Nicolas Alfonso B. Oetama, Lukas B. Setyawan, F. Dalu Setiaji

## SISTEM TELEMETRI DATA PADA MOBIL RC
(RADIO CONTROLLED)
Nicolas Alfonso B. Oetama 1 , Lukas B. Setyawan 2 , F. Dalu Setiaji 3
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen SatyaWacana
E-mail: alfonso.oetama@gmail.com 1 , lukas.bs@gmail.com 2 , fdsetiaji@yahoo.com 3

## INTISARI
Untuk  memeriksa  kondisi  mobil  RC  ( Radio  Controlled )  saat  dilakukan penyetelan,  diperlukan  alat  yang  mampu  melakukan  pengukuran  parameter- parameternya  yaitu:  tegangan  baterai,  arus  yang  digunakan,  kemiringan  mobil,  suhu pada ESC ( Electronic Speed Controller ), suhu pada motor, dan suhu pada ruangan di dalam  body  mobil  sebagai  pembanding.  Pengukuran  tegangan  baterai  dan  arus  akan digunakan untuk  menentukan jenis dan kapasitas baterai  yang  sesuai, dan juga untuk menentukan  jenis ESC. Sedangkan pengukuran terhadap suhu pada ESC serta  motor akan  membantu  pemain  menentukan ratio gear disesuaikan  dengan  kondisi track . Sedangkan  pengukuran  kemiringan  mobil  akan  membantu  pemain  menentukan kekentalan  oli  pada shockbreaker dan  juga  tingkat  kekerasan  per  pada  tiap  lengan ayun mobil RC.
Sistem yang direalisasikan terdiri dari dua modul, yaitu modul mobil berukuran 10mm×75mm×40mm  yang  berisi  sensor-sensor,  dipasang  pada  mobil  RC.  Serta modul remote  yang  menggunakan  LCD  layar  sentuh  yang  terkoneksi  dengan  modul mobil melalui media nirkabel pada frekuensi 2,4G Hz. Hasil pengujian menunjukkan bahwa  alat  dapat  melakukan  pengukuran  semua  parameter  tersebut  di  atas  dan mengirimkannya secara nirkabel  ke modul remote sampai sejauh 40m.
Kata kunci: telemetri data, mobil RC, suhu, arus, kemiringan, nirkabel

## 1.   PENDAHULUAN
Mobil  RC  yang  banyak  digemari  orang,  memiliki  banyak  pilihan  komponen pendukung  yang  tersedia  di  pasar.  Tingkat  kerumitan  dalam  penyetelan  masing masing  jenis  mobil  menjadi  sebuah  tantangan  tersendiri.  Beberapa  perangkat pendukung  utama  dari  sebuah  mobil  RC  seperti  baterai,  ESC,  motor,  suspensi,  dan gear  dapat  memberikan  pengaruh  yang  signifikan  terhadap  laju  mobil  RC.  Baterai yang  digunakan  akan  menentukan  durasi  bermain  dan  juga  daya  yang  dapat disalurkan  ke  motor  melalui  ESC,  pemilihan  gear  dapat  mempengaruhi  kecepatan, akselerasi,  dan  suhu  pada  motor  juga  ESC.  Sedangkan  penyetelan  suspensi  akan mempengaruhi tingkat kestabilan mobil RC pada saat melaju di lintasan.
Tujuan  pembuatan  alat  ini  ini  adalah  untuk  mempermudah  penghobi  mobil RC  melakukan  penyetelan,  dengan  memberikan  data  hasil  pengukuran  parameter- parameter  pada  mobil  RC  seperti  tegangan  baterai,  arus  yang  digunakan,  suhu,  dan tingkat kemiringan mobil. Hasil pengukuran ini akan ditampilkan pada sebuah layar sentuh  yeng  terhubung  secara  nirkabel  dengan  mobil  RC,  yang  tampilannya  berupa grafik–grafik hasil pengukuran yang mudah dibaca.

## 2. PERANCANGAN
Realisasi  sistem  telemetri  ini  dibagi  menjadi  dua  buah  modul,  yaitu  modul mobil yang akan ditempatkan di dalam mobil RC, terdiri dari mikrokontroler, sensor arus, sensor suhu, sensor kemiringan serta modul nirkabel. Sedangkan modul remote terdiri  sebuah  mikrokontroler,  LCD  layar  sentuh,  dan  juga  modul  nirkabel.  Berikut ini adalah diagram alat keseluruhan.
Nicolas Alfonso B. Oetama, Lukas B. Setyawan, F. Dalu Setiaji
ke ADC Baterai R2 R1 + 15V Gambar 1. Diagram alat keseluruhan.

