Jurnal Fisika Indonesia No: 54, Vol XVIII, Edisi Desember 2014

## Sistem Pelacak Otomatis Gerakan Benda Langit Pada Teleskop Refraktor Berbasis Mikrokontroler
M. Burhanuddin Latief 1) , Muchlas 2) , Yudhiakto Pramudya 3)
1), 2) Program Studi Teknik Elektro, Universitas Ahmad Dahlan
3) Program Studi Pendidikan Fisika S2, Universitas Ahmad Dahlan burhanudin_latif@ee.uad.ac.id
Abstrak  –  Banyak  aktivitas  menakjubkan  yang  terjadi  pada  benda-benda  langit  seperti  bintang,  matahari  dan  bulan setiap  waktu,  sehingga  para  astronom  tertarik  untuk  melakukan  penelitian    dengan  cara  melihatnya  melalui  teleskop. Saat ini teleskop yang tersedia sebagian besar hanya dapat melakukan pelacakan gerak bintang saja. Melalui penelitian ini,  dirancang  teleskop  yang  dapat  melakukan  pelacakan  secara  otomatis  gerak  matahari  dan  bulan.  Sistem  pelacak benda-benda  langit  pada  penelitian  ini  dibangun  dengan  menggunakan  motor  stepper  yang  dikendalikan  oleh mikrokontroler jenis ATMega32. Algoritma pengendaliannya menggunakan sistem kendali terbuka  dengan basis waktu. Kinerja  alat  diuji  dengan  membandingkan  hasil  pengukuran  pergeseran  sudut  setiap  jam  dari  teleskop  refraktor terhadap  nilai  teoritiknya  untuk  setiap  benda  langit  yang  diamati.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  sistem  yang dibangun  dapat  melakukan  pelacakan  secara  otomatis  pergerakan  benda-benda  langit  dengan  akurat.  Kelebihan  dari sistem  ini adalah menyediakan fasilitas setting sudut melalui tombol saklar yang disediakan tanpa melakukan  program ulang.  Selain itu,  sistem ini  menyediakan  pula  mode pelacakan  gerak  bulan  secara  otomatis,  yang  tidak tersedia  pada teleskop refraktor yang lain.
Kata kunci: pelacak otomatis,  benda langit, teleskop refraktor, mikrokontroler, motor stepper
Abstract  –  Astronomis  are  interested  in  doing  research  in  away  to  see  the  celestial  objects  through  a  telescope  . Currently  most  of  the  available  telescopes  only  do  tracking  the  stars  .  The  telescope  in  this  study  can  automatically tracking the motion of the sun and moon . Tracking system celestial objects in this study was built using a stepper motor controlled  by  a  microcontroller  ATMega32.  Control  algorithm  employs  a  time  based    open  control  system.  It’s performance was tested by comparing the results of the angle shifts measurements every hour of the refractor telescope with  it’s  teoritik  values  for  each  celestial  bodies  observed  .  The  results  showed  that  the  system  is  able  to  perform automatic tracking of the celestial objects movement accurately . The advantages of this system is to provide a facility to set  an  angle  through  the  key  switch  without  reprogramming  .  In  addition  ,  this  system  also  provides  moon  motion tracking mode automatically, which is not available on other refractor telescopes .
Key words: automatic tracking , celestial bodies , refractor telescopes , microcontroller , stepper motor

