9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Internet of Things
Internet of thing (IoT) merupakan suatu konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet yang tersambung secara terus menerus [14]. Jadi IoT secara simple nya merupakan benda-benda yang dapat kita integrasikan dengan konektivitas internet sehingga kita dapat mengontrol dan me-monitoring dengan bantuan perangkat keras berupa telepon pintar atau PC atau perangkat digital lainnya yang dapat terhubung dengan koneksi internet [15]. Dengan adanya teknologi IoT ini kita data mengontrol suatu smart sistem di manapun walpaun jaraknya sangat jauh sekalipun. Contoh teknologi yang memanfaatkan sistem IoT ini misalnya smart home, dimana pada sistem smart home yang membuat rumah kita menjadi pintar kita dapat menghidupkan dan mematikan dari mulai lampu, ac, mengunci pintu hanya dari telepon pintar kita dari jarak yang jauh hanya dengan mengandalkan koneksi internet, kemudian pemantauan kamera cctv yang di pasang di perempatan lampu lalu lintas dan gedung kita dapat memantaunya dengan telepon pintar kita pada jarak yang jauh [15].
2.2 Protokol MAVLink
MAVLink atau Micro Air Vehicle Link adalah protokol untuk berkomunikasi dengan perangkat kendaraan tak berawak atau Unmanned Aerial Vehicle(UAV) [9]. Protokol ini didesain sebagai paket data yang mempunyai aturan tertentu. MAVLink dirilis pertama kali tahun 2009 oleh Lorenz Meier. Aplikasi yang sering dipakai adalah komunikasi antara Ground Control Station dengan UAV [16]. Tujuan dari diciptakannya protokol ini adalah adanya standarisasi protokol untuk komunikasi antara GCS dan UAV sehingga pengembang Flight Controller dapat mengikuti protokol universal tersebut tanpa mengembangkan sendiri protokol mereka yang kemudian dapat memberatkan pengembang GCS dalam menentukan pembacaan data [16].
10
Gambar 2.1 Struktur Data MAVLink.
Paket Mavlink pada dasarnya merupakan sebuah kumpulan data yang dikirimkan dalam satu wadah yang dimana wadah tersebut memiliki nomor identitas sesuai dengan data informasi apa yang dibawanya. Pada proses pemrogramannya terdapat beberapa bahasa program yang dapat digunakan diantaranya yaitu bahasa C, C++, Phyton, Java, JavaScript [12].
2.3 Flight Controller
Flight Controller (FC) bisa berupa perpaduan banyak sekali komponen & sensor yg berfungsi menjadi pengontrol utama dalam UAV, pengontrol penerbangan ramble mempunyai sensor pengatur pada bingkai Gyro & Accelerometer. Beberapa FC terkini memang sudah membahas sensor berat (indikator, kompas (magnetometer) & GPS. Kemampuan sensor indikator buat menjaga ketinggian multirotor dalam ketinggian eksklusif dalam waktu itu magnetometer & GPS dipakai buat mempertahankan pengenalan, autopilot & sorotan yg gagal [17]. 2.3.1 Pixhawk PX4 Autopilot PIX 2.4.8
Pixhawk Px4 Autopilot PIX 2.4.8 merupakan flight controller yang sering digunakan dalam pembuatan UAV, karena harganya yang masih terjangkau dan spesifikasi yang cukup mumpuni. Manfaat sistem Pixhawk termasuk multithreading terintegrasi, lingkungan pemrograman mirip Unix/Linux, fungsi autopilot yang benar-benar baru seperti skrip misi dan perilaku penerbangan yang canggih, dan lapisan driver PX4 khusus yang memastikan pengaturan waktu yang ketat di semua proses. Kemampuan canggih ini memastikan bahwa tidak ada batasan pada kendaraan otonom [17]. Pixhawk memungkinkan operator APM dan PX4 yang ada untuk bertransisi dengan mulus ke sistem ini dan menurunkan hambatan dapat berkomunikasi bagi pengguna baru untuk berpartisipasi dalam dunia kendaraan otonom yang menarik. Pixhawk versi ini menggunakan chip STM32F427. Bug perangkat keras hadir dalam chip ini yang membatasi memori
11 flash hingga 1 MB [18].
Gambar 2.2 Pixhawk PX2.4.8 32 bit. Tabel 2.1 Spesifikasi Flight Controller Pixhawk.
