ANALISA SISTEM PENERIMA DATA MUATAN ROKET LAPAN BERBASIS MAXSTREAM 900 MHZ

ANALISA SISTEM PENERIMA DATA MUATAN ROKET LAPAN BERBASIS MAXSTREAM 900 MHZ

(ANALYSIS RECEIVER SYSTEM DATA PAYLOAD ROCKETLAPAN MAXSTREAM 900 MHZ BASED)

Kurdianto

Bidang Teknologi Kendali dan Telemetri, Pusat Teknologi Roket -LAPAN

kurdianto@lapan.go.id Abstrak

Muatan (payioad) merupakan bagian yang terpasang pada bagian atas roket yang terdiri dari data sensor accelerometer, 'sensor gyroscope dan data Global Positioning System (GPS). Muatan roket berfungsi untuk mengetahui karakteristik terbang roket saat dilakukan uji terbang. Dari rancang bangun ini untuk mengukur jarak jelajah roket sampai dejngtan 40 Km. Radio maxstream merupakan radio frekuensi '900MHz, agar data keluaran dari radidj maxstream dapat ditampilkan melalui komputer mdka diperlukan IC Max232 yang berfungsi sebagai perubah data Transistor Transistor Logic (TT|_) menjadi data serial. Penggunaan radio maxstream yang terpasang di dalam muatan roket berfungsi sebagai pengirim (transmitter) sinyal dan penggunaan radio maxstream di Ground Station Center atau tempat rekam data berfungsi sebagai penerima (receiver) sinyal. Hasil rancang bangun sistem penerima sinyal saat dilakukan simulasi dapat memperoleh data sensor accelerometer pada posisi muatan roket 0°,90°,180° dan dapat memperoleh data sensor gyroscope pada posisi roli, pitch, yaw. Selanjutnya rancang bangun sistem penerima data dapat dikembangkan dengan menggunakan jenis radio frekuensi yang lebih jauh jangkauan jarak komunikasinya. ______________________________ Informasi makalah diterima 30 Oktober 2014, diperiksa 12 Nopember 2014, disetujui 25 Mei 2015, diterbitkan Juli 2015 Kata kunci: Radio Maxstream, Transmitter signal, Receiver signal, Payioad

17

Teknologi Pesawat Terbang sebagai Mitra Pengembang Teknologi Roket dan Satelit Nasional

Abstract

Payload is the part that is attached to the top of the rocket which consists of sensor data accelerometer, gyroscope sensor data and Global Positioning System (GPS). Rocket payload is used to determine the characteristics of a rocket flying time offlight test. From design to measure the distance cruising rocket up to 40 Km. Radio maxstream is o radio frequency 900MHz, so that the data output from the radio maxstream can be displayed through the required IC MAX232 Computer that serves as a data Transistor Transistor Logic changer (TTL) into serial data. Use maxstream radio installed in the rocket payload serves as the transmitter signal and the use of radio signals maxstream in Ground Station Center or a data record serves as a receiver signal. The results of the signal receiver system design time of the simulation can obtain accelerometer sensor data on rocket payload position 0 °, 90 ° 180 ° and can obtain a gyroscope sensor data on the position of the roli, pitch, yaw. Further design data recelvlng system can be developed by using a type of radio frequencies farther distance range communication.

Keywords: Radio Maxstream, Transmitter signal, Receiver signal, Payload.

1. PENDAHULUAN

Roket eksperimen LAPAN yang dilakukan uji terbang selalu disertai dengan dipasang muatan roket guna mengetahui karakteristik terbang roket seperti jarak jangkau, ketinggian, nilai percepatan roket. Hal ini dilakukan sebagai penelitian ^yang berkelanjutan untuk perkembangan roket berikutnya. Oleh karena itu sangat diperlukan sistem penerima data yang dapat merekam data roket saat dilakukan uji terbang agar karakteristik terbang roket dapat dianalisa.

Dari berbagai jenis roket yang diterbangkan LAPAN seperti roket balistik danrroket kendali memiliki satu radio yang berfungsi pemancar sinyal pada payload roket tersebut [1]. Sinyal tersebut diterima oleh antena penerima (receiver) di stasiun bumi (ground station). Penerima sinyal menggunakan radio maxstream seperti pada Gambar 2-1.1, sehingga dapat diperoleh data hasil uji terbang sesuai dengan yang diharapkan. Radio ini dapat berkomunikasi sejauh 40 mil, beroperasi

pada frekuensi 900MHz dan mampu menampung data sampai 115.2kbps data. Modul menggunakan Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) berfungsi untuk menghindari gangguan berupa lompatan ke frekuensi baru pada setiap paket transmisi atau transmisi ulang.

a) b)

Gambar 1-1: a. Radio maxstream 900MHz, b. PIN koneksi dari radio maxstream 900MHz [2]

PIN yang digunakan sebagai penerima data dari muatan roket adalah PIN 1 sebagai ground radio, PIN 2 dan PIN 7 disambung sebagai input tegangan sebesar 5Volt, PIN 6 sebagai data output berupa data serial.