## I. PENDAHULUAN
Tata  Surya  adalah  kumpulan  benda  langit  yang  terdiri atas  bulan,  bintang,  matahari  dan  semua  objek  yang terikat  oleh  gaya  gravitasinya.  Banyak  aktivitas menakjubkan  yang  terjadi  di  tata  surya  setiap  waktu, sehingga  para  astronom  tertarik    melakukan  penelitian benda-benda langit dengan cara melihat melalui teleskop. Sebagian besar industri pembuat teleskop menghasilkan  alat  ini  hanya  dapat  difungsikan  untuk mengamati  pergerakan  bintang  saja  secara  otomatis  dan belum  tersedia  sistem  teleskop  yang  dapat  digunakan untuk  mengamati  pergerakan  bulan  secara  otomatis. Sedangkan  kebutuhan  pengamatan  terhadap  bulan  oleh para  astronom  maupun  kalangan  akademisi  semakin meningkat,  mengingat  objek  bulan  merupakan  salah satu objek  menarik  bagi  peneliti  bidang  astronomi.  Oleh karenanya  diperlukan  sistem  kendali  otomatis  pada teleskop  untuk  mengamati  pergerakan  bulan  dan  benda- benda langit lainnya.
Upaya tersebut dimungkinkan dengan adanya perkembangan  teknologi  motor stepper yang  dapat
digunakan  untuk  menggerakkan  suatu  benda  secara terprogram.  Dari  sinilah  muncul  pemikiran  untuk memanfaatkan  sistem  kendali  motor stepper yang berfungsi  untuk  menggerakkan  teleskop  sehingga  dapat mengikuti  pergerakan  bulan  dan  bintang  dengan menggunakan program CodeVisionAVR berbasis mikrokontroler ATMega32.

## II. LANDASAN TEORI
Teleskop  merupakan  salah  satu  alat  yang  dapat digunakan untuk melihat benda pada jarak jauh. Terdapat tiga jenis teleskop  optik  yang banyak digunakan saat ini, yaitu  teleskop refraktor ,  teleskop reflektor ,  dan  teleskop katadioptrik . Pada penelitian ini teleskop yang digunakan adalah  teleskop refraktor.  Refraktor atau dioptrik adalah jenis  teleskop  yang  hanya  menggunakan    lensa  untuk menampilkan bayangan benda.
Bumi  berputar  360º  tiap  24  jam,  sehingga  untuk mengetahui  pergeseran  bulan,  bintang,  dan  matahari dapat dilihat dalam Tabel 1.
Jurnal Fisika Indonesia No: 54, Vol XVIII, Edisi Desember 2014
Tabel 1 . Perhitungan Pergeseran Sudut Per Jam [1].
No Nama Objek 1 Putaran bumi Waktu (jam) Sudut (per jam) 1 Bulan 360º 24,81 14,51º 2 Bintang 360º 23,93 15,04º 3 Matahari 360º 23,93 15,04º

