SISTEM TELEMETRI UNTUK MENGUKUR …dosen.uta45jakarta.ac.id/downlot.php?file=Proposal Buat... ·...
Transcript of SISTEM TELEMETRI UNTUK MENGUKUR …dosen.uta45jakarta.ac.id/downlot.php?file=Proposal Buat... ·...
PROPOSAL KONTES MUATAN ROKET DAN ROKET
INDONESIA (KOMURINDO) 2015
PEMANTAUAN JARAK JAUH PADA SIKAP
MUATAN ROKET BALISTIK ROKET
UJI MUATAN-RUM
(LONG RANGE ATTITUDE MONITORING OF
BALISTIC ROCKET RUM PAYLOAD)
Dosen Pembimbing :
Ikhwannul Kholis, S.T, M.T.
NIK: D15101001
Nama Anggota :
Jaka Strata 1370010002
Arnold Fernando 1370010008
Resen Sirat 1470010015
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 JAKARTA
2015
1. TeamTeam Name: TRUTA45
Name Team Leader:
Nor Fajri
1370010009
Name of Team Members:
Jaka Strata
1370010002
Arnold Fernando
1370010008
Resen Sirat
1470010015
2. InstitutionFull Name of Company/Sponsor/Team Leader
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945
Address (Contact Address)Jl. Sunter Permai Raya, Sunter Agung Podomor, Jakarta Utara 14350
Telephone Number :
021 6471 5666, 6410 287
Fax Number :
-
1
1. LATAR BELAKANG
Roket merupakan salah satu wahana dirgantara yang memiliki makna
startegis. Wahana ini mampu digunakan untuk melaksanakan misi perdamaian
maupun pertahanan, misalnya sebagai Roket Peluncur Satelit (RPS), Roket
penelitian cuaca, roket kendali, roket balistik dari : darat ke darat, darat ke udara dan
udara ke udara. Dengan kata lain, roket juga bisa berfungsi sebagai peralatan untuk
menjaga kedaulatan dan meningkatkan martabat bangsa, baik di darat, laut maupun
di udara sampai dengan antariksa. Oleh karena itu, negara yang menguasai
kemandirian teknologi peroketan dengan baik, akan disegani oleh negara- negara
lain di seluruh dunia.
Indonesia sebagai negara besar dan luas sudah sepatutnya dapat meraih
kemandirian yang berkelanjutan dalam penguasaan teknologi roket. Oleh sebab itu,
diperlukan upaya yang terus menerus untuk mewujudkan kemandirian ini, salah
satunya melalui usaha menumbuhkembangkan rasa cinta teknologi dirgantara,
khususnya teknologi peroketan sejak dini, yakni dengan mengadakan Kompetisi
Muatan Roket Indonesia tingkat perguruan tinggi (KOMURINDO) setiap tahun
sebagai sarana pendidikan dan menarik minat, sekaligus untuk menyiapkan bibit
unggul tenaga ahli peroketan, yang akan diikuti oleh mahasiswa seluruh perguruan
tinggi di Indonesia. Diharapkan, kompetisi ini dapat meningkatkan kemampuan
mahasiswa dalam merancang bangun teknologi peroketan pada bagian muatan roket;
dari mulai mendesain, membuat, menguji fungsional sampai dengan melaksanakan
uji terbang muatan roket, sesuai dengan perilaku roket peluncur muatan. Melalui
pemahaman perilaku roket peluncur yang diterapkan pada persyaratan operasional
muatan roket, mahasiswa akan mampu memahami teknologi peroketan, yang pada
perkembangannya, muatan hasil rancang bangun mahasiswa ini dapat menjadi cikal
bakal lahirnya satelit Indonesia hasil karya bangsa Indonesia secara mandiri,
sedangkan roket peluncurnya, dalam sekala besar dan teknologi yang lebih canggih
dapat dikembangkan menjadi Roket Peluncur Satelit. Disamping itu, Kompetisi
roket ini juga dapat meningkatkan rasa persatuan dan nasionalisme mahasiswa
khususnya serta masyarakat pada umumnya di bidang teknologi peroketan. Juga
2
dapat memperpendek jarak perbedaan penguasaan iptek dirgantara dan memperluas
penyebarannya diantara perguruan tinggi di seluruh Indonesia. Dengan demikian
untuk menjaga kesinambungan dan peningkatan mutu kompetisi roket yang telah
diraih pada tahun sebelumnya, maka pada tahun 2015 perlu dilaksanakan
KOMURINDO 2015 dengan tema yang lebih baik.
Universitas 17 Agustus 1945 sebagai salah satu perguruan tinggi di Indonesia
ikut ambil bagian dalam KOMURINDO 2015. Kompetisi ini sebagai ajang
mengasah ilmu pengetahuan dan skill di bidang keteknikan yang nantinya berguna
bagi mahasiswa sebagai pengalaman keteknikan. Selain itu, Universitas 17 Agustus
1945 juga berpeluang untuk meraih juara di kompetisi ini. Oleh karena itu, tim
TRUTA45 dari Universitas 17 Agustus 1945 memandang penting untuk mengikuti
KOMURINDO 2015 ini.