Spesifikasi Pixhawk PX2.4.8 32 Bit
Microprocessor 32bit STM32F427 Cortex-M4F core dengan FPU
Co-processor 32bit STM32F103 Tegangan Operasi 5V
I/O 14 Pin Digital
RAM 256 KB
EEPROM 2 MB
Clock Speed 168 MHz Dimensi Terpasang 8.15x5x1.55 cm
2.4 Modul GPS Radiolink SE100 (M8N GPS)
Global Positioning System (GPS) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat [19]. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi serta informasi mengenai waktu. GPS terdiri dari 3 segmen yaitu segmen angkasa, kontrol/pengendali, dan pengguna. Segmen angkasa terdiri dari 24 satelit yang beroperasi dalam 6 orbit pada ketinggian 20.200 km dengan periode 12 jam (satelit akan kembali ke titik
12 yang sama dalam 12 jam). Segmen Kontrol/Pengendali terdapat pusat pengendali utama yang terdapat di Colorado Springs, dan 5 stasiun pemantau lainnya dan 3 antena yang tersebar di bumi ini. Pada sisi pengguna dibutuhkan penerima GPS yang biasanya terdiri dari penerima dan antenna [19]. Kemudian untuk modul GPS yang digunakan di alat TRUSTED sendiri menggunakan modul GPS Radiolink SE100, modul ini dipilih karena memiliki ukuran yang cukup ringan yaitu 34.9g dengan antena 300mm yang memiliki gain sebesar 2.5dbi high gain and selectivity ceramic antena dengan u-blox UBX-M8030(M8) hal ini yang menyebabkan GPS ini memiliki positional accuracy sebesar 50 centimeter saat bekerja dengan Global Navigation Satelite System (GNSS) bersamaan [20]. Modul GPS pada alat TRUSTED digunakan sebagai penentuan posisi UAV sehingga didapatkan data berupa latitude, longitude dan altitude.
Gambar 2.3 Modul GPS SE100. Tabel 2.2 Spesifikasi Modul GPS SE100.
Spesifikasi Radiolink SE100 GPS Module
Chip Radiolink M8N GPS, dengan u-blox UBX-M8030(M8), 72-channel, MMIC BGA715L7 Ketinggian Maksimum 50000m
Kecepatan Maksimum 515m/s
Akurasi Posisi 0.5m presisi saat bekerja dengan GNSS bersamaan
Dimensi 57 × 30 mm
13
2.5 Modem
Gambar 2.4 Hardware modem Telkomsel LTE.
Modem yang merupakan singkatan dari modulator demodulator, dikenal sebagai perangkat yang berfungsi untuk memodulasi sinyal informasi dan kemudian mendemodulasi sinyal informasi tersebut [21]. Jadi proses modulasi sendiri pada modem yaitu suatu proses pengubahan sinyal data digital menjadi sinyal analog untuk dapat dikirimkan melalui media transmisi. Sedangkan proses demodulasi yaitu pengubahan sinyal analog menjadi sinyal digital untuk dapat diteruskan ke perangkat digital [21]. Maka modem itu sendiri dapat diartikan sebagai sepasang perangkat transmisi untuk mengirimkan informasi dengan modulasi dan mendemodulasikan kembali informasi tersebut. Pada alat TRUSTED sendiri digunakan modem WiFi 4G Telkomsel K5188 yang sudah support 4G LTE dengan kecepatan unduh hingga 150Mbps dan unggah mencapai 50 Mbps dengan connectivity USB high speed 2.0 dan compatible pada sistem operasi Windows XP, Windows Vista, Windows 7 ke atas yang memudahkan dalam proses penggunaanya
Tabel 2.3 Spesifikasi Modem Telkomsel LTE.
Spesifikasi Modem WiFi 4G Telkomsel K5188
Device Type USB LTE Wi-Fi Stick
Indicator Led
Support LTE, WCDMA, EDGE
LTE DL 100 MBps / UL 10 MBps – 1800 Mhz GPRS Down Link 85,6 Kbps / Up Link 32,8 Kbps Wi-Fi AP 10 pengguna
14
2.6 Buck Converter
Buck converter yang merupakan bagian dari dc-dc converter adalah suatu sistem dc-dc converter yang memiliki fungsi sebagai penurun tegangan atau seperti trafo step down. Untuk cara kerjanya sendiri yaitu dengan mengatur keluaran sinyal Pulse Width Modulation (PWM) yang akan masuk pada transistor yang mengakibatkan transistor berada pada kondisi terbuka dan tertutup, rata-rata waktu terbuka dan tertutup ini lah yang mengakibatkan tegangan outputnya dapat diturunkan. Dan biasanya Ic yang digunakan untuk mengatur keluran PWMnya pada rangkaian buck converter adalah Ic bertipe LM2596 [22]. Pada alat TRUSTED kami memilih buck converter ini karena memiliki tegangan masukan dengan jangkauan 3 – 38VDC dan mampu menghasilkan tegangan keluaran sebesar 1.25 – 35VDC, buck converter ini juga memiliki keluaran arus maksimum sebesar 3A dan efisiensi 92% yang membuat energi yang dihasilkan tidak begitu banyak yang hilang [22].
Gambar 2.5 Hardware buck converter LM2596. Tabel 2.4 Spesifikasi Modul Buck Converter LM2596.