## III. METODE PENELITIAN/EKSPERIMEN
Penelitian ini  akan  membahas  mengenai perancangan sistem  kendali  otomatis  pada  teleskop  menggunakan motor  stepper  untuk  menggerakan  teleskop  saat mengamati benda-benda langit.
Desain  sistem  kontrol  teleskop  yang  akan  dirancang memiliki  2  buah  saklar,  6  buah switch ,  dan  ditambah LCD  untuk  tampilan  yang  sedang  diamati  dan  untuk mengatur  nilai  derajat  yang  akan  dimasukkan.  Untuk lebih jelasnya desain sistem kontrol teleskop dapat dilihat pada  Gambar  1.  Cara  kerja  sistem  kontrol  teleskop adalah:
1. Saklar  ON/OFF  digunakan  untuk  menyalakan  dan mematikan  sistem  kontrol  teleskop,  saat  sistem kontrol  dalam  posisi  ON  maka  akan  tertampil  tulisan “Welcome ” dan “Pilih Track”. 2. Saklar  putar  digunakan  untuk  memilih  putaran  motor stepper ,  dan  pada  saat  teleskop  menghadap  ke  timur berarti saklar diposisi ke atas sedangkan saat teleskop menghadap  ke  barat  berarti  saklar  diposisikan  ke bawah.
3. Switch 1  digunakan  untuk  mengamati  pergerakan matahari.
4. Switch 2  digunakan  untuk  mengamati  pergerakan bintang.
5. Switch 3  digunakan  untuk  mengamati  pergerakan bulan.
6. Switch 4 digunakan untuk close /keluar.
7. Switch 5  digunakan  untuk  menguji  perputaran  360º gear besar pada mounting (teleskop berputar 2º). 8. Switch 6  digunakan  untuk setting ,  saat switch 6 ditekan  maka  akan  tertampil  tulisan setting moon , setting star ,  dan setting sun .  Untuk  memilih setting mana  yang  akan  diganti,  maka  gunakan switch 2 untuk  ke  atas  dan switch 5  untuk  ke  bawah.  Setelah selesai  menentukan setting ,  maka  langsung  tekan switch 6  untuk  masuk  ke  nilai  derajat  yang  akan diubah  dan  LCD  akan  menampilkan  tulisan  “Derajat Matahari”  dengan  derajat  “15,00”.  Sedangkan  untuk mengganti nilai derajatnya maka tekan switch 1 untuk menaikan nilai bulat, dan switch 3 untuk menurunkan nilai  bulat.  Apabila  ada  nilai  komanya  maka  tekan switch 2 untuk menaikkan nilai komanya dan switch 5 untuk  menurunkan  nilai  komanya.  Setelah  nilai derajatnya sudah sesuai dengan yang diinginkan maka tekan switch 6  untuk  menyimpan  nilai  tersebut  di dalam mikrokontroler ATMega32.
9. Setelah setting selesai  maka  tekan switch 4  untuk keluar  dan  kembali  ketampilan  “Pilih  Track”  pada LCD,  kemudian tekan switch 1, 2, atau 3 yang  sesuai dengan objek yang akan diamati.
Sebelum  memulai  membuat  suatu  program  yang nyata, langkah awal yang dilakukan adalah membuat alur program ( flowchat ) yang ditunjukkan pada Gambar 2. Teleskop bergerak setiap 1 menit sehingga pergerakan teleskop  dapat  berputar  lebih  halus  dan  nilai  data step yang  dimasukan  ke  dalam  program  adalah  pergerakan bulan  906,8 step /menit,  pergerakan  bintang  940 step /menit,  dan  pergerakan  matahari  940 step /menit. Sedangkan  nilai  maksimal  sudut  yang  dimasukan kedalam setting program  adalah  40º/jam,  karena  nilai maksimal data step adalah 2500 step /menit.
Gambar 1 . Desain sistem kontrol teleskop.
Gambar 2 . Flowchart sistem kendali pergerakan teleskop.
Jurnal Fisika Indonesia No: 54, Vol XVIII, Edisi Desember 2014

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bab  ini  akan  diuraikan  hasil  dan  pembahasan terhadap  proses  perancangan  dan  hasil  pengujian  dari sistem yang telah dilakukan.

## A. Pengujian Sistem Kontrol Teleskop
Pengujian  sistem  kontrol  teleskop  dilakukan  dengan menampilkan  hasil  pelacakan  pergerakan  objek    dengan pembacaan  nilai  sudut  jam  atau Right  Ascension (RA) pada mounting .  Sehingga  untuk  mengetahui  perputaran bulan,  bintang,  dan  matahari  per  jamnya  dapat  dilihat melalui  nilai  RA  nya.  Bentuk  RA  pada mounting dapat dilihat  pada  Gambar  3.  Nilai  RA  ini  dibuat  24  jam dengan  pembagian  perjamnya  ada  6  garis,  jadi  tiap  satu garis  bernilai  10  menit  dengan  putaran  teleskop  sebesar 2,5º.
Gambar 3 . Sudut jam (RA).