## 2.1 Modul Pengukur Tegangan
Modul ini digunakan untuk mengetahui kondisi tegangan baterai, dan juga drop tegangan  yang  terjadi  saat  ESC  membutuhkan  arus  yang  besar.  Dalam  perancangan ini,  pengukuran  dilakukan  menggunakan  metode  pembagi  tegangan  dengan rangkaian sebagai berikut.
Gambar 2. Rangkaian pembagi tegangan
Pemilihan  R1 dan  R2 diatur  agar nilai  tegangan  diberikan  ke  mikrokontroler dengan tidak melampaui 3,3V.

## 2.2 Modul Pengukur Arus ACS712
Pengukuran  arus  berfungsi  untuk  mengetahui  kebutuhan  arus  dari  ESC  dan motor,  terhadap  kemampuan  baterai  dalam  menyediakan  arus  yang  dibutuhkan. Dalam mobil RC tipe elektrik, besarnya arus akan mempengaruhi torsi dan kecepatan dari  mobil.  Pada  mobil  RC  yang  akan  diuji,  spesifikasi  dari  ESC  adalah  120A. Dengan arus sebesar ini, maka digunakan sensor arus yang menggunakan Hall Effect sebagai metode pengukurannya,  yaitu sensor arus ACS712 yang memiliki batas ukur 30A.  Sensor  ini  kemudian  dirangkai  secara  paralel  sehingga  memungkinkan pengukuran terhadap arus total sebesar 120A.
Gambar 3. Rangkaian sensor arus

## 2.3 Modul Pengukur Suhu
Pengukuran  suhu  dilakukan  terhadap  komponen  yang  dapat  menghasilkan panas berlebih, yaitu ESC dan motor. Pengukuran terhadap suhu didalam body mobil dilakukan  sebagai  pembanding.  Jangkauan  pengukuran  suhu  adalah  25  -  100°C dengan menggunakan sensor suhu LM35 yang memiliki sensitivitas 10 mV/°C.

## 2.4 Modul Pengukur Kemiringan
Untuk  mengetahui  kemampuan  suspensi  mobil  RC  mengatasi  guncangan, maka  dilakukan  pengukuran  terhadap  kemiringan  mobil  RC.  Pengukuran  ini dilakukan  menggunakan  sensor  akselerometer  yang  dapat  mengukur  percepatan gravitasi  bumi, g .  Arah  vektor g selalu  mengarah  ke  bumi  seperti  ditunjukkan Gambar 4.
Nicolas Alfonso B. Oetama, Lukas B. Setyawan, F. Dalu Setiaji
Gambar 4. Percepatan gravitasi pada benda pada posisi datar dan miring
Sudut  kemiringan  benda  terhadap  bidang  datar  ( Ѳ )  akan  dihitung menggunakan rumus
Ѳ = arc tan (g x /g y ) (1)
Di  mana g x adalah  besarnya  percepatan  yang  terukur  pada  sumbu  x akselerometer,  dan g z adalah  besarnya  percepatan  yang  terukur  pada  sumbu  z akselerometer.
Dengan  meletakkan  sensor  akselerometer  di  bagian  tengah  mobil  RC,  maka penentuan arah sumbu pada mobil ditetapkan sebagai berikut:
1. Sumbu x positif adalah ke arah bagian depan dari mobil RC; sedangkan sumbu x negatif adalah ke arah bagian belakang.
2. Sumbu  y  positif  adalah  ke  arah  kiri  dari  mobil  RC;  sedangkan  sumbu  y  negatif adalah ke arah kanan dari mobil.
3. Sumbu z positif adalah ke arah atas; dan sumbu z negatif adalah ke arah bawah.
Karena  keluaran  dari  akselerometer  ini  merupakan  tegangan  analog  (pada mode  ±1,5g  adalah  800mV/ g ),  maka  keluaran  dari  tiap  sumbu  akselerometer  ini dapat langsung dihubungkan dengan port ADC pada mikrokontroler.

## 2.5 Modul Nirkabel
Untuk  melakukan  komunikasi  data  antara  modul  mobil  dan  modul remote , digunakan  media  komunikasi  nirkabel  agar  mobil  RC  tetap  dapat  bergerak  dengan leluasa di lintasan balap. Dengan mempertimbangkan regulasi frekuensi  yang ada di Indonesia  dan  juga  kebutuhan  akan  jarak  jangkau  dari  modul  nirkabel,  maka digunakanlah  sebuah  modul  X-Bee  PRO  yang  memiliki  standar  IEEE  802.15.4. Modul  ini  secara  teknis  memiliki  jarak  jangkau  90  m  pada  kondisi Line  Of  Sight (LOS) dengan  konsumsi daya sebesar 10mW. Salah satu kelebihan dari  X-Bee PRO penggunaan  modulasi Direct-Sequesce Spread  Spectrum (DSSS)  yang  menjamin koneksi data dengan throughtput yang tinggi. Selain  itu I/O line passing pada mode UART  memudahkan  komunikasi  antara  mikrokontroler  yang  terdapat  pada  modul mobil dan modul remote .
Gambar 5. Sistem alir data pada mode UART
Pada  mode  ini,  pin  yang  dihubungkan  ke  mikrokontroler  adalah  PIN  3  yang berlaku sebagai data input untuk modul  mobil, dan PIN 2  yang berlaku sebagai data output untuk modul remote .

