-
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-6 Tahun 2019
1
Desain dan Implementasi Simulator Kendali Antena Stasiun
BumiPenginderaan Jauh
Design and Implementation Simulator Control Antenna Remote
SensingGround Station
Zainuddin1*), Arif Hidayat1, Sutan Takdi Ali Munawar1dan Dedi
Irawadi2
1Stasiun Bumi Penginderaan Jauh Parepare2Pusat Teknologi dan
Data Penginderaan jauh
*)E-mail: [email protected]
ABSTRAK – Sistem antena bergerak mengikuti posisi satelit di
luar angkasa. Untuk mengarahkan antena diperlukankendali sistem
yang menggerakkan motor sesuai dengan azimuth dan elevasi antena.
Sistem simulator antena diperlukanuntuk memahami konsep dasar
gerakan antena. Sistem kendali yang digunakan dapat dipelajari
menggunakansimulator. Perangkat kendali terdiri dari motor dan
perangkat board Intergrated Circuit (IC) yang berisi
programkomputer. Board komputer tersebut di isi dengan program yang
mampu menerima perintah dari perangkat kontroljoystik. Perancangan
serta pemrograman sistem board yang mampu menggerakkan antena,
pemilihan komponen motordan dan sistem kendali penentuan posisi
menjadi penelitian dalam makalah ini. Desain dan implementasi
kendalisimulator antena ini dapat digunakan oleh tim pemeliharaan
sistem sebelum memulai kegiatan pemeliharaan ataupunperbaikan
antena dalam menentukan posisi perputaran motor antena baik itu
posisi awal, posisi ketika perbaikan ataupunposisi ketika melakukan
testing antena setelah perawatan atau perbaikan, sehingga
diharapkan dapat membantu timpemeliharaan sistem dalam menjaga
kontinuitas operasi peralatan penerima data satelit atau antena
yang terpasang padastasiun bumi.
Kata kunci: Simulator antena, kendali motor servo, program
kontrol
ABSTRACT - The antenna system moves to follow the position of
the satellite in space. To direct the antenna, systemcontrol is
needed to move the motor according to the azimuth and elevation of
the antenna. A Simulator antenna systemsis needed to understand the
basic concepts of antenna movement. The control system used can be
studied using asimulator. The control device consists of a motor
and an integrated circuit (IC) board device containing a
computerprogram. The computer board is filled with a program that
is able to receive orders from the joystick control device.System
board programming that has capability for moving an antenna, how to
select motor components and howto control antenna position control
the research in this paper. The design and implementation of
antenna simulatorcontrol can be used by a system maintenance team
before start antenna maintenance or repair activities in
determiningthe position of the antenna motor rotation both the
initial position, the repair position or the position when
performingantenna testing after maintenance or repair, so that it
is expected that system maintenance in maintaining continuity
ofoperation of satellite or antenna data receiving equipment
installed on ground stations.
Keywords: Antenna simulator, servo motor control, program
control
1. PENDAHULUAN
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Memiliki
stasiun bumi di beberapa daerah diIndonesia salah satunya yaitu
stasiun bumi penginderaan jauh yang ada di Parepare. Stasiun
bumipenginderaan jauh adalah adalah salah satu penunjang paling
utama dalam menyediakan citra satelitpenginderaan jauh untuk
digunakan dalam berbagai pemanfaatan (Hidayat, Munawar, Suprijanto,
danSetyasaputra, 2014). Sejak didirikannya Stasiun Bumi
Penginderaan Jauh Parepare sampai saat ini sudahmemiliki tujuh
antena. Dalam operasional stasiun bumi penginderaan jauh dibutuhkan
sistem penerima datayang bekerja optimal untuk mengakuisisi data
satelit (Hidayat, Munawar, Syarif, dan Achmad, 2017). Salahsatu
peralatan utamanya adalah antena (Hidayat, Munawar, dkk., 2017).
Sistem penggerak utama dalam
-
Desain dan Implementasi Simulator Kendali Antena Stasiun Bumi
Penginderaan Jauh (Zainuddin dkk.,)
2
antena mengikuti perintah dari komputer kontrol antena (Hidayat,
Takdir, Munawar, Hadiyanto, danRamadhan, 2014). Sistem simulator
antena diperlukan untuk memahami konsep dasar pergerakan danposisi
antena.
