## SISTEM PENGAMBIL DATA GAMBAR MENGGUNAKAN KAMERA SERIAL PADA MUATAN ROKET
Nurul Zainal Fanani, S.ST, MT 1) , Felix Veven D.C 2)

## Jurusan Teknologi Informasi, Politeknik Negeri Jember

## ABSTRACT
KOMURINDO 2013 organized by the Directorate General of Higher Education and the Directorate of Research and Community Services together with National Institute of Aeronautics and Space gives 2 (two) theme of the competition and one of them is the High Rate Data Attitude Monitoring and Surveillance Payload. Payload or Payload Rocket is a compartment sensors telemetry data for monitoring purposes attitude and a camera for monitoring from space are arranged in a cylindrical tube measuring no more than 200mm in height and 100mm in diameter. In this final project will be discussed in accordance with the title of "Decision System Images Using Camera Serial Data on Rocket Payload" for which data will be sent to Ground Station via 433 MHz radio frequency transceiver modem YS1020U. The output of this camera series is data to hexadecimal format and not converted to images. This system can be combined with telemetry and monitoring systems for future rocket payload.
Kata Kunci: Roket, Pengambilan Data Kamera

## PENDAHULUAN
Roket merupakan salah satu wahana dirgantara yang memiliki makna strategis.  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 hingga antariksa. Oleh karena itu, negara yang menguasai dan memiliki kemandirian dalam teknologi roket akan disegani negara- negara lain di dunia. Kompetisi Muatan Roket Indonesia (Komurindo) merupakan program kompetisi kemahasiswaan yang diselenggarakan Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat (DP2M),  Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan  Nasional Republik Indonesia (KemDikBudNasRI) sejak tahun 2009. Komurindo ini diselenggarakan sebagai sarana untuk mengajak, mendidik dan menarik minat mahasiswa dalam rangka menyiapkan bibit unggul peneliti dan ahli peroketan di Indonesia pada masa depan.
Payload yaitu muatan roket berbentuk tabung silinder berisi rangkaian elektronik
yang berfungsi sebagai perangkat telemetri untuk monitoring sikap ( attitude ) roket mulai dari peluncuran hingga separasi, dan sekaligus memiliki sistem kamera untuk melakukan pengamatan dengan kemampuan mengambil gambar bumi dari udara (foto berwarna RGB) berukuran (200 x 200) piksel. Kamera yang akan digunakan adalah jenis kamera serial yang mengirimkan data gambar secara langsung ke ground station atau pusat kendali berupa data digital. Pengambilan gambar dari muatan roket  ini dapat membantu dalam sistem surveillance atau pengawasan dari angkasa.
Data gambar yang telah diambil oleh muatan roket dari udara akan segera terkirim ke ground  station . Sistem pengambilan data gambar ini menggunakan beberapa bahasa pemrograman yaitu assembler dan VB.net yang mendukung sistem dalam kinerjanya. Dari latar belakang di atas penulis bermaksud untuk membuat sistem pengambil data gambar dengan kamera serial pada muatan roket yang didasari pula sebagai penelitian dan kompetisi yang telah diadakan oleh LAPAN serta DP2M Dikti yang telah diikuti oleh Tim Roket Politeknik Negeri Jember dengan harapan dapat berlanjut untuk kompetisi selanjutnya.
Pin Fungsi Keterangan Vin Catu Daya untuk board Vcc +5V GND Ground board dan untuk serial 5V Catu daya untuk modul Vcc +5V luar 5 Pin Rx untuk LS Y201 TTL 4 Pin Tx untuk LS Y201 TTL 1 Pin Tx radio komunikasi TTL 0 Pin Rx radio komunikasi TTL

