TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN PERANGKAT TELEMETRI RADIO 433 MHZ UNTUK TRANSMISI DATA GAMBAR. Oleh. Rhobby Maulana NIM :

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN PERANGKAT TELEMETRI RADIO 433 MHZ UNTUK TRANSMISI DATA GAMBAR Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh Rhobby Maulana NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 LEMBAR PENGESAHAN RANCANG BANGUN PERANGKAT TELEMETRI RADIO 433 MHZ UNTUK PENGIRIMAN DATA GAMBAR Disusun Oleh : RHOBBY MAULANA Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir SUHERMAN, ST,M.Comp.PhD. NIP Diketahui Oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si. NIP DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 ABSTRAK Dalam dunia telekomunikasi nirkabel, spektrum frekuensi adalah hal yang sangat penting karena dengan spektrum inilah data dapat ditransmisikan. Perkembangan teknologi jaringan nirkabel membuat banyak perusahaan atau organisasi yang menggunakan teknologi komunikasi radio menjadi lebih efisien karena hanya menggunakan media gelombang radio. Pemanfaatan frekuensi radio 433 MHz sangat bermanfaaat untuk penggunaan sistem telemetri berbasis citra digital. Penginderaan jauh merupakan salah satu aplikasi sistem telemetri tersebut yang paling populer pada saat ini. Tugas akhir ini merancang bangun perangkat telemetri 433 MHz untuk transmisi data gambar. Data gambar yang ditransmisikan berupa data raw dari setiap pixel gambar. Penggunaan Raspberry Pi dimaksudkan untuk mempermudah pengambilan citra gambar dari lingkungan dengan kemampuan computer vision. Perangkat telemetri 433 MHz pada tugas akhir ini dirancang sebagai perangkat telemetri yang hemat biaya dan sesuai untuk melakukan transmisi data gambar. Dari pengujian yang dilakukan pada perangkat telemetri yang telah dirancang, diperoleh bahwa transmisi gambar dengan resolusi 680x480 menghasilkan persentasi loss 1.65% pada jarak 50 m, 1.89% pada jarak 100 m dan 2.17% pada jarak 200 m. Hasil gambar yang direkonstruksi dari data yang diterima menunjukkan hasil yang hampir serupa dengan gambar aslinya dalam format grayscale. Hal ini menunjukkan perangkat telemetri yang telah dirancang dapat digunakan sebagai sistem telemetri yang baik, praktis dan ekonomis. Kata kunci : Telemetri, radio 433 MHz, transmitter, receiver, computer vision.

4 KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis sampaikan kepada junjungan ummat Nabi Muhammad S.A.W. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda Suhaeri dan ibunda Jamaliah yang senantiasa mendukung dan mendo akan dari sejak penulis lahir hingga sekarang, serta adik-adik yang senantiasa mendukung dan memberi semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : RANCANG BANGUN PERANGKAT TELEMETRI RADIO 433 MHZ UNTUK TRANSMISI DATA GAMBAR Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Suherman, Ph.D selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5 2. Ibu Ir. Windalina Syafiar selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam melayani perkuliahan selama ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Ayahanda Suhaeri dan Ibunda Jamaliah tercinta yang senantiasa selalu mendo akan, memberikan semangat dan segalanya sehingga penulisan Tugas Akhir ini terselesaikan. 5. Adik-adik tersayang, Ikhsan Mardana dan Fatimah Maulina yang selalu mendukung dan memberi semangat. Terima kasih atas perhatian dan do anya. 6. Bapak Ir. Arman Sani, M.T. dan Bapak Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT selaku dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. 7. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 8. Seluruh anggota UKM Robotik SIKONEK yang selama ini mendukung dan memberi semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Terima kasih atas perhatian dan do anya. 9. Teman teman di Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2010 dan 2012 atas dukungan, do a, suka dan duka selama di bangku perkuliahan. 10. Abang-abang senior stambuk 2007, 2008, dan 2009 yang selalu membantu, mendukung dan memberi masukan selama menjalani perkuliahan. 11. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Komunikasi Radio FT USU. 12. Keluarga Besar MME-GS yang telah memberikan banyak sekali pembelajaran. 13. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.

