BAB II
STUDI PUSTAKA
A. Skydiving
Terjun payung yang juga dikenal dengan skydiving, adalah tindakan akrobat yang dilakukan selama terjun bebas, Sejarah Skydiving dimulai oleh Andre-Jacques Garnerin yang membuat parasut dan sukses melompat dari balon udara pada 1797. Teknologi terjun payung militer dikembangkan sebagai cara untuk menyelamatkan awak pesawat dari keadaan darurat di atas kapal balon dan pesawat dalam penerbangan, kemudian sebagai cara mengirimkan tentara ke medan perang. (Wikipedia).
B. Alat Latih Skydiving
Di Indonesia Alat latih Skydiving telah dikembangkan Oleh PT. Sumber Daya Primatamanusa dengan nama “Skydiving Trainning chamber”. Skydiving
Training Chamber adalah sarana latihan terjun bebas di dalam ruangan dengan
menggunakan aliran udara buatan, yang lebih dikenal dengan Indoor Skydiving. Ruangan utama dari Indoor Skydiving adalah Flying Chamber dan Antechamber.
Flying Chamber adalah ruangan yang memiliki aliran udara dengan kecepatan
tinggi sehingga mampu mengangkat tubuh manusia melayang di udara. Sedangkan Antechamber adalah ruang tunggu yang tidak memiliki aliran udara. (indonetwork)
C. Skala Kecepatan Angin
berdasarkan skala beaufort secara umum angin terdiri dari tiga belas skala berbeda, yaitu dari skala (0) yang artinya angin tenang (calm) dengan kecepatan dibawah 1 Km/jam, sampai skala (12) yang artinya skala tertinggi yaitu angin siklon dengan kecepatan diatas 118 Km/jam. berikut ini adalah tabel tentang skala angin dan kecepatan yang dihasilkanya :
Tabel I.1 Skala Beaufort
Skala Keadaan Angin
Kecepatan Angn Knot Ms-1 Km/jam 0 Tenang <1 0 - 0.2 < 1 1 Udara ringan 1 – 3 0.3 – 1.5 1 - 3 2 Sepoi lemah 4 – 6 1.6 - 3.3 4 – 7 3 Sepoi lembut 7 – 10 3.4 – 5.4 12 – 19 4 Sepoi sedang \11 – 16 5.5 – 7.9 20 – 28 5 Sepoi segar 17 – 21 8.0 –10.7 29 – 38 6 Sepoi kuat 22 – 27 10.8 –13.8 39 – 49
7 Angin rebut lemah 28 – 33 13.9 – 17.1 50 – 61 8 Angin rebut 34 – 40 17.2 – 20.7 62 – 74 9 Angin rebut kuat 41 – 47 20.8 – 24.4 75 – 88
10 Badai 48 – 55 24.5 – 284 89 – 102
11 Badai amuk 56 – 63 28.5 – 32.6 103 –117
12 Siklon >64 >32.7 >118
(Bayong Tjasyono,2006)
Selain skala beaufort, kecepatan angin juga dikatagorikan berdasarkan skala kekuatanya. Menurut skala saffir simpson angin dibagi atas lima kelas katagori yaitu minimal, moderat, ekstensif, ekstrim, katastropik.
Tabel I.2 Skala Saffir simpson
Katagori Kecepatan angin maksimum (m/s, kt) Tekanan udara permukaan minimum (mb) Storm surge (m,ft) Minimal 33-42 m/s [64-83 kt] >= 980mb 1.0-1.7 m [3-5 ft] Moderat 43-49 [84-96] 979-965 1.8-2.6 [6-8] Ekstensif 50-58 [97-113] 964-945 2.7-3.8 [9-12] Ekstrim 59-69 [114-135] 944-920 3.9-5.6 [13-18] Katastropik > 69 [> 135] < 920 > 5.6 [> 18]
(wien R. Irawan S.Si, 2005)
Berdasarkan skala beaufort dan Saffir simpson, angin yang dihasilkan oleh alat latih skydiving tergolong angin berkecepatan tinggi karena angin yang dihasilkan oleh alat latih skydiving yang dibuat oleh PT.Sumber Daya Primatamanusa menghasilkan kecepatan lebih dari 120 Km/jam .