## TINJAUAN PUSTAKA
A. Payload
Muatan Roket ( payload ) adalah beban muatan roket berbentuk tabung silinder dengan diameter ±10cm dengan tinggi maksimal 20cm dan berat total maksimal 1kg yang berisi rangkaian elektronik, sensor, sistem aktuator robotik, serta kamera yang berfungsi sebagai perangkat  telemetri untuk meteorologi sekaligus memiliki sistem aktuator berbasis robotik untuk mengetahui sikap roket saat meluncur serta dapat mengambil gambar dari atas bumi setelah terjadi separasi untuk pemantauan di udara. Muatan roket harus dapat memberikan data secara realtime ke ground  station hasil dari telemetri serta data gambar. Salah satu contoh gambar payload rocket dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Payload
B. Kamera Serial Link Sprite Y-201 LS-Y201 adalah generasi baru modul kamera port serial LinkSprite. Kamera ini dapat menangkap gambar resolusi  tinggi menggunakan port serial.  LS-Y201 adalah desain modular yang menampilkan gambar JPEG melalui UART, dan dapat dengan mudah diintegrasikan  ke dalam desain yang sudah ada. Ukuran kamera  ini sangat kecil dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar.2. Kamera Serial
C. Rangkaian MainBoard
Modul mikrokontroler yang digunakan adalah sebuah modul Arduino Uno R3 yang menggunakan mikrokontroler ATMEGA 328. Arduino Uno R3 adalah modul yang
banyak digunakan oleh pemula, praktisi sampai profesional di lingkungan akademis, perkantoran hingga  industri karena sangat mudah dalam pemrogramannya sebagai mikrokontrol dan kompatibel dengan banyak modul yang lain dengan merk yang tidak sama. Berikut adalah beberapa pin yang tersedia pada Arduino Uno R3 dan yang digunakan.
Gambar 3. Arduino Uno R3 SMD edition
Tabel 1. Tabel Pin-pin yang digunakan pada Arduino Uno R3
D. USB-TTL Konverter USB-TTL konverter didasarkan pada antarmuka FTDI dengan chip FT232R. Modul ini menyediakan sinyal level TTL sambil memberikan COM port interface pada sisi komputer. Pada perancangan ini digunakan modul FTDI basic sebagai konverter USB ke TTL/UART yang membuat komputer ground  station langsung dapat dihubungkan serial ke modem radio wireless. Gambar 4. menunjukan skematik rangkaian konverter USB-TTL menggunakan chip FT232R.
Gambar 4. Modul FTDI

## E. Komunikasi Serial
Proses pengiriman data gambar dari mikrokontroler ke ground station menggunakan modem radio YS-1020U.
Dalam perancangan sistem ini, pin UART
gga tidak terlalu berlebih atau k ang digunakan dapat dilihat ar 5 di bawah ini. faktor sehin jarak sesuai dengan ketentuan urang. Pin y gamb pada RF YS1020U MIKROKONTR OLLER TTL TL
pada arduino harus terhubung pada pin UART modul radio agar dapat mengirim data maupun menerima data dari dan ke ground station. Pada penentuan baudrate atau kecepatan transfer data  ini menggunakan 19200 bps pada kanal 6 untuk keakuratan pengiriman data serta

## PERENCANAAN SISTEM

## A. Blok Diagram
Di dalam perancangan Sistem Pengambil
Data Gambar Menggunakan Kamera Serial Pada Muatan Roket di proyek tugas akhir ini, secara umum terdiri dari dua (2) bagian mendasar, yaitu Ground  Segment yang menjadi pusat penerima data dan kendali pengambilan data gambar dari Payload atau Muatan Roket kemudian Muatan Roket atau Payload yang mengirim data gambar setelah terjadi separasi atau setelah 12 detik pertama setelah pengiriman data sikap roket . Sensor
PAYLOAD 433 MHz GROUND SEGMENT Acc, Mag, Lat GND VCC RX TX I2C RF YS1020U TTL-USB
TTL CONVERTER UART UART Gambar 5. Rangkaian radio wireless ke UART
F. Ground Station Ground station merupakan perangkat monitoring pada sistem pengambil data gambar yang mendapatkan data gambar dari muatan roket. Ground  station ini merupakan sebuah program dekstop pada komputer
pribadi
sebagai interface data yang dikirimkan oleh muatan roket.
T 5V 5V CATU 5V DAYA KAMERA SERIAL Gambar 7. Blok Diagram perancangan sistem 1. Perakitan Sistem USB PC Program ground station ini hanya memberi perintah capture lalu menerima data gambar berupa data hexa untuk gambar. Program ini dibuat dengan bahasa pemrograman VB.NET melalui Sharp  Develop, terlihat tampilan program pada gambar 6 di bawah ini.
Gambar 6. Simple interface ground station
Perakitan sistem pengambil data gambar dengan kamera serial sebagai salah satu modul dalam kompartemen muatan roket yang mengirimkan data gambar ke ground station yang diproses oleh arduino dan dikirimkan melalui sinyal wireless radio YS1020U. Sistem ini memiliki catu daya sendiri berupa baterai Lithium Polimer 3 cell dan diregulasi oleh UBEC sehingga catu daya menjadi 5 volt DC sebagai sumber utama bagi sistem. Berikut merupakan perakitan sistem pengambil data gambar pada muatan roket. Pada gambar 8. adalah prototype rakitan sistem pengambil data gambar pada muatan roket yang terdiri dari arduino uno R3, kamera serial, dan modem RF YS1020U.
Y Port Open Y Kirim data “$” Mulai Inisialisasi serial port Port tersedia ? Y N MsgBox „no port ‟ Penekanan tombol capture
Sinkronisasi komunikasi serial Penekanan tombol connect Switch port =ON Port Close MsgBox „lose port ‟ N

