ-7 ... 82
3.5.4. Pengambilan data sensor MLX90614 ... 83
xi
3.6.1. Implemntasi shield board ... 83
3.6.2. Implementasi keypad shield ... 84
3.6.3. Implementasi casing sensor MLX90614 ... 84
3.6.4. Implementasi casing alat ... 85
3.7. Implementasi Perangkat Lunak ... 85
3.7.1. Implementasi tampilan alat ... 85
3.7.2. Implementasi animasi navigasi ... 90
3.7.3. Implementasi animasi jarum kompas ... 91
3.8. Implementasi Alat ... 91
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 92
4.1. Pengujian Sensor HMC5883L ... 92
4.1.1. Pengujian kompas 1 ... 93
4.1.2. Pengujian kompas 2 ... 93
4.1.3. Pengujian kompas 3 ... 94
4.1.4. Analisa pengujian sensor HMC5883L ... 95
4.2. Pengujian GPS receiver ... 96
4.2.1. Pengujian waktu untuk mencapai status fix ... 97
4.2.1.1. Analisa pengujian waktu untuk mencapai status fix ... 97
4.2.2. Pengujian GPS receiver saat status fix ... 98
4.2.2.1. Pengujian koordinat ... 98
4.2.2.2. Analisa pengujian koordinat ... 99
4.2.2.3. Pengujian ketinggian ... 99
4.2.2.4. Analisa pengujian ketinggian ... 100
4.2.2.5. Pengujian posisi 3D terhadap perubahan cuaca ... 100
4.2.2.6. Analisa pengujian posisi 3D terhadap perubahan cuaca ... 101
4.2.2.7. Pengujian jarak ... 101
4.2.2.8. Analisa pengujian jarak ... 102
4.2.2.9. Pengujian azimuth ... 103
4.2.3.10. Analisa pengujian azimuth... 103
4.3. Pengujian Navigasi ... 104
4.3.1. Analisa pengujian navigasi ... 105
4.4. Pengujian sensor MQ-7 ... 105
4.4.1. Analisa pengujian sensor MQ-7 ... 110
4.4.1.1. Analisa karakteristik sensor MQ-7 ... 110
4.4.1.2. Analisa pengujian sensor MQ-7 dan respon sistem ... 111
4.5. Pengujian sensor MLX90614 ... 112
4.5.1. Pengujian suhu tubuh ... 112
4.5.1.1. Analisa pengujian suhu tubuh ... 113
4.5.2. Pengujian suhu lingkungan ... 114
xii
4.6. Pengujian catu daya ... 115
4.6.1. Analisa pengujian catu daya ... 116
4.7. Pembahasan Sistem ... 116 BAB V. KESIMPULAN ... 123 5.1. Kesimpulan ... 123 5.2. Saran ... 123 DAFTAR PUSTAKA ... 124 LAMPIRAN ... 126
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Koordinat geografi ... 8
Gambar 2.2 Azimuth ... 9
Gambar 2.3 Konstelasi satelit GPS ... 13
Gambar 2.4 Proses triangulasi 2D ... 14
Gambar 2.5 Proses triangulasi 3D ... 14
Gambar 2.6 Adafruit Ultimate GPS ... 20
Gambar 2.7 Informasi yang diberikan Adafruit Ultimate GPS ... 22
Gambar 2.8 Pengukuran suhu tubuh melalui membran timpani ... 25
Gambar 2.9 Gelombang inframerah ... 27
Gambar 2.10 Adafruit MLX90614 ... 28
Gambar 2.11 Tampak bawah MLX90614... 28
Gambar 2.12 Field Of View ... 29
Gambar 2.13 Modul DT-SENSE Gas Sensor... 31
Gambar 2.14 Grafik karakteristik sensitivitas MQ-7 terhadap gas CO dan beberapa jenis gas lainnya ... 32
Gambar 2.15 Grafik hubungan MQ-7 terhadap suhu dan humiditas ... 33
Gambar 2.16 Skematik sensor MQ-7 ... 33
Gambar 2.17 Arduino Pro Mini ... 35
Gambar 2.18 Arduino Pro Mini 328 pinout ... 38
Gambar 2.19 Sensor kompas HMC5883L ... 39
Gambar 2.20 Adafruit 2.2” 18 bit TFT LCD Display... 40
Gambar 2.21 Pixel ... 42
Gambar 2.22 Line ... 43
Gambar 2.23 Rectangle ... 44
Gambar 2.24 Circle ... 45
Gambar 2.25 Round Rectangle ... 46
Gambar 2.26 Triangle ... 47
Gambar 2.27 Koordinat Kutub ... 48
Gambar 2.28 Koordinat Kartesius ... 48
Gambar 2.29 Hubungan koordinat kutub dan koordinat kartesius ... 49
Gambar 2.30 I2C wiring ... 51
Gambar 2.31 I2C start and stop ... 51
Gambar 2.32 Byte pertama setelah start condition ... 52
Gambar 2.33 I2C complete data transfer ... 52
Gambar 2.34 Baterai lithium ion 1800mAH ... 53
Gambar 2.35 Modul step-up ... 53
Gambar 2.36 Matriks keypad ... 54
Gambar 2.37 Buzzer ... 54
Gambar 2.38 Audio jack TRRS ... 55
Gambar 3.1 Diagram blok sistem ... 60
Gambar 3.2 Skematik alat ... 61
Gambar 3.3 Skematik keypad ... 62
xiv
Gambar 3.5 Desain lapisan bawah dan lapisan atas ... 63
Gambar 3.6 Desain lapisan tengah/dinding ... 64
Gambar 3.7 Desain casing alat tampak samping ... 64