2. Tujuan
Perancangan Payload ini bertujuan untuk memantau Attitude payload (bagian
yang terlepas saat separasi) saat keluar dari launcher dan juga untuk surveillance
payload saat separasi. Data Attitude Payload digunakan untuk melihat kondisi dan
keadaan payload dari peluncuran hingga menyentuh tanah. Data Surveillance
digunakan untuk melihat keadaan di bawah payload dengan data kamera yang
dikirimkan dari payload ke Ground Segment (Operator). Dengan data tersebut, dapat
dilakukan analisis terhadap keadaan payload dan kondisi di bawah sekitar payload.
3. Landasan Teori
Payload Roket merupakan bagian yang terpisah saat separasi roket pada
ketinggian tertentu. Attitude Payload merupakan keadaan atau kondisi payload yang
dinamik. Surveillance payload merupakan pemantauan keadaan atau kondisi di
bawah sekitar payload yang ditangkap dari udara. Attitude dan Surveillance ini
dilakukan oleh Payload yang kemudian dikirimkan ke Ground Segment untuk
dianalisis kondisi payload dan kondisi sekitar payload.
Attitudde Payload dapat berupa Roll, Pitch, dan Yaw dari Payload. Berikut
ini adalah gambar Payload.
3
Gambar 1. Rotation Roket
Attitude Payload dapat diukur dengan menggunakan accelerometer.
Accelerometer merupakan sensor akselesrasi, yaitu percepatan. Accelerometer yang
digunakan memiliki 3 axis sehingga percepatan Roll, Yaw, dan Pitch dari Payload
dapat diukur. Berikut adalah gambar sensor accelerometer 3 axis.
Gambar 2. Accelerometer 3 axis
Surveillance Payload yang dimaksud berupa data gambar yang ditangkap
dari udara berwarna hitam putih berukuran 200x200. Berikut adalah gambar B/W
dari udara.
4
Gambar 3. Contoh Gambar B/W dari udara
Data Gambar B/W yang ditangkap kamera dikonversi ke matriks 200x200
dengan data B/W 8 bit. Data tersebut dikirim ke Ground Segment dengan format
yang telah ditentukan.
Data Attitude dan Surveillance dikirimkan ke Ground Segment
menggunakan wireless. Data yang dikirimkan dengan menggunakan format yang
telah ditentukan. Berikut ini adalah format data yang ditentukan.
Gambar 4. Format data yang dikirim
5
Pada KOMURINDO ini, terdapat mode HOMING, yaitu mode kembali
konsistensi arah Payload saat peluncuran, yang dapat digunakan oleh peserta. Mode
homing ini dapat dilakukan dengan mendisain Payload dengan Parasut dan
pengendali parasut sehingga Payload dapat kembali ke arah saat peluncuran. Berikut
ini merupakan gambar bagian roket, desain Payload, desain parasut, dan Proyeksi
peluncuran Roket.
Gambar 5. Bagian Roket
Gambar 6. Desain Payload
6
Gambar 7. Desain Parasut
Gambar 8. Trajektori Payload
Seluruh sistem tersebut, yaitu Attitude, Surveillance, dan Homing,
terintegrasi pada suatu payload. Payload ini terdapat sensor accelerometer untuk
attitude, kamera B/W untuk surveillance, dan desain pengendali parasut untuk
Homing. Sistem tersebut dirancang sedemikian rupa dalam suatu Payload. Dengan
demikian, payload dapat memantau Attitude dan Surveillance data serta melakukan
mode Homing pada saat peluncuran roket.
7
4. Spesifikasi Sistem
Sistem yang digunakan merupakan integrasi dari sistem Attitude Monitoring,
Surveillance Monitoring, dan Homing. Sistem-sistem tersebut berbasiskan alat
elektronik. Berikut adalah rincian dari sistem yang dirancang.
4.1. Desain Container
Aspek Konstruksi
Dalam aspek konstruksi container ini, untuk pemilihan bahannya kami
menggunakan PVC dengan ketebalan 3mm. Alasan utamanya adalah
mempunyai Tingkat rigiditas yang tinggi, sehingga mampu melindungi
komponen payload di dalamnya.
Gambar 9. Container.
Dimensi container ini adalah :
- Panjang 200mm
- Diameter 100mm
4.2. Shock damper
Shock damper merupakan alat yang ditambahkan pada payload yang
berfungsi untuk meredam/meminimalisir getaran yang timbul di dalam
8
payload yang bertujuan untuk melindungi komponen elektronika (sensor)
dari getaran yang diakibatkan dari peluncuran roket tersebut.