## Gambar 8. Prototype Pengambil Data
Gambar B. Flowchart Sistem
1. Flowchart program pengambil data gambar Tombol capture N ditekan ? Flowchart program pengambil data gambar ini dapat bekerja pada kontrol kamera yaitu arduino.
Terima data gambar dari payload mulai Selesei Gambar 10. Flowchart program ground
Serial port tersambung
Baca data telecommand
Telecommand = $ Y Delay 1-2 detik Ambil data gambar dari kamera Kirim data gambar melalui radio N Start picture N
C. RF YS1020U Program seting YSPRG merupakan sebuah program khusus untuk menseting modem RF YS1020U series dan modem RF YS model yang lain. Program ini akan membaca setingan awal pada modem RF setelah port serial sudah    terhubung lalu klik  tombol read parameter . User dapat mengganti setingan awal dengan mengganti channel atau kanal dan baudrate atau uart rate pada panel combo box di program ini kemudian, klik  tombol write parameter untuk mengunggah/ upload setingan pada modem
RF.
Hex until ‘ FF D9 ‟ ?
Y selesei End picture
Gambar 9. Flowchart pengambil data gambar 2. Flowchart Program GroundStation Flowchart program ini dapat dioperasikan untuk GUI sebagai pengambil data gambar dari payload. Gambar 11. Program setting YSPRG
No. Modul Baudrat Keterangan 1 Kamera e-bps 38400 Baudrate serial standar dari 7 210 m Data lancar diterima gambar dengan subyek warna biru 8 240 m Data diterima Segmen data gambar 1. Data gambar 9 270 m lancar Data diterima subyek warna biru ....03 01 00 02 11 03 11 00 3f 00(HEADER) lancar f1 eb 7b 89 0a ed 12 37 5e b9 3c d5 eb 69 10 11 300 m 330 m Data lancar Data diterima diterima 64 29 91 23 0c 7b d7 00 17 ed 24 9f 8f df bf 3d 41 6a 12 360 m lancar Data diterima d2 b5 b9 95 50 a0 91 8f 3d 77 1a 89 6a 80 d1 b6 13 390 m lancar Data mengalami 9e 52 ca 1e 67 e5 80 27 71 1c 56 84 37 8e af b6

## INTEGRASI SISTEM
Sistem pengambil data gambar telah selesai dirakit dan dapat beroperasi dengan baik yang di dalamnya adalah modul-modul berupa Arduino uno, kamera serial LS Y201, UBEC, RF tranceiver YS1020U, dan USB to TTL seperti terlihat pada gambar 12. Setelah alat dikoneksikan pada
ground  station, maka pengambilan data gambar dapat dilakukan.
Sistem ini dapat diaplikasikan pada muatan roket atau payload. kerusakan 14 420 m Terjadi kemacetan data B. Data Baudrate Tabel 3. Data baudrate pabrik dan tidak bisa dirubah 2 RF YS1020 U 3 Arduino uno R3 19200 Mengikuti standar dari pabrik 19200 Uart rate serial adalah 19200 dan virtual serial adalah 38400 Gambar 12. Alat keseluruhan PENGUJIAN ALAT A. Hasil Uji Jarak Tabel 2. Pengukuran jarak jangkauan RF
YS1020U

## C. Analisis Data Gambar
Data gambar berupa hexadesimal dapat dilihat perbedaan datanya berdasar gambar yang diambil oleh kamera serial tersebut. Percobaan pengambilan data gambar dilakukan dengan 2 warna yaitu, warna biru dan warna kuning serta dalam Pen guji an Jarak Keterangan posisi kamera tertutup. Berikut adalah hasil perbedaan data hasil capture warna. Gambar x.1 dan gambar 13 adalah 1 30 m Data diterima lancar 2 60 m Data diterima lancar 3 90 m Data diterima lancar 4 120 m Data diterima lancar 5 150 m Data diterima lancar 6 180 m Data diterima lancar pengambilan data gambar berdasar warna. Gambar 13. Pengambilan data
NO
Gambar dari kamera Jarak ke subyek Sampel segmen data 1 pixel Rgb & warna 1 5 cm 12 37 5E HEX RGB (18,55,94) 2 5 cm FB C7 07 HEX RGB(251,199,7)
Gambar 14. Pengambilan data gambar dengan subyek warna kuning
Segmen data gambar 2. Data gambar subyek warna kuning
...0c 03 01 00 02 11 03 11 00 3f 00 (HEADER) f8 e6 da 59 7c b1 fb c7 07 df 22 b6 2d 25 97 76 0c
92 93 e9 93 c6 31 5f e6 fc a4 f7 3f 60 b1 b5 04 b2 ee 07 7b 9f 70 c7 3e b5 ac b2 48 bc 07 71 ee 0d 79 95 e6 dd f5 ea 05 a8 24 98 b0 c3 b9 1f 53
5a cb 24 ab d2 49 00 ff 00 78 d7 27 33 5d
4d
Segmen data gambar 1 dan segmen data gambar 2 di atas menunjukkan beberapa perbedaan bilangan hexadesimal setelah data yang telah diberi lingkar merah sebagai sampel uji. Perbedaan mencolok pada data setelah header yaitu awal data pada data gambar subyek warna biru yaitu’F1EB7B...’ sedangkan pada data gambar subyek warna kuning adalah ‘F8E6DA...’. Data gambar tersebut dapat dikembangkan menjadi gambar berdasar rumusan RGB untuk mendapatkan hasil berupa gambar. Tabel 4. 4 adalah tabel pengujian kamera serial beserta hasil tangkapan gambar dengan subyek warna single .
Tabel 4. Data uji pengambilan gambar dengan 2 warna berbeda
cahaya, subyek dan dimensi subyek  tidak berubah, apabila syarat tersebut ada yang berubah maka hasil data gambar akan berubah dari hasil data gambar sebelumnya.