Gambar 3.8 Arduino IDE 1.6.0 ... 65
Gambar 3.9 Desain area animasi kompas ... 68
Gambar 3.10 Desain segitiga sama kaki ... 69
Gambar 3.11 Desain animasi jarum kompas ... 69
Gambar 3.12 Desain area animasi navigasi... 71
Gambar 3.13 Desain segitiga besar ... 72
Gambar 3.14 Desain segitiga kecil ... 72
Gambar 3.15 Desain animasi navigasi ... 73
Gambar 3.16 State utama (main display) ... 74
Gambar 3.17 Substate pada fitur GPS ... 76
Gambar 3.18 Substate pada fitur waypoint ... 78
Gambar 3.19 FSM untuk input koordinat ... 79
Gambar 3.20 Shield board... 83
Gambar 3.21 Keypad shield ... 84
Gambar 3.22 Casing sensor MLX90614 ... 84
Gambar 3.23 Casing alat ... 85
Gambar 3.24 Tampilan state 0 (Main display) ... 85
Gambar 3.25 Tampilan state 1 (Choose GPS)... 86
Gambar 3.26 Tampilan state 2 (Choose Compass)... 86
Gambar 3.27 Tampilan state 3 (Choose Toxic Gas) ... 86
Gambar 3.28 Tampilan state 4 (Choose Temperature) ... 87
Gambar 3.29 Tampilan state 1.1 (GPS display) ... 87
Gambar 3.30 Tampilan state 1.2 (Choose Position) ... 87
Gambar 3.31 Tampilan state 1.2.1 (Position display) ... 88
Gambar 3.32 Tampilan state 1.3 (Choose Waypoint) ... 88
Gambar 3.33 Tampilan state 1.3.1 (Waypoint display)... 88
Gambar 3.34 Tampilan state 1.4 (Choose Navigation) ... 89
Gambar 3.35 Tampilan state 1.4.1 (Navigation display) ... 89
Gambar 3.36 Tampilan state 2.0 (Compass display) ... 89
Gambar 3.37 Tampilan state 3.0 (Toxic Gas display) ... 90
Gambar 3.38 Tampilan state 4.0 (Temperature display) ... 90
Gambar 3.39 Animasi navigasi ... 90
Gambar 3.40 Animasi kompas ... 91
Gambar 3.41 Bentuk fisik alat ... 91
Gambar 4.1 Simulasi magviewer ... 93
Gambar 4.2 Interferensi medan magnet ... 94
Gambar 4.3 Pengujian heading kompas ... 94
Gambar 4.4 Grafik pengujian heading kompas ... 95
Gambar 4.5 Pengujian koordinat ... 98
Gambar 4.6 Pengujian ketinggian ... 99
Gambar 4.7 Pengujian navigasi ... 104
Gambar 4.8 Pengujian sensor MQ-7 ... 106
xv
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Penelitian terdahulu yang dijadikan referensi ... 7
Tabel 2.2 Jenis kalimat NMEA-0813 ... 15
Tabel 2.3 Format data GGA ... 16
Tabel 2.4 Format data GPRMC ... 17
Tabel 2.5 Spesifikasi Adafruit Ultimate GPS ... 21
Tabel 2.6 Klasifikasi hipotermia ... 23
Tabel 2.7 Lokasi pengukuran suhu tubuh ... 24
Tabel 2.8 Pertimbangan pemilihan lokasi pengukuran suhu tubuh ... 25
Tabel 2.9 Deskripsi pin MLX90614 ... 28
Tabel 2.10 Spesifikasi MLX90614 ... 28
Tabel 2.11 Dampak karbon monoksida (CO) bagi manusia ... 30
Tabel 2.12 Spesifikasi Arduino Pro Mini 328 – 5V/16MHz ... 35
Tabel 2.13 Tabel spesifikasi sensor HMC5883L ... 39
Tabel 3.1 Bahan penelitian ... 57
Tabel 3.2 Alat penelitian ... 58
Tabel 3.3 Fungsi lubang pada lapisan tengah ... 64
Tabel 3.4 Kode program transfer data float via I2C ... 66
Tabel 3.5 Kode program write EEPROM ... 67
Tabel 3.6 Kode program read EEPROM ... 67
Tabel 4.1 Hasil pengujian heading kompas ... 95
Tabel 4.2 Hasil pengujian waktu untuk mencapai status fix ... 97
Tabel 4.3 Hasil pengujian koordinat ... 98
Tabel 4.4 Hasil pengujian ketinggian ... 100
Tabel 4.5 Hasil pengujian posisi 3D ... 100
Tabel 4.6 Hasil pengujian jarak ... 101
Tabel 4.7 Hasil pengujian jarak ... 102
Tabel 4.8 Hasil pengujian azimuth ... 103
Tabel 4.9 Hasil pengujian navigasi ... 104
Tabel 4.10 Hasil pengujian ADC sensor MQ-7 ... 106
Tabel 4.11 Hasil perhitungan Vout, Rs dan Rs/Ro ... 107
Tabel 4.12 Hasil pengujian konsentrasi gas CO ... 109
Tabel 4.13 Hasil pengujian respon sistem terhadap konsentrasi gas CO ... 109
Tabel 4.14 Hasil analisa karakteristik sensor MQ-7 ... 110
Tabel 4.15 Hasil pengujian suhu tubuh ... 113
Tabel 4.16 Hasil pengujian respon sistem terhadap perubahan suhu ... 113
Tabel 4.17 Hasil pengujian respon sistem berupa notifier ... 113
Tabel 4.18 Hasil pengujian suhu lingkungan ... 114
Tabel 4.19 Hasil pengujian modul step-up ... 115