Selain radio maxstream perlu dipasang beberapa komponen elektronik untuk dirancang sehingga berfungsi sebagai penerima sinyal. Komponen elektronik tersebut adalah : IC Max232, regulator L7805, beberapa komponen resistor dan kapasitor. Fungsi komponen elektronik tersebut adalah :

IC Max232

IC Max232 (Gambar 1-2) memiliki fungsi sebagai perubah data Transistor Transistor Logic (TTL) menjadi data serial yang memiliki tegangan input 5Volt.

Teknologi Pesawat Terbang sebagai Mitra Pengembang Teknologi Roket dan Satelit Nasional

(a) (b)

Gambar 1-2 : a. Komponen IC Max232 [3], b. PIN koneksi komponen IC Max232

PIN yang digunakan adalah PIN 16 sebagai VCC sebesar 5V, PIN 15 sebagai Ground, PIN 11 sebagai Tlin yaitu input dari radio

r_{naxstream berupa Transistor Transistor Logic (TTL), kemudian PIN 14}

sebagai T1 out yaitu output dari radio maxstream yg berupa data serial.

Regulator Tegangan L7805

IC regulator tegangan 7805 termasuk jenis Fixed Voltage Regulator merupakan regulator yang tegangan keluarannya telah ditentukan sehingga tidak banyak komponen tambahan untuk merangkai regulator menggunakan IC ini. Rangkaian dasar regulator bisa di lihat pada Gambar 1-3.

7805

ICI

Gambar 1-3 : Rangkaian dasar regulator L7805 [4]

Keterangan :

Cin = Kapasitor input filter 330nF. <

Rangkaian regulator ini hanya mampu mengalirkan arus maksimal 1,5A, untuk meningkatkan arus keluaran perlu ditambah komponen lain, sehingga rangkaiannya seperti Gambar 1-4.

Gambar 1-4 : Rangkaian Fixed Voltage Regulator dengan output current boosting [4]

Nilai resistor R1 dihitung menggunakan persamaan berikut [4]:

Gambar 1-5 : Komponen Regulator Tegangan L7805 [5] Regulator L7805 berfungsi sebagai penurun tegangan input dari power suplai menjadi 5 volt pada tegangan outputnya.

Teknologi Pesawat Terbang sebagai Mitra Pengembang Teknologi Roket dan Satelit Nasional

2. METODE PENELITIAN

Analisa Sistem Penerima Data Muatan Roket LAPAN berbasis Maxstream 900MHz, dilakukan menggunakan metode rancang bangun dan eksperimen, melalui tiga tahap yaitu perancangan muatan, perancangan sistem penerima data, dan uji fungsional kedua sistem tersebut. Adapun prosedur analisanya seperti pada diagram alir prosedur analisa di bawah ini:

Gambar 2-1: Blok diagram prosedur analisa data

2.1. Perancangan muatan roket

Untuk melakukan perancangan muatan roket diperlukan proses sebagai berikut : Mengetahui misi roket, mengetahui dimensi roket yang akan dilucurkan, menentukan jenis sensor dan radio telemetri, menentukan ukuran atau dimensi dari jenis sensor dan radio telemetri, mendisain sistem muatan roket, memprogram sistem muatan roket sesuai misi dan mendisain kompartemen muatan roket sehingga diperoleh spesifikasi prototip rancangan yang sesuai.

Muatan roket terdiri dari sistem data berupa sensor accelerometer yang berfungsi untuk mengetahui nilai percepatan yang terjadi pada roket [6,7]. Data sensor gyroscope berfungsi untuk mengetahui kondisi roket saat roll,pitch dan yaw [8].

Muatan rokef lainnya adalah sistem navigasi berupa GPS [9,10], muatan roket ini terhubung dengan radio maxstream 900MHz yang berfungsi untuk mengirim data tersebut. Susunan posisi muatan pada roket terdiri dari : l.Sistem navigasi; 2. Noscone; 3. Muatan roket; 4. Tabung dan 5T Sirip dapat dilihat pada Gambar 2^2 dibawah ini:

Gambar 2-2 : Posisi mutan di Roket 2.2. Perancangan sistem penerima data muatan roket

Untuk membuat skematik rangkaian sistem penerima data maka diperlukan blok diagram sistem tersebut agar dapat diketahui proses penerimaan datanya. Gambar 2-3 menampilkan blok diagram sistem penerima data.

Gambar 2-3 : Blok diagram sistem penerima data

Blok diagram diatas memiliki penjelasan sebagai berikut : Tegangan input untuk radio maxstream dan IC Max232 adalah 5 volt, sehingga diperlukan regulator L7805 yang memiliki fungsi sebagai penurun tegangan input dari power suplai menjadi 5 volt pada tegangan ouputnya. Tegangan input diberikan ke regulator L7805, kemudian output dari regulator 5 volt diberikan ke kaki 6 (Dout) radio maxstream, selanjutnya dialirkan ke IC Max232 melalui PIN 11 Tlin sebagai input data sinyal berupa TTL, agar dapat ditampilkan di

Teknologi Pesawat Terbang sebagai Mitra Pengembang Teknologi Roket dan Satelit Nasional

komputer maka data sinyal TTL di keluarkan dalam bentuk data serial di PIN 14 T1 out, akhirnya dialirkan ke komputer sebagai penerima data.

