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

Tegangan Input 3.3VDC

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

Dimensi 45mm x 20mm x 14 mm

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].

Gambar 2.6 Hardware Arduino Nano.

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].

• 5V, pin ini biasanya digunakan sebagai keluaran tegangan sebesar 5V

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