Desain dan implementasi kendali simulator antena ini juga dapat
digunakan oleh tim pemeliharaansistem sebelum memulai kegiatan
pemeliharaan ataupun perbaikan antena dalam menentukan
posisiperputaran motor antena baik itu posisi awal, posisi ketika
perbaikan ataupun posisi ketika melakukan testingantena setelah
perawatan atau perbaikan, sehingga diharapkan dapat membantu tim
pemeliharaan sistemdalam menjaga kontinuitas operasi peralatan
penerima data satelit atau antena yang terpasang pada stasiunbumi.
Sistem ini juga dapat disimulasikan kepada pelajar, mahasiswa atau
pegawai baru di lingkunganstasiun bumi penginderaan jauh sehingga
yang bersangkutan dapat dengan cepat memahami cara kerjaantena.
Sistem kendali yang digunakan dapat dipelajari menggunakan
simulator, Perangkat kendali terdiri darimotor dan perangkat board
Integrated Circuit (IC) yang berisi program komputer (Ali, 2012).
Boardkomputer tersebut di isi dengan program yang mampu menerima
perintah dari perangkat kontrol joystik.Perancangan serta
pemrograman sistem board yang mampu menggerakkan antena, pemilihan
komponenmotor dan dan sistem kendali penentuan posisi menjadi
penelitian dalam makalah ini.
2. KOMPONEN MODEL ANTENA
Sistem kendali ini dapat memperlihatkan proses kerja antena saat
antena melakukan penjejakan satelit.Sistem kerja antena ini terdiri
dari beberapa perangkat yang diintegrasikan (Soleh, Nasution,
Hidayat,Gunawan, dan Widipaminto, 2019). Prinsip kerjanya adalah
antena dapat bergerak ke arah azimuth danelevasi sesuai yang
diperintahkan oleh joystik yang ada di pengendali (Hidayat,
Munawar, dkk., 2014).Beberapa perangkat yang digunakan adalah :
2.1. Piringan (Dish) AntenaDish antena berfungsi mengumpulkan
gelombang elektromagnet dari satelit (Hidayat, Suprijanto,
Ramadhan, dan Munawar, 2017). Kondisi dish antena di lapangan
terbuat dari bahan logam dengan beratmencapai ratusan kilogram.
Pada sistem simulator ini dish antena dibuat menggunakan plastik
berasal dariprinter 3D. Sebelumnya dibuat gambar model sebelum
dilakukan proses printing.
2.2. Direct Current (DC)MotorSeperti pada antena operasional
yang ada sebuah antena memerlukan motor sebagai penggerak utama
dish antena. Motor ini di beri catu daya dari power supply yang
digunakan dan bisa bergerak dua arah. Motoryang digunakan di dalam
penelitian ini menggunakan jenis motor servo Direct Current (DC)
(Warren, 2011).Adapun dimensi dan sepesisfikasinya dapat dilihat di
Gambar 1 berikut ini.
Gambar 1. Ukuran dan dimensi motorsumber G 996R datasheet
(https://www.electronicoscaldas.com, 2019)
-
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-6 Tahun 2019
3
Tabel 1. Data motor.Sumber ( https://www.electronicoscaldas.com
2019)
No Data Teknis Nilai
1 Berat 55
2 Dimensi 40.7 x 19.7x 42.9 mm
3 Kecepatan Operasional 0.17/60 (4.8 V), 0.14/60 (60 V)
4 Tegangan Operasional 4.8 Volt sd 7.2 Volt
5 Arus Bekerja 500 mA
6 Bandwidht saat diam 5 ms
7 Suhu Bekerja 0 sd 55 derajat
Gambar 2. Proses pergerakan motor.
Proses pergerakan motor menggunakan metode pulsa listrik, motor
yang bergerak mengikuti lebar pulsalistrik yang didapatkan dari
input power supply. Ilustrasinya dapat dilihat Gambar 2 (Palantei,
Syarif,Hidayat, dan Munawar, 2017).
2.3 JoystickJoystick berfungsi sebagai user interface antara
sistem kendali antena dengan manusia. Dengan joystick
ini antena dapat digerakkan ke arah azimuth dan elevasi yang
diinginkan. Joystick ini berbentuk kecilsehingga mudah untuk di
operasikan. Berikut data joystik yang digunakan.