Gambar 2-4 : Skematik rangkaian system penerima data PCB penerima data ditampilkan pada gambar 2-5

Agar rangkaian penerima data dapat diintegrasikan dengan benar dan dapat dibuat PCBnya, maka dibuat skematik menggunakan piranti lunak Altium Designer seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4.

2.3. Cara kerja

Cara kerja dari sistem penerima data muatan roket dapat dilihat pada Gambar 2-6.

Gambar 2-6 : Metode penelitian pada system penerima data muatan roket

Perangkat-perangkat yang diperlukan ^ctalam simulasi adalah : komputer, kabel RS232, adaptor 12 volt, sistem^Denerima data, antena penerima data. Apabila muatan roket dihidupkan maka akan memancarkan (transmitted) data, dan komputer ground station akan menerima data seperti data'GPS, data sensorx accelerfymeter, data

sensor gyroscope.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Seperti dijelaskan sebelumnya, muatan roket yang terpasang berupa sensor accelerometer, sensor gyroscope dan GPS. Data muatan roket yang terekam pada sistem penerima data muatan saat dilakukan pengujian seperti ditampilkan pada Gambar 2-12.

Teknologi Pesawat Terbang sebagai Mitra Pengembang Teknologi Roket dan Satelit Nasional

Gambar diatas merupakan data yang terekam oleh sistem penerima data muatan. Adapun penjelasan data tersebut adalah sebagai berikut: A. Data sensor $1,2200.49.3.0.2.502.619.425.51 5 $1,2200.50.0.1.1.501.620.426.51 1 $1,2200.51.3.1.1.502.620.424.51 2 dan seterusnya

Data tersebut memiliki penjelasan, yaitu :

Data keluaran sensor accelerometer dapat dilihat pada Gambar 3-3

Dari data sensor accelerometer sumbu x dapat diketahui antara lain posisi roket berdiri 90° maka nilai data yang keluar adalah 1G lalu

Teknologi Pesawat Terbang sebagai Mitra Pengembang Teknologi Roket dan Satelit Nasional

ketika posisi roket ke arah kanan hingga 0° nilai datanya 0G, ketika posisi roket ke arah bawah 180° memiliki data keluaran -1G.

B. Data GPS

Data GPS yang tampil pada sistem penerima data adalah sebagai berikut:

$GPGGA.132201.0738.5617.S.10741.1152.E.0.00...M..M..*4E.-69

Data tersebut memiliki penjelasan, yaitu :

Gambar 3-4: Data GPS

Dari Gambar di atas dapat diketahui posisi muatan roket 7°38.5617,S, 107°41.1152/E adalah berada di kantor LAPAN, Tarogong.

4. KESIMPULAN

Rancangan sistem penerima data ini terdiri dari komponen radio maxstream 900MHz, IC Max232 dan regulator tegangan L7805. Dari hasil pengujian membuktikan rancang bangun sistem penerima data muatan roket berfungsi sebagai penerima data berupa data GPS, data sensor accelerometer pada posisi muatan roket 0°,90°,180°. Radio Maxstream 900MHz dapat digunakan untuk perkembangan roket yang berjarak jangkau 40Km sebagai radio pengirim dan penerima data muatan roket.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapkan terima ka$ih ditujukan kepada Chandra lrawan,ST dan Herma Yudhi lrwanto,M.Eng sebagai peneliti madya serta- seluruh tim peluncuran uji terbang roket LAPAN.

PERNYATAAN PENULIS

Teknologi Pestiwat Terbang sebagai Mitra Pengembang Teknologi Roket dan Satelit Nasional

DAFTAR PUSTAKA

1. Widada W., 2005, Rancang Bangun Sistem Sensor 3axis Rotasi (Roll,Pitch,Yaw) Berbasis Rate Gyroscope dan Microcontroiler untuk Payload Roket, JANAS

2. http://www.sparkfun.com diakses pada 30 November 2014 3. http://www.digikey.com diakses pada 30 November 2014

4. Rusmandi D., Mengenal Teknik Elektronika. Pionir Jaya, ISBN- 9795421573

5. RoHS, Data sheet regulator L78S05

6. Gani R., Wahyudi, dan I Setiawan, 2011 , Perancangan Sensor Gyroscope dan Accelerometer untuk Menentukan Sudut dan Jarak, Tugas Akhir Teknik Elektro, UNDIP, Semarang

7. Kurdianto, 2014, Pengujian Sistem Muatan pada Roket Eksperimen LAPAN Jenis RKX-100, RTX-100 dan RWX-200", Jurnal Teknologi Dirgantara-LAPAN

8. , 2008, Datasheet Piezoelectric Vibrating Gyroscope ENC Series, Murata Manufacturing Co.Ltd

9. RoHs, Data sheet GPS LVC Garmin

10. Kim H.J. dkk., 2006, Real time Navigation, Guidance and Control of a UAV using Low cost Sensors, Australia