1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sudah lebih dari 20 tahun, Indonesia menjadi negara pengoperasi dan pengguna teknologi antariksa satelit. Bahkan termasuk jajaran negara pengguna teknologi ini yang paling awal di kawasan Asia. Sayangnya teknologi antariksa Indonesia masih tertinggal dibanding beberapa negara seperti Jepang, India, Cina, dan Korea Selatan (suarasurabaya.net, 2009).
Konsorsium INSPIRE (Indonesian Nano-Satellite Platform Initiative for
Research & Education) dibentuk mengingat negara Indonesia sudah cukup
tertinggal oleh negara-negara maju lainnya dalam bidang teknologi satelit, padahal platform teknologi ini dapat menunjang sektor lain seperti telekomunikasi, navigasi, kelautan, lingkungan hidup, eksplorasi sumber daya alam, serta peringatan dini bencana. Konsorsium INSPIRE adalah suatu inisiatif proyek nir-laba yang bertujuan untuk membangun & mengembangkan platform teknologi satelit (satelit-nano khususnya) di kalangan perguruan tinggi di Indonesia, dengan menempatkan mahasiswa sebagai motor/penggerak utamanya. Dengan adanya konsorsium INSPIRE ini diharapkan dapat menggalang serta memberikan media alih pengetahuan dan keterampilan serta menumbuh-kembangkan minat untuk mengembangkan teknologi satelit (khususnya satelit-nano) di kalangan mahasiswa, dengan perguruan tinggi sebagai wadah dari pusat kegiatan proyek satelit-nano mahasiswa yang bersangkutan. Adapun roadmap dari program INSPIRE ditunjukkan oleh Gambar 1.1. (Priyambodo dkk, 2011).
Gambar 1.1 Roadmap program Inspire (Priyambodo dkk, 2011)
Berdasarkan roadmap pada Gambar 1.1, IiNUSAT-1 (Indonesia
inter-University Satellite – 1) adalah satelit-nano pertama buatan mahasiswa Indonesia,
kerja sama antara UGM, PENS, ITS, ITB, IT TELKOM, UI dan LAPAN, dimana Tim UGM mendapat tugas untuk mendesain OBC/OBDH pada IiNUSAT-1. Selanjutnya untuk mewujudkan satelit-nano sendiri dimana Universitas Gadjah Mada dengan UGM-Sat pada tahun 2015, maka perlu dibuat desain dan implementasi On-Board Computer / On-Board Data Handling (OBC / OBDH) pada UGM-Sat. Dimana OBC / OBDH ini merupakan subsistem utama yang bertugas untuk mengontrol keseluruhan subsistem dan menangani komunikasi data antar subsistem pada satelit-nano, serta mengumpulkan informasi data
housekeeping/kesehatan satelit. 1.2 Perumusan Masalah
Penelitian ini akan merancang bangun On-Board Computer / On-Board
Data Handling (OBC / OBDH) pada UGM-Sat. Rumusan masalah yang akan
1) Bagaimana cara merancang bangun model teknik OBC/OBDH yang fungsional dengan mengimplementasikan perangkat lunak untuk mendeteksi dan mengoreksi kesalahan pada data housekeeping dengan menggunakan kode Hamming (8,4).
2) Bagaimana pengaruh performa OBC/OBDH terhadap kecepatan deteksi dan koreksi kesalahan pada data housekeeping yang tersimpan dalam EEPROM eksternal, yang diakses dengan menggunakan komunikasi I2C
(Inter-Integrated Circuit). 1.3 Batasan Masalah
Untuk memberikan ruang lingkup yang jelas terhadap masalah ini, maka dibuat batasan-batasan masalah yaitu :
1) Bagian UGM-Sat yang dibuat yaitu subsistem OBC/OBDH berbasis mikrokontroller PIC 16F877A, sedangkan subsistem yang lain diwakili oleh sebuah sistem minimum berbasis mikrokontroller dari subsistem yang bersangkutan,
2) Komunikasi antara OBC/OBDH dengan subsistem yang lain pada UGM-Sat menggunakan antarmuka I2C,
3) Pembuatan subsistem OBC/OBDH ini tidak menggunakan komponen yang
space proven,
4) Subsistem OBC/OBDH yang dibuat ini tidak dilakukan uji radiasi, uji temperatur dan uji shock/vibrasi.