## B. Pengujian Sistem Kontrol pada Matahari
Pengujian  ini  untuk  mengamati  pergerakan  matahari dengan  sudut  15,04º/jam  putaran  teleskop.  Dengan menekan  tombol switch 1  maka  motor stepper akan berjalan 940 step /menit. Sebelum menekan tombol switch terlebih  dahulu  mengatur  posisi  awal  nilai  RA  seperti pada Gambar  4.
Gambar 4 . Nilai RA Mengamati Matahari.
Nilai  RA  pada  Gambar  4a  diatur  pada  sudut  putar awal,  kemudian  Gambar  4b  adalah  sudut  putar  RA setelah  0,5 jam  kemudian  Gambar  4c  adalah  sudut  putar RA  setelah  1  jam.  Sehingga  pengamatan  matahari  ini sesuai  dengan  sudut  15,04º/jam.  Sedangkan  untuk  hasil pengamatan matahari bisa dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 . Hasil Pengamatan Matahari.
Gambar  5a  adalah  posisi  awal  matahari,  kemudian Gambar  5b  adalah  posisi  matahari  setelah  0,5  jam,  dan Gambar  5c  adalah  posisi  matahari  setelah  1  jam.  Dari hasil  pengamatan  matahari  dapat  disimpulkan  bahwa sistem  kontrol  ini  bekerja  dengan  baik  karena  objek matahari  masih  tetap  berada  pada  titik  awal  pengamatan teleskop.

## C. Pengujian Sistem Kontrol pada Bintang Betelguese
Pengujian  ini  untuk  mengamati  pergerakan  bintang dengan  sudut  15,04º/jam  putaran  teleskop.  Dengan menekan  tombol switch 2  maka  motor stepper akan berjalan 940 step /menit. Sebelum menekan tombol switch terlebih  dahulu  mengatur  posisi  awal  nilai  RA  seperti pada Gambar  6.
Gambar 6 . Nilai RA Mengamati Bintang.
Nilai  RA  pada  Gambar  6a  diatur  pada  sudut  putar awal,  kemudian  Gambar  6b  adalah  sudut  putar  RA setelah  0,5 jam  kemudian  Gambar  6c  adalah  sudut  putar RA  setelah  1  jam.  Sehingga  pengamatan  bintang  ini sesuai  dengan  sudut  15,04º/jam.  Sedangkan  untuk  hasil pengamatan bintang bisa dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 . Hasil Pengamatan Bintang.
Gambar  7a  adalah  posisi  awal  bintang,  kemudian Gambar  7b  adalah  posisi  bintang  setelah  0,5  jam,  dan Gambar 7c adalah posisi bintang setelah 1 jam. Dari hasil pengamatan  bintang  dapat  disimpulkan  bahwa  sistem kontrol  ini  bekerja  dengan  baik  karena  objek  bintang masih  berada  pada  titik  pengamatan  teleskop.  Hasil gambar  yang  diambil  tidak  menggunakan  titik  fokus karena saat melakukan pengambilan gambar menggunakan titik fokus hasilnya tidak bagus dikarenakan  saat  mengambil  gambar    kameranya  selalu bergerak.

## D. Pengujian sistem kontrol pada bulan
Pengujian  ini  untuk  mengamati  pergerakan  bulan dengan  sudut  14,81º/jam  putaran  teleskop.  Dengan menekan  tombol switch 3  maka  motor stepper akan berjalan  906,8 step /menit.  Sebelum  menekan  tombol switch terlebih  dahulu  mengatur  posisi  awal  nilai  RA seperti pada Gambar 8.
Jurnal Fisika Indonesia No: 54, Vol XVIII, Edisi Desember 2014
Gambar 8 . Nilai RA Mengamati Bulan.
Nilai  RA  pada  Gambar  8a  diatur  pada  sudut  putar awal,  kemudian  Gambar  8b  adalah  sudut  putar  RA setelah  0,5 jam  kemudian  Gambar  8c  adalah  sudut  putar RA setelah 1 jam. Sehingga  pengamatan bulan ini sesuai dengan  sudut  14,81 º /jam.  Sedangkan  untuk  hasil pengamatan bulan bisa dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9 . Hasil Pengamatan Bulan.
Gambar  9a  adalah  posisi  awal  bulan,  kemudian Gambar  9b    adalah  posisi  bulan  setelah  0,5  jam,  dan Gambar  9c  adalah  posisi  bulan  setelah  1  jam.  Dari  hasil pengamatan  bulan  dapat  disimpulkan  bahwa  sistem kontrol ini bekerja dengan baik karena objek bulan masih tetap berada pada titik awal pengamatan teleskop.