Spesifikasi Buck Converter LM2596
Tegangan Masukan 3-38 VDC Tegangan Keluaran 1.25 – 35 VDC Keluaran Arus Maksimum 3A
Keluaran Daya 15W
Efisiensi 92%
Frekuensi 150 KHz
15 2.7 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil yang di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan paralel, port input/output, ADC [23]. Biasanya mikrokontroler sering digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suatu program, untuk mikrokontroler sendiri memiliki spesifikasi yang bermacam-macam dari segi arsitektur yang digunakan, daya yang dibutuhkan serta bahasa pemrograman yang dipakai. Untuk saat ini mungkin kita sering melihat mikrokontroler yang digunakan pada papan Arduino Uno yang biasanya berjenis Alf and Vegerad RISC (AVR), karena memang mikrokontroler berjenis AVR sangat lazim digunakan dan beredar luas di pasaran, dalam proses pemrogramannya mikrokontroler tersebut, kita dapat mengupload program yang kita inginkan dan menghapusnya kembali sesuai keinginan kita [24].
2.7.1 Arduino Nano
Arduino Nano sendiri adalah sebuah papan mikrokontroler yang bersifat open source dengan ukuran yang kecil dan sangat compact, sehingga daya yang diperlukan untuk mengoperasikannya pun tidak terlalu besar namun hal ini tidak mengurangi performa dari Arduino Nano itu sendiri karena chip yang dibenamkan pada papan tersebut yaitu ATmega328 memiliki spesifikasi yang cukup mumpuni dengan Clock Speed sebesar 16 Mhz dan SRAM 1KB sudah mampu menjalankan program biasa hingga berat, [25]. Arduino Nano memiliki kegunaan yang kurang lebih sama seperti papan mikrokontroler pada umumnya, namun yang membedakan hanyalah ukurannya saja yang kecil sehingga saat pembuatan suatu sistem menggunakan Arduino Nano tidak akan memakan tempat pada packaging-nya. Arduino Nano ini dapat diprogram dengan menggunakan software Arduino Ide dengan koneksi portnya berupa port USB bertipe Mini [26].
16
Gambar 2.7 Konfigurasi pin Arduino Nano.
Dari Gambar 2.7 yang merupakan tampilan konfigurasi pada pin Arduino Nano. Penjelasan pin dan fungsinya adalah sebagai berikut.
1. Pin Keluaran dan Masukan Digital
Fungsi utama dari pin ini adalah sebagai pembaca frekuensi digital, yaitu nilai 0 dan 1 atau ada juga yang menyebutnya logika true dan fals. Arduino Nano sendiri memiliki 14 pin digital yang terdiri dari pin RX0, TX1, D2 – D13 [25]. 2. Pin Masukan Analog
Secara umum fungsi dari pin masukan analog ini adalah sebagai pembaca sinyal analog yang dimasukan dari luar. Pada Arduino Nano sendiri memiliki 8 pin untuk masukan analog diantaranya adalah A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6 dan A7 [25].
3. Pin Tegangan
Pin tegangan pada Arduino Nano pada umumnya berfungsi sebagai pengaturan tegangan baik yang masuk dan yang keluar. pada papan Arduino Nano terdapat beberapa pin masukan dan keluran tegangan diantaranya adalah sebgai berikut:
• VIN, pin ini biasanya digunakan sebagai masukan tegangan dari papan Arduino Nano agar papan Arduino Nano dapat beroperasi. Untuk tegangan masukannya biasanya pada papan Arduino Nano adalah sebesar 7 – 12VDC [25].
17 yang di supply dari papan Arduino Nano tersebut [25].
• 3,3V, pin ini biasanya digunakan sebagai keluaran tegangan sebesar 3,3V yang di supply dari papan Arduino Nano tersebut [25].
• GND (ground), pin ini biasanya digunakan sebagai keluaran dan masukan pada Arduino Nano [25].
• AREF, pin ini biasanya digunakan sebagai pengatur tegangan referensi eksternal untuk batas pin input analog [25].
• IOREF, pin ini biasanya digunakan sebagai referensi tegangan yang beroperasi pada mikrokontroler [25].
4. Pin RESET
Pin Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-restart program sehingga papan Arduino Nano akan memulai dari awal kembali dalam pembacaan programnya, sebenarnya di dalam papan Arduino Nano tersebut telah disediakan juga berupa tombol resetnya [25].
Tabel 2.5 Spesifikasi Arduino Nano.
Spesifikasi STM32
Arsitektur ATmega328p Tegangan kerja 5 Volt
Tegangan masukan 7-12 Volt
GPIO 14 (6 PWM) Clock Speed 16 MHz Keluaran PWM 72 Mhz SRAM 1 KB EEPROM 512b Dimensi 18.5x43 mm