D. Mengukur Kecepatan Angin Dengan Pitot Bernoulli
Hukum Bernoulli adalah suatu hukum yang dapat digunakan untuk menjelaskan gejala yang berhubungan dengan gerakan zat alir melalui suatu penampang pipa. Hukum tersebut diturunkan dari Hukum Newton dengan berpangkal tolak pada teorema kerja-tenaga aliran zat cair dengan beberapa persyaratan antara lain aliran yang terjadi merupakan aliran steady (mantap, tunak), tak berolak (laminier, garis alir streamline), tidak kental dan tidak termampatkan. Persamaan dinyatakan dalam Hukum Bernoulli tersebut melibatkan hubungan berbagai besaran fisis dalam fluida, yakni kecepatan aliran yang memiliki satu garis arus, tinggi permukaan air yang mengalir, dan tekanannya. Bentuk hubungan yang dapat dijelaskan melalui besaran tersebut adalah besaran usaha tenaga pada zat cair. Tabung pitot memiliki luas penampang yang sama. Pada tabung pitot, ada bagian dari pipa manometer yang menembus kedalam tabung. Pipa manometer yang menembus tabung pitot tersebut dihadapkan ke arah datangnya fluida, dengan demikian fluida yang mengalir akan menghasilkan tekanan dan menekan permukaan raksa yang menempati pipa manometer, pada umumnya tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan udara atau gas didalam pipa tertutup. Dengan mengukur perbedaan tinggi permukaan raksa didalam manometer, dapat ditentukan kelajuan fluida di dalam tabung pitot. Berdasarkan persamaan Bernoulli akan diperoleh,
Tabung pitot adalah komponen utama dalam pembuatan alat ukur kecepatan angin extra tinggi, sebelumnya pengukuran kecepatan angin dilakukan secara manual oleh PT. Sumber Daya Primatamanusa, dengan melihat ketinggian permukaan air pada tabung pitot. Tabung pitot berdiameter 6mm dengan panjang 10 meter yang berbentuk seperti huruf „U‟ yang memiliki dua sisi, yaitu tabung dinamis, dan tabung statis. Tabung pitot memiliki tiga bagian utama yaitu :
1) Bagian atas, bagian ini berfungsi sebagai saluran masuknya angin kedalam tabung pitot, yang memiliki panjang 100mm.
2) Bagian tengah, bagian ini berfungsi sebagai jalur masuknya angin sebelum mengenai permukaan air yang berada didalam tabung Pitot
3) Bagian utama, pada bagian inilah kecepatan angin dihitung sesuai dengan ketinggian permukaan air. Air yang masuk dari sisi tabung dinamis yang kemudian menghasilkan tekanan yang mendorong air lebih rendah, sebaliknya pada sisi tabung statis permukaan air menjadi naik.
Fluida di bagian pipa manometer (1) tidak dapat mengalir karena tertahan oleh ujung pipa manometer sehingga v1=0. Diketahui pula ketinggian tabung (1) dan
tabung (2) sama tinggi (h1 = h2) diukur dari bidang acuan karena tabung
ditempatkan mendatar sehingga persamaan Bernoulli akan menjadi
persamaan (1)
Dengan menggunakan persamaan tekanan hidrostatis, bahwa tekanan di titik P sama dengan tekanan di titik Q dapat diperoleh
Persamaan (2)
Dengan menggabungkan persamaan (1) dan persamaan (2) akan didapatkan
Jadi secara umum kecepatan aliran fluida di dalam tabung pitot adalah
Dengan keterangan :
= masa jenis fluida di dalam tabung pitot = masa jenis raksa
= perbedaan tinggi raksa di dalam manometer
V = kecepatan fluida di dalam tabung pitot
(Cerdas Belajar Fisika, Kamajaya)
E. Mikrokontroler ATMEGA 8535
Mikrokontroler dapat dianalogikan dengan sebuah sistem komputer yang dikemas dalam sebuah chip. Artinya bahwa di dalam sebuah IC mikrokontroler sebenarnya sudah terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor dapat bekerja, yaitu meliputi mikroprosesor, ROM, RAM, I/O dan Clock seperti halnya yang dimilikioleh sebuah komputer PC.
AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur Harvard dimana antara koding program dan data disimpan dalam memori secara terpisah. Umumnya arsitektur Harvard ini menyimpan koding program dalam memori permanen atau semi-permanen (non-volatile) sedangkan data disimpan dalam memori tidak permanen (volatile). Sehingga dengan arsitektur seperti ini memori program mikrokontroler menjadi lebih terlindungi dari tegangan dan factor lingkungan lain yang dapat merusak koding program.
Salah satu keluarga mikrokontroler keluarga AVR yaitu ATMega8535, mikrokontroler ATMega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mulai dari kapasitas memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, PWM, USART, TWI, analog comparator, EEPROM internal ada juga ADC internal yang semuanya ada di dalam ATMega8535. Selain itu kecepatan eksekusi yang lebih tinggi menjadi alasan bagi penelitian ini menggunakan mikrokontroler dari keluarga AVR yaitu ATMega8535 untuk membuat alat ukur kecepatan angin extra tinggi Berbasis Graphical User
Interface (GUI). (Agus Bejo, 2009)
Gambar I.4 Mikrokontroler ATMega8535 F. Komunikasi Data Serial
Metode transmisi data serial dapat berupa sinkron maupun asinkron. Pada transmisi sinkron, data dikirim dalam blok dengan kecepatan tetap, dimana awal dan akhir dari blok diberi tanda berupa byte atau bit tertentu. Sedangkan pada transmisi asinkron setiap satu byte data terdiri dari 1 bit yang mengidentifikasikan awal byte data dan 1 atau 2 bit sebagai ahir byte data. Oleh karena setiap byte data diidentifikasikan sendiri-sendiri maka data dapat dikirim pada setiap saat (asinkron).
Logic „1‟
Logic „0‟
+5V
0V Pada saat tidak ada data dikirim, jalur sinyal akan high atau mark. Awal byte data ditandai sinyal low atau space selama satu waktu bit(bit time) dan bit data kemudian dikirim sesudahnya dimulai dari bit order terendah (LSB), dimana lebar data dapat 5,6,7 atau 8 bit. Setelah data bit adalah parity bit yang dapat berupa parity ganjil atau genap atau tanpa memakai parity. Fungsi parity bit adalah untuk memeriksa ada tidaknya kesalahan pada data yang diterima. Bit yang terakhir adalah stop bit, dimana jalur sinyal diubah menjadi high atau mark paling sedikit 1 atau 2 bit.
DATA
STOP Start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 PARITY
Gambar I.5 Format bit transmisi serial asinkron
Baud rate atau kecepatan transfer dari data serial didefinisikan sebagai
1/(waktu 1 bit). Jika data bit 3,33 ms, maka baud rate nya 1/3,33 ms atau sebesar 300 baud. Baud rate yang sering digunakan adalah 110,300,1200,2400,4800,9600 dan 19200 baud.( Eko Putra, Agfianto,2002).
G. RS-232
Komunikasi RS-232 bersifat asinkron (Asynchronous), artinya sinyal clock tidak dikirimkan bersamaan dengan data. Masing-masing word disinkronkan menggunakan bit start-nya dan clock internal pada masing-masing perangkat.
Gambar I.6 Diagram struktur data 8N1 tingkat TTL
komposisi data RS-232 dalam tingkat TTL (dari UART) yang menggunakan format 8N1 (8 bit data, tidak ada paritas dan 1 bit stop). Jalur RS-232 , saat diam (idle) dalam kondisi tertunda (logika 1). Suatu transmisi akan dimulai dengan
DATA
Start 0 1 2 3 4 5 6 7
Mark
Space
10V
+10V sebuah bit start (logika 0), kemudian masing-masing bit dikirimkan berurutan diawali dengan LSB-nya dan diakhiri dengan bit stop (logika 1).
Terlihat bahwa bit berikut setelah bit stop adalah logika 0. Ini artinya ada bit lain yang dikirimkan dan ini merupakan bit start-nya. Jika tidak ada data lagi yang dikirimkan maka jalur transmisi akan tetap dalam kondisi diam (logika 1). Ada suatu sinyal yang disebut sebagai sinyal “break”, yang terjadi saat jalur data ditahan dalam kondisi 0 untuk jangka waktu yang lebih lama dari saat pengiriman seluruh word. Dengan demikian, jika tidak mengembalikan lagi jalur ini ke kondisi diam (idle), maka penerima akan mengartikan sebagai sebagai suatu sinyal “break”. Pengiriman data semacam itu dinamakan dengan pengiriman data dalam frame (kerangka), sebab data ada dalm “kerangka” bit start dan stop. Jika bit stop yang diterima sebagai logika 0, maka terjadilah framing error dan hal ini dapat terjadi jika kedua piranti yang sedang berkomunikasi tidak dalam kecepatan yang sama.