5) Pengujian fungsional dari OBC/OBDH tidak mengikuti tahapan uji fungsional pada IiNUSAT-1, tetapi menetapkan suatu kondisi ketika satelit sudah berada di orbit LEO (Low Earth Orbit), dalam keadaan tidak tumbling dan hanya beroperasi ketika berada di wilayah Indonesia.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1) Menghasilkan perangkat keras yang berupa model teknik (engineering model) dari OBC/OBDH dan implementasi perangkat lunak dengan sistem deteksi
dan koreksi kesalahan pada data housekeeping dengan menggunakan kode Hamming (8,4).
2) Menganalisis kecepatan deteksi dan koreksi kesalahan pada data housekeeping yang tersimpan dalam EEPROM eksternal, dimana data housekeeping tersebut diakses dengan menggunakan antarmuka I2C, untuk mengetahui performa dari OBC/OBDH.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini nantinya diharapkan dapat bermanfaat :
1) Menumbuh-kembangkan minat untuk mengembangkan teknologi satelit (khususnya satelit-nano) di kalangan civitas akademika, baik di lingkungan riset akademik maupun di lingkungan teknologi industri (telekomunikasi & informatika).
2) Didapatkan sebuah purwarupa OBC/OBDH yang dapat diimplementasikan pada UGM-Sat.
1.6 Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan sebagai berikut:
1) Studi Pustaka
Pada tahapan ini dilakukan studi terhadap referensi yang berkaitan dengan penelitian ini. Topik yang berkaitan dengan penelitian ini adalah desain dan fitur OBC/OBDH serta sistem deteksi dan koreksi data dari beberapa satelit yang telah diluncurkan. Sumber referensi yang dikumpulkan tersebut dijadikan sebagai acuan dalam rancang bangun model teknik subsistem OBC/OBDH untuk UGM-SAT.
2) Perancangan Sistem
Perancangan sistem pada model teknik OBC/OBDH dilakukan berdasarkan beberapa pertimbangan, diantaranya misi dari satelit nano yang dirancang, deskripsi tugas OBC/OBDH disesuaikan dengan misi satelit, topologi bus komunikasi, blok diagram fungsional satelit, kriteria pemilihan komponen perangkat keras, dan protokol komunikasi yang dirancang. Pertimbangan
tersebut digunakan sebagai dasar untuk perancangan perangkat keras dan perangkat lunak dari model teknik subsistem OBC/OBDH.
3) Pembuatan Model Teknik
Pembuatan model teknik subsistem OBC/OBDH dilakukan berdasarkan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak yang telah dibuat sebelumnya. Pembuatan perangkat keras model teknik OBC/OBDH dimulai dengan membuat desain rangkaian elektronik, dilanjutkan dengan pengaturan penempatan komponen, pembuatan jalur elektronik antar komponen, pencetakan print circuit board (PCB), dan penyolderan komponen pada model teknik OBC/OBDH. Dengan selesainya proses penyolderan, menandakan bahwa model teknik OBC/OBDH siap untuk diuji.