## KESIMPULAN DAN SARAN A.

## Kesimpulan
Setelah sistem pengambil data gambar berfungsi dengan semestinya maka, segala bentuk kegiatan yang berhubungan dengan perencanaan, perakitan, hingga analisa sistem telah tertulis pada laporan di atas dapat disimpulkan bahwa. 1. Sistem pengambil data gambar dirancang menggunakan kamera serial, 2 modem transceiver RF YS1020U, dan modul arduino uno R3, serta komputer sebagai ground station . 2. Sistem ini dapat terhubung menggunakan komunikasi serial yaitu pada level TTL ( Transistor to Transistor Logic ) yang dihubungkan secara nirkabel menggunakan modem  transceiver RF YS1020U. 3. Pengiriman data gambar dapat diterima secara realtime oleh ground station dengan waktu tunda kurang dari 1 detik. 4. Pengiriman data gambar dapat diterima oleh ground station secara baik dengan jarak jangkauan jangkauan ±420 m.

## B. Saran
Saran untuk mengembangkan sistem pengambil data gambar menggunakan kamera serial pada muatan roket ini adalah: Sistem dapat ditanamkan pada modul yang lebih kompleks yang telah dilengkapi dengan sensor akselerometer, altitudemeter, magnetometer, GPS, sehingga tidak banyak menggunakan modul pada muatan roket.
Data gambar yang telah diterima oleh ground  station dapat dilanjutkan sebagai penelitian lebih lanjut dan diproses menjadi gambar yang dapat dilihat secara langsung. Modem RF bila dimungkinkan dapat diganti atau dikembangkan ke produk  Digi yaitu Xbee868 yang memiliki jarak jangkau lebih luas.
Jarak pengambilan gambar ke subyek tidak terlalu berpengaruh bila intensitas

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Arduino. 2014. Software Serial Library. http://arduino.cc/en/Reference/Soft wareSerial. (Diakses pada 22 Juli 2013) [2] Arduino Tutorial. 2012. Learn Electronics using arduino.
http://www.ladyada.net/learn/arduin o/index.html. (Diakses pada 10 Mei 2014)
[3] Ariyus, Doni dkk. 2009. Komunikasi Data . Yogyakarta: Andipublisher.
[4] Case, Jenn. 2013. Linksprite Jpeg Camera. http://robotic- controls.com/learn/arduino/linksprit e-jpeg- camera. (Diakses pada 9 Juni 2014)
[5] Edi S., Mulyanta. 2006. Dari Teori Hingga Praktik: Pengolahan Digital Image dengan Photoshop CS2 . ANDI. ISBN 979-763- 337-3.
[6] Inkubator Teknologi. 2012. Membuat
Port-Serial Tambahan Di Arduino. http://inkubator- teknologi.com/membuat- port-serial- tambahan-di-arduino. (Diakses pada 30 Juni 2014)
[7] LAPAN. 2009.
ShenZen Yishi Electronic Technology Development. 2000. YS-
1020UB RF Data Transceiver. Diakses 25 April 2013, dari http://lapan.te.ugm.ac.id/ download.php?f=YS1020UB%20manu al.pdf
[8] LAPAN. 2013. Buku Panduan Perlombaan KOMURINDO 2013 . Jakarta: Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi.
[9] Link Sprite . 2012. Link Sprite JPEG Color Camera Serial Uart Interface User Manual. http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfr ont.net/datasheets/Sensors/LightIma ging/LinkSprite%20JPEG%20Color%2 0Camera%20Manual.pdf. (Diakses pada 22 Juli 2013)
[10] Waihung. 2012. Controlling arduino with VB.NET. http://waihung.net/arduino- controlled- by-visual-basic-program. (Diakses pada 28 April 2014)
[11] Zaki Riyanto, Muh. 2011. Komunikasi Data . http://www.wahid.web.ugm.ac.id/pap er/ Komunikasi _data.pdf. (Diakses pada
10 Juni 2014)