6 Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri. Medan, 11 Februari 2015 Penulis Rhobby Maulana NIM

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Manfaat Penulisan Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 5 II. SISTEM RADIO 433 MHZ DAN APLIKASI TELEMETRI 2.1 Dasar Radio Frekuensi Propagasi Gelombang Radio Propagasi Gelombang Tanah (Ground Wave Propagation) Propagasi Gelombang Langit (Sky Wave Propagation) Pemanfaatan Frekuensi 433 MHz Sistem Pemancar/Penerima Modular... 21

8 Sistem Antena Mini Konektor Mini Komunikasi Serial Sistem Telemetri Single Board Computer Computer Vision Konsep Dasar Pengolahan Citra Digital III. PERANCANGAN DAN PENGUJIAN SISTEM 3.1 Perancangan Sistem Telemetri dengan Radio 433 MHz Kofigurasi Perangkat Telemetri Raspberry Pi Model B Sebagai Controller Remote Unit Modul RF 3DR Radio 433 MHz Modul Kamera Sumber Daya Perangkat Remote Interkoneksi dan Pengaturan Perangkat Pengaturan Raspberry Pi Konfigurasi 3DR Radio Koneksi Ke Jaringan Perancangan Software Pendukung Pengujian Perangkat Pengujian Catu Daya Pengujian Koneksi Remote Unit dan Ground Unit... 59

9 IV. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA 4.1 Hasil Pengujian dan Analisis Konsumsi Daya Hasil Pengujian dan Analisis Koneksi Langsung Hasil Pengujian dan Analisis Koneksi GUI Hasil Pengujian dan Analisis Koneksi Terhadap Jarak Hasil Pengamatan Data Menggunakan GUI MATLAB Hasil Pengujian dan Analisis Capture Data Terhadap Waktu Hasil Pengujian dan Analisis Koneksi Capture Data Berdasarkan Ukuran Format Ekstensi File Berbeda Hasil Pengujian dan Anlisis Koneksi Capture Data dengan Penyisipan Bit Hasil Rekontruksi Data Raw Grayscale Hasil Pengambilan Gambar Dengan Format Berbeda V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ilustrasi Direct wave Gambar 2.2 Rambatan Sinyal pada Permukaan Bumi Gambar 2.3 Ilustrasi Trophosperic duct Gambar 2.4 Ilustrasi Defraksi Gelombang Gambar 2.5 Ilustrasi Refraksi Gelombang Gambar 2.6 Sudut Pancar Antena terhadap Bumi Gambar 2.7 Lapisan-lapisan Ionosfer Gambar 2.8 Ilustrasi Pemantulan Gelombang pada Malam Hari Gambar 2.9 Bentuk Geometri Antena Helix Gambar 2.10 Bentuk Konektor SMA Gambar 2.11 Pemodelan Sistem Telemetri Radio Frekuensi Gambar 2.12 Idle icon Python Gambar 2.13 Python 2.75 Idle Window Gambar 2.14 Hubungan kombinasi computer vision Gambar 2.15 Pixel dan Koordinat pada sebuah gambar Gambar 3.1 Diagram Koneksi Remote Raspberry Pi, Modul 3DR Radio 433 MHz dan Webcam Gambar 3.2 Konfigurasi Komputer dengan Modul 3DR Radio 433 MHz Gambar 3.3 Konfigurasi Raspberry Pi Gambar 3.4 Konfigurasi serial 3DR Radio 433 MHz dengan Raspberry Pi Gambar 3.5 Antena Modul RF 3DR Radio 433 MHz/915 MHz Gambar 3.6 Receiver Modul RF 3DR Radio 433 MHz Gambar 3.7 Kamera webcam Logitech series c Gambar 3.8 Power Bank SPORTIVE 3000 mah Gambar 3.9 Interkoneksi Perangkat Telemetri Gambar 3.10 Tampilan window 3DRRadio Config

11 Gambar 3.11 Perangkat FTDI-to-USB Gambar 3.12 Diagram Alur Perancangan Hardware Gambar 3.13 Pengujian Powering Perangkat Trasnsmitter Gambar 3.14 Perangkat hardware dan software Pengujian Pengujian Gambar 4.1 Grafik Pengujian Konsumsi Daya Baterai Power Bank Gambar 4.2 Grafik Pengujian Koneksi Langsung Gambar 4.3 Grafik Pengujian Koneksi GUI MATLAB Gambar 4.4 Grafik Pengujian Koneksi Terhadap Jarak LOS Gambar 4.5 Grafik kesimpulan Pengamatan Data GUI MATLAB Gambar 4.6 Grafik Pengujian Capture Data Terhadap Waktu Gambar 4.7 Grafik pengujian Capture Data Format File Gambar 4.8 Grafik Pengujian Capture Data dengan penyisipan bit Gambar 4.9 Gambar rekontruksi raw grayscale Gambar 4.10 Grafik perbandingan ukuran file gambar dengan format berbeda73 Gambar 4.11 Hasil Pengambilan Gambar dengan Format Berbeda... 74

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spektrum Frekuensi Gelombang Elektromagnetik... 9 Tabel 2.2 Daftar Jenis Permukaan dan Konduktivitas Tabel 2.3 Frekuensi ISM dan aplikasinya... 20