4) Implementasi
Implementasi yang dilakukan mengacu pada perancangan perangkat lunak pada model teknik OBC/OBDH. Untuk mengetahui fungsionalitas dari sistem yang dibuat, maka dilakukan implementasi dasar pada beberapa bagian komponen penyusun OBC/OBDH, seperti implementasi sensor tegangan, sensor arus, sensor suhu, sistem real time clock (RTC), baca/tulis data pada EEPROM internal PIC16F877A, komunikasi data antar subsistem dengan menggunakan I2C bus, baca/tulis data pada EEPROM eksternal, dan implementasi deteksi dan koreksi kesalahan data dengan menggunakan algoritma kode Hamming (8,4). Setelah dipastikan fungsionalitas dari masing-masing komponen penyusun OBC/OBDH bekerja dengan baik, maka dilakukan implementasi sistem keseluruhan meliputi proses akuisisi data
housekeeping dari masing-masing subsistem untuk selanjutnya dikirimkan ke Ground Station (GS).
5) Pengujian
Pengujian dilakukan dengan melakukan beberapa percobaan pengukuran pada sensor tegangan, sensor arus dan sensor suhu. Percobaan pengukuran pada sensor tersebut dimaksudkan untuk mengkalibrasi dan mengetahui tingkat kepresisian sensor, yang dibandingkan dengan alat ukur standar. Selain itu, dilakukan pengujian kecepatan baca/tulis data telemetri ke EEPROM
eksternal. Pengujian dilakukan dengan menghitung waktu proses penulisan dan pembacaan data telemetri dari masing-masing subsistem pada EEPROM eksternal, yang divariasikan dengan ukuran data yang diakses. Pengujian selanjutnya yaitu pengujian deteksi dan koreksi kesalahan pada data telemetri. Pengujian dilakukan dengan menghitung waktu yang diperlukan dalam mengoreksi kesalahan pada data telemetri terhadap variasi ukuran data. Hasil pengujian baca/tulis data pada EEPROM eksternal dan deteksi dan koreksi kesalahan pada data telemetri dimaksudkan untuk mengetahui performa dari model OBC/OBDH yang dirancang, performa yang didapatkan berupa kecepatan baca/tulis data dan kecepatan deteksi dan koreksi data yang diproses oleh PIC16F877A. Hasil kecepatan pemrosesan data yang didapat digunakan sebagai dasar untuk menentukan banyaknya data yang dapat diproses PIC16F877A, yang selanjutnya digunakan untuk menentukan performa yang ideal dari sistem OBC/OBDH yang dirancang.
1.7 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini memuat latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini memuat penelitian-penelitian terdahulu yang berkaitan dengan rancang bangun OBC/OBDH pada satelit nano. Beberapa penelitian yang terkait dengan OBC/OBDH dibahas secara singkat dan dibandingkan dengan penelitian ini. BAB III LANDASAN TEORI
Bab ini membahas teori-teori yang berkaitan dengan penelitian. Bagian pertama membahas mengenai sistem satelit nano, bagian kedua membahas tentang mikrokontroler PIC16F877A beserta fitur dan deskripsi pin. Bagian ketiga membahas tentang komunikasi I2C, dan bagian terakhir membahas tentang beberapa konsep metode deteksi dan koreksi data.
BAB IV PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas misi satelit nano UGM-Sat yang dirancang, deskripsi tugas OBC/OBDH, diagram fungsional sistem satelit nano, kriteria pemilihan komponen elektronika subsistem OBC/OBDH, perancangan perangkat keras, perancangan protokol komunikasi data, dan perancangan perangkat lunak.
BAB V IMPLEMENTASI
Bab ini membahas implementasi pengujian fungsional dari subsistem OBC/OBDH, yang terdiri dari implementasi sensor tegangan, sensor arus, sensor suhu, sistem RTC, baca/tulis data pada EEPROM internal PIC16F877A, komunikasi Master-Slave antar PIC, implementasi kode Hamming (8,4), dan implementasi sistem keseluruhan.
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas beberapa pengujian yang dilakukan pada model teknik OBDH, temuan kelemahan dari sistem yang dibuat dibahas dan dianalisis untuk diperbaiki pada model teknik selanjutnya, sebelum flight model dibuat.
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini memuat kesimpulan dari hasil penelitian dan saran yang berguna untuk penelitian selanjutnya.