## E. Hasil Pengamatan Pergerakan Sudut RA
Kinerja  alat  ini  diuji  dengan  membandingkan  hasil pengamatan  pergeseran  sudut  setiap  jam  (RA)  teleskop terhadap nilai teoretiknya, seperti terlihat pada Tabel 2.
Penelitian  ini  menghasilkan  bahwa  pengamatan pergerakan  sudut  RA  diatas  dapat  bekerja  dengan  baik, karena  nilai  RA  pada  teleskop  sama  dengan  nilai teoritiknya yaitu dengan nilai akurasi 100%.
Tabel  2 . Hasil Pengamatan Sudut Jam.
No Nama Objek Nilai teori Sudut per jam Nilai RA pada teleskop 1 Bulan 14,51º 14,51º 2 Bintang 15,04º 15,04º 3 Matahari 15,04º 15,04º

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan  perancangan  sistem, dapat  ditarik  kesimpulan  yaitu  sistem  kontrol  yang dibangun  pada  minisistem  mikrokontroler  ATMega32 mampu  melakukan setting program  tanpa  menggunakan downloader untuk mengunduh ulang program.
Selain  itu  sistem  kontrol  yang  dibangun  ini  dapat bekerja  dengan  baik,  karena  motor stepper mampu menggerakan  teleskop sesuai  dengan  nilai data step yang dimasukan  ke  dalam  mikrokontroler  sehingga  objek benda  langit  yang  diamati  selama  1  jam  selalu  berada pada titik awal pengamatan .

## PUSTAKA
[1] I.  Morison, Introduction  to  Astronomy  and  Cosmology ”. Jurnal  dipublikasikan.  Inggris:  University  of  Manchester, UK, 2008.
[2] A.  Bejo, C  dan  AVR  Rahasia  Kemudahan  Bahasa  C dalam  Mikrokontroler  Atmega8535 .  Yogyakarta:  Graha Ilmu, 2008.
[3] L.  Wardhana, Belajar  Sendiri  Mikrokontroler  AVR  seri
ATMega32: Simulasi, Hardware dan Aplikasi . Yogyakarta: Andi Offset, 2006.
[4] S.  Nurcahyo, Aplikasi  dan  Teknik  Pemrograman Mikrokontroller AVR Atmel . Yogyakarta: Andi, 2012.
[5] A. Winoto, Mikrokontroler AVR Atmega8/16/32/8535 dan Pemrogramannya  dengan  Bahasa  C  pada  WinAVR . Bandung: Informatika, 2008.
[6] E.  Hadi, Mengenal  Jenis-jenis Teleskop, 2011.  Diperoleh dari: http://www.kafeastronomi.com/ mengenal jenis-jenis teleskop.html . (Diakses 20 Desember 2012).
[7] G.  Andika, Sejarah  Teleskop, 2011 . Diperoleh  dari: http://worldofhistories.-blogspot.com/2011/09/sejarah- teleskop.html. (Diakses 20 Desember 2012).

## TANYA JAWAB
Bambang H., LIPI ? Bagaimana prinsip kerja dalam mendeteksi benda yang bergerak bagaimana sistem tahu benda tersebut bergerak?

## M. Burhanuddin Latief, UAD
@  Prinsip  kerjanya  adalah  dengan  mengirim  data  step pada motor  steper. Dengan  mengirim data stepper /menit yang ada pada  mikrokontroler ATMega32, sehingga  saat data sudah dikirim ke  motor stepper  maka  motor stepper berputar dan teleskop bergerak per menitnya, sistem tahu benda  bergerak  adalah  dari  hasil  pengamatannya,  karena objek selalu terdeteksi di tengah teleskop saat  melakukan pengamatan selama 1 jam.