Gambar 3. Joystik perangkat kontrolsumber
(http://henrysbench.capnfatz.com.)
Perangkat joystik berfungsi sebagai saklar untuk menggerakkan
posisi motor sesuai dengan teganganmotor yang dibutuhkan. Sedangkan
port yang dibutuhkan adalah :
2.3.1 . GNDGND adalah ground body dari perangkat ini, ground ini
dihubungkan dengan ground body dari Arduino
dan diteruskan ke ground power supply. Dalam prakteknya ground
ini dihubungkan ke muatan negatif DC
2.3.2. VCCVCC berisi tegangan DC posistif sebagai catu daya dari
perangkat ini.
-
Desain dan Implementasi Simulator Kendali Antena Stasiun Bumi
Penginderaan Jauh (Zainuddin dkk.,)
4
2.3.3. X dan YX dan Y adalah perangkat yang berfungsi analog
yang memberikan perintah analog ke motor. Port ini
memberikan perintah transmit dan receive data ke Arduino.
2.3.4. KeyKey adalah berfungsi sebagai sinyal digital yang
memberikan input ke motor.
2.4. Arduino
Gambar 4. Perangkat Arduino Boardsumber
(http://hachi.ilearning.me, 2019)
Saat ini platform pengendalian antena dapat dilakukan
menggunakan mekanis maupun menggunakanmetode digital (Hidayat,
Hasbi, Palantei, dan Syarif, 2018). Arduino board sebenarnya adalah
sebuahperangkat untuk mempermudah memasukkan program ke dalam
Integrated Circuit (IC) ATmega328(Palantei dkk., 2017). Dalam
implementasin sesunggunya perangkat ini hanya sebagai board
yangdigunakan untuk upload bit-bit perintah ke dalam Integrated
Circuit IC (Tir dkk., 2017I). Adapun spesifikasiperangkat ini
adalah sebagai berikut :
Tabel 2. Datasheet Arduino (Kar dan Sur, 2016).
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan Operasi 5 Volt
Input Voltage (disarankan) 7 - 12 Volt
Input Voltage (batas akhir) 6 - 20 Volt
Digital I/O Pin 14 (6 pin sebagai output PWM)
Analog Input Pin 6
Arus DC per pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Flash Memory 32 KB dan 0,5 KB
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
-
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-6 Tahun 2019
5
3. HASIL DAN PEMBAHASANKoneksi perangkat ini dapat dilihat di
Gambar 5 di bawah ini. Rangkaian digital dikoneksikan ke motor
sedangkan analog dikoneksikan ke remote. VCC dan diparalel ke
joystick dan motor. Arduino menyediakantegangan VCC.
Gambar 5. Koneksi kabel.
Sedangkan diagram alir pemrogramannya dapat dilihat di Gambar 5.
Proses pertama adalah melakukanaktivasi port analog dan digital
yang akan digunakan. Kemudian proses pembacaan port analog input
darijoystick.
Mulai
Port Analog diaktifkan
Input posisi maksimal
Input sudut maksimal
Input nomor pin servo
Nilai sudut
End
Posisi antena
Gambar 7. Alur kerja dari perangkat.
Input ini yang akan mengatur posisi sudut perangkat sesuai
dengan pulsa tegangan yang diberikan dariperangkat.
-
Desain dan Implementasi Simulator Kendali Antena Stasiun Bumi
Penginderaan Jauh (Zainuddin dkk.,)
6
Gambar 7. Desain antena pada gambar.
Gambar 8. Test Antena
Pengujian dilakukan setelah proram di upload ke dalam Arduino
proses pengujian menunjukkan antenaberhasil melakukan gerakan
sesuai dengan azimuth dan elevasi.
4. KESIMPULAN
Setelah mengalami beberapa pengujian sistem kendali ini antena
mini berhasil menggerakkan antenasesuai dengan gerakan azimuth dan
elevasi antena yang diinginkan. Posisi antena ditentukan dengan
lebarpulsa tegangan yang digunakan di Arduino. Penggunaan joystick
memudahkan operator untuk menggerakkanantena sesuai dengan azimuth
dan elevasi yang diinginkan. Penelitian kedepan diharapkan
dapatmenggerakkan antena dengan dimensi yang lebih besar dan mampu
mencatat setiap putaran sudut antenasehingga dapat diketahui posisi
real-time sesuai dengan putaran sudutnya.
5. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada tim akuisisi dan
maintenance stasiun bumi yang telahmemberikan dukungan dalam
pembuatan perangkat ini.
-
Seminar Nasional Penginderaan Jauh ke-6 Tahun 2019
7
6. DAFTAR PUSTAKA
Ali, M. (2012). Kontrol Kecepatan Motor DC Menggunakan PID
Kontroler Yang Ditunning Dengan Firefly Algorithm.Intake : Jurnal
Penelitian Ilmu Teknik Dan Terapan, 3(2), 1–10.
Hidayat, A., Hasbi, W., Palantei, E., dan Syarif, S. (2018).
Kendali Sakelar Empat Antenna Bersusun Untuk PenjejakanInterference
Frekuensi Ttc Satelit Lapan (Switch Control System for Four Array
Antenna for Tracking ofLapan’S Satellite Ttc Interference
Frequency). Jurnal Teknologi Dirgantara, 15(1),
81.https://doi.org/10.30536/j.jtd.2017.v15.a2631
Hidayat, A., Munawar, S., Suprijanto, A., dan Setyasaputra, N.
(2014). DESIGN AND IMPLEMENTATION WEBBASED EXPERT SYSTEM FOR
ANALIZING PERFORMANCE OF ANTENNA SEASPACE 5.1. TeknologiDirgantara,
12(2), 154–162. Retrieved
fromhttp://jurnal.lapan.go.id/index.php/jurnal_tekgan/article/view/2146/1945
Hidayat, A., Munawar, S. T. A., Syarif, S., dan Achmad, A.
(2017, July). LEO Antenna Ground Station Analysis UsingFast Fourier
Transform. IEEE INAES 2017, 1–5.
https://doi.org/10.1109/INAES.2017.8068548
Hidayat, A., Suprijanto, A., Ramadhan, P. R., dan Munawar, S. T.
A. (2017). Kajian Kebutuhan Spesifikasi Antenauntuk Penerimaan Data
Resolusi Sangat Tinggi Study of Antenna Specification Requirements
for Very HighResolution Data Reception (pp. 117–124).
Hidayat, A., Takdir, S., Munawar, A., Hadiyanto, A. L., dan
Ramadhan, P. R. (2014). Kalibrasi Arah Antena DenganMetode Sun
Pointing Pada Antena 3 Sumbu. Prosiding Seminar Nasional
Penginderaan Jauh 2014, 89–96.
https://www.electronicoscaldas.com 2019
http://hachi.ilearning.me 2019
http://henrysbench.capnfatz.com.
Kar, R., dan Sur, S. N. (2016). Object Detection for Collision
Avoidance in ITS, 3(5), 29–35.
Palantei, E., Syarif, S., Hidayat, A., dan Munawar, S. T. A.
(2017). Low-cost switched array-wide band antenna forSearch and
Rescue disaster management. Proceeding - 2017 3rd International
Conference on Science andTechnology-Computer, ICST 2017, 131–135.
https://doi.org/10.1109/ICSTC.2017.8011866
Soleh, M., Nasution, A. S., Hidayat, A., Gunawan, H., dan
Widipaminto, A. (2019). Analysis of Antenna Specificationfor Very
High Resolution Satellite Data Acquisition Through Direct Receiving
System (Drs). InternationalJournal of Remote Sensing and Earth
Sciences (IJReSES), 15(2),
113.https://doi.org/10.30536/j.ijreses.2018.v15.a2799
Tir, Z., Malik, O., Hamida, M. A., Cherif, H., Bekakra, Y., dan
Kadrine, A. (2017). Implementation of a fuzzy logicspeed controller
for a permanent magnet dc motor using a low-cost Arduino platform.
2017 5th InternationalConference on Electrical Engineering -
Boumerdes, ICEE-B 2017, 2017-January,
1–4.https://doi.org/10.1109/ICEE-B.2017.8192218
Warren, J. (2011). Arduino Robotics - Arduino Robotics By
Jhon-David Warren, Josh Adams and Harald
Molle.pdf.https://doi.org/10.1007/978-1-4302-3184-4