Tingkat logika RS-232 menggunakan tegangan +3 hingga +25 volt untuk logika 0 dan -3 hingga -25 volt untuk logika 1. Sembarang tegangan antara +3 dan -3 volt tidak didefinisikan. Dengan demikian dibutuhkan suatu “converter tingkat RS-232” (RS-232 Level Converter). (Setiawan, Rachmad. 2008)
Gambar I.7 Diagram struktur data 8N1 tingkat RS-232
Standar komunikasi serial RS-232 ditunjang dengan komponen utama yaitu 8250 UART ( Universal Asynchronous Receiver Transmitter) atau USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter). UART INS 8250 memiliki register-register antara lain :
TX Buffer
Menampung dan menyimpan data yang akan dikirim. Data ini dirikim oleh CPU ke TX buffer setelah mengecek kepastian tentang diperbolehkannya melakukan pengiriman.
DATA
Start 0 1 2 3 4 5 6 7
RX Buffer
Menampung dan menyimpan data yang diterima dari luar. Data ini harus dibaca oleh CPU setelah mengecek kepastian tentang masuknya data.
Baut Rate Divisor LSB
Baud Rate Divisor LSB menampung angka byte rendah untuk pembagi clock yang dimasukan ke INS 8250, agar diperoleh baud rate yang dipilih.
Interrupt Enable Register
Menampung pemrograman agar jika terjadi sesuatu keadaan khusus dapat melangsungkan interupsi ke CPU
1) Bit 0 bernilai 1 bila telah menerima data dan mengaktifkan interrupt pada CPU.
2) Bit 1 bernilai 1 bila Tx Register kosong dan interrupt pada CPU diaktifkan.
3) Bit2 bernilai 1 bila mengaktifkan interrupt oleh keaddan pada line status register.
4) Bit 3 bernilai 1 jika mengkhifkan interrupt oleh keadaan pada modem status register.
5) Bit 4 harus selalu berilai 0.
6) .Bit 5 harus selalu berilai 0. 7) Bit 6 harus selalu berilai 0. 8) .Bit 7 harus selalu berilai 0.
Interrupt Identification Register
Menampung pemrograman agar dapat menentukan bagian mana yang diberi urutan prioritas khusus untuk dapat melangsungkan interupsi ke CPU
1) Bit 0 bernilai 0 Berarti interupsi menunggu.
2) Bit 1 dan bit 2 00; prioritas interupsi oleh line status register.
01; 6 bit data
01; 7 bit data
11; 8 bit data
3) Bit 3 bernilai 1 jika mengkhifkan interrupt oleh keadan pada modem status register.
4) Bit 4 harus selalu berilai 0
5) Bit 5 harus selalu berilai 0 6) Bit 6 harus selalu berilai 0
7) Bit 7 harus selalu berilai 0 Line Control Register
Menampung ketentuan yang dipilih untuk menentukan beberapa jumlah bit bagi setiap data, beberapa jumlah stop bitnya, apakah menggunakan parity cek dan apakah akan menentukan baud rate divisor.
Tabel I.3 Fungsi-Fungsi kaki (pena/pin)
Singkatan Keterangan Fungsi
TD Transmit Data Untuk mengirikan data serial (TXD) RD Receive Data Untuk peneriaan data serial (RXD)
CTS Digunakan untuk meberitahukan bahwa mode siap untuk melakukan pertukaran
DCD Data Carrier Detect Saat mode endeteksi suatu ‘carrier’ dari mode lain (perangkat lain) maka sinyal ini akan diaktifkan DSR Data Set Ready Memberitahukan UART bahwa modem siap melakukan
hubungan komunikasi DTR Data Terminal
Ready
Kebalikan dari DSR, untuk memberitahukan bahwa UART siap melakukan komunikasi
RTS Request To Send Sinyal untuk menginformasikan modem bahwa UART siap melakukan pertukaran data
RI Ring Indicator Akan aktif jika modem mendeteksi adanya sinyal dering dari saluran telepon