Untuk mengurangi getaran yang timbul pada payload, maka kami
menggunakan Shock damper yang berbahankan busa dan karet. Alasan
penggunaan busa sebagai shock damper yaitu karena busa mempunyai
kemampuan spring back effect yang cukup baik. Digunakan karet untuk lebih
menguatkan penjagaan komponen elektronika di dalam payload.
4.3. Transceiver
Pada dasarnya, ada 2 cara mentransmisikan frekuensi FM, yaitu transmisi
secara langsung ataupun tidak langsung. Pada metoda tidak langsung,
narrowband signal yang telah dimodulasi diproduksi terlebih dahulu., lalu
diubah menjadi wideband signal yang telah dimodulasi dengan menggunakan
pengubah frekuensi.
Sedangkan metoda transmisi secara langsung, signal modulasi secara
langsung mengontrol frekuensi carrier. Frekuensi osilator yang dikontrol
dengan voltase signal termodulasi dinamakan voltage controlled oscillator
(VCO). Metoda transmisi secara tidak langsung digunakan pada FM
transmitter karena transmisi tidak langsung mempunyai stabilitas frekuensi
yang lebih baik. Di pihak lain, transmisi secara langsung mempunyai
kekurangan, yaitu frekuensi carrier cenderung berubah dan dibutuhkan
circuit tambahan untuk menstabilkan frekuensi. Dan pada transmitter ini,
kami menggunakan transmisi tidak langsung untuk mendapatkan gelombang
FM.
9
Gambar 10. Schematic Transceiver.
10
4.4. Receiver
Gambar 11. Circuit Diagram Receiver.
11
Gambar 12. Block diagram of BA1404 FM stereo transmitter
The Major Parts of the Project
1) FM Transmitter.
2) FM Receiver.
3) Two Antenna Whips.
4) Two PC Speakers 8W 4ΩBlock Diagram of the wireless speaker system
Gambar 13. Block diagram of the FM wireless link
12
4.5. Sensor akselerasi
Untuk memantau Attitude payload, dibutuhkan sensor accelerometer
(akselerometer) yang berfungsi untuk mengukur percepatan roket ketika
terbang. Sensor ini digunakan untuk menghitung percepatan pada roket.
Skematik dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 14. Sensor Accelerometer
4.6. Mikrokontroler
Dari modul mikrokontroller, kami akan menggunakan mikrokontroller dari
keluarga AVR. Alasan utama penggunaan mikrokontroller ini adalah
mikrokontroller ini telah memiliki ADC (Analog Digital Converter) dan juga
WDT(Watchdog timer). Selain itu, mikon ini juga memiliki USART yang
dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan Ground SEGMENT. berikut
ini adalah gambar blok diagram dari sistem telemetri yang akan dirancang:
13
Gambar 15. Diagram Blok Sistem Payload
Penjelasan cara kerja :
Output dari sensor berupa tegangan analog. Perubahan tegangan
berdasarkan percepatan dari sensor tersebut. Untuk memperoleh data
tersebut maka diperlukan ADC untuk merubah data analog menjadi
digital. Mikrokontroller Seri AVR memiliki ADC internal sehingga
dapat secara langsung merubah data analog menjadi digital.
Data yang telah diperolah, berupa attitude dari accelerometer dan
surveillance dari kamera, disimpan ke memory MMC sebagai backup
jika komunikasi antara sistem telemetri dengan ground segment
terputus.
Selain disimpan, data tersebut juga dikirimkan kepada ground
segment sesuai dengan format data yang telah ditentukan.
Berikut ini adalah gambar schematic untuk modul mikrokontroler :
14
Gambar 16. Skematik Atmega2560
4.7. Power
Power yang digunakan adalah sumber DC baterai. Baterai yang digunakan
adalah baterai LiPo. Hal ini karena baterai LiPo memiliki berat yang ringan
dengan kekuatan daya yang tinggi dan stabil. Berikut ini adalah gambar
baterai LiPo.
Gambar 17. Baterai LiPo
4.8. Parasut
15
Berikut ini sistem parasut yang akan dirancang.
Gambar 18. Sistem Parasut
Pengendalian parasut akan dilakukan dengan menggunakan DC motor yang
akan mengarahkan Payload ke arah yang sesuai pada saat peluncuran. DC
motor yang digunakan didesain sedemikian rupa sehingga payload dapat
diarahkan sesuai dengan arah yang diinginkan.
4.9. Kamera
Kamera yang digunakan adalah CMUCam. CMUCam merupakan modul
kamera yang dapat digunakan untuk mengambil gambar. Berikut ini adalah
gambar dari CMUCam.
Gambar 19. CMUCam
Penggunaan CMUCam cukup mudah karena banyak dokumentasi yang dapat
dicari dari internet.
4.10. Integrasi Sistem
16
Semua komponen sistem diintegrasikan menjadi suatu sistem payload.
Sistem Payload yang akan dirancang dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 20. Rancangan Payload
17
DAFTAR REFERENSI
1. Datasheet Accelerometer
2. Datasheet CMUCAM
3. Datasheet Mikrokontroller Atmega
18