## 2.6 Mikrokontroler
Alat  yang  dirancang  menggunakan  mikrokontroler  sebagai  pengendali  utama dan pengolah  data  masukan  dari  tiap  modul  sensor.  Mikrokontroler  yang  digunakan dalam  perancangan  adalah  NXP  Arm  Cortex  M0.  Pemilihan  mikrokontroler  ini
Nicolas Alfonso B. Oetama, Lukas B. Setyawan, F. Dalu Setiaji
karena  adanya  fitur  ADC  10  bit  yang  memungkinkan  pembacaan  keluaran  sensor secara teliti.

## 2.7 Modul Penampil
Untuk  menampilkan  hasil  pembacaan,  digunakan  sebuah  LCD touch  screen dengan  resolusi  320×240 pixel yang memudahkan  pengguna  membaca  data parameter  yang  diinginkan.  Adapun  tampilan  halaman  utama  dari  alat  ini  akan menampilkan keseluruhan hasil pembacaan dalam bentuk seperti Gambar 6.
Gambar 6. Tampilan LCD

## 2.8 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak akan dibagi menjadi dua bagian. Yaitu perangkat lunak pada modul mobil dan pada modul remote . Perangkat lunak ini kemudian akan ditanamkan  pada  mikrokontroler  yang  terdapat  pada masing  masing  modul,  adapun diagram alir dari masing masing modul adalah sebagai berikut.
Gambar 7. Diagram alir perangkat lunak pada modul mobil
Gambar 8. Diagram alir perangkat lunak pada modul remote
Nicolas Alfonso B. Oetama, Lukas B. Setyawan, F. Dalu Setiaji

## 3.   HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS
Tujuan  dilakukan  pengujian  adalah  mengetahui  sejauh  mana  kinerja  hasil perancangan  sistem  telemetri  ini.  Pengujian  yang  dilakukan  meliputi  pengujian  tiap modul yang telah direalisasikan serta pengujian kinerja alat secara keseluruhan.

## 3.1 Pengujian Pengukur Tegangan
Sebagian  hasil  pengujian  pengukur  tegangan  dapat  dilihat  pada  tabel  dibawah ini  dengan  multimeter  sebagai  alat  pembanding.  Hasil  pembacaan  alat  adalah  nilai tegangan yang terbaca di modul remote.
Tabel 1. Pengujian pengukur tegangan
Kondisi Pengukuran multimeter (V) Pembacaan alat (V) Selisih (V) Selisih (%) 1 5.01 5.0 0.01 0.1 2 6.00 6.0 0.00 0.0 3 7.01 7.1 0.09 0.6 4 7.97 8.0 0.03 0.2 5 9.00 9.2 0.20 1.3 6 10.26 10.7 0.44 2.9 7 11.10 11.5 0.40 2.7 8 12.06 12.6 0.54 3.6 9 13.18 13.4 0.22 1.5 10 13.97 14.4 0.33 2.2 11 15.00 14.8 0.20 1.3

## 3.2 Pengujian Pengukur Arus
Berikut  ini  adalah  perbandingan  pembacaan  arus  dengan  dengan  perhitungan (nilai  seharusnya).  Terlihat  bahwa  sensor  kurang  peka  pada  pembacaan  arus  yang rendah.
Tabel 2. Tabel perbandingan hasil pengukuran sensor arus ACS712
dengan hasil perhitungan. Hambatan (Ω) Tegangan (V) Pembacaan Alat (A) Hasil perhitungan (A) Selisih (A) 6.80 7.7 0 1.10 1.10 1.00 7.7 0 7.70 7.70 0.33 7.4 29 22.42 6.58 0.25 7.6 36 30.40 5.60 0.17 7.6 42 44.71 2.71 0.10 7.2 79 72.00 7.00

## 3.3 Pengujian Modul Pengukur Suhu
Pada pengujian modul ini, akan dibandingkan hasil pengujian tiga buah sensor suhu  dengan  pembacaan  thermometer  digital.  Pengujian  dilakukan  dengan membandingkan  hasil  pembacaan  terhadap  sebuah  plat  yang  dipanaskan  secara merata.
Tabel 3. Tabel pengujian pengukur suhu
Thermometer Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Selisih Maksimum 26.5 26 26 27 0.5 27.4 27 27 27 0.4 28.1 28 27 28 1.1 28.3 27 28 28 1.3 33.5 32 31 32 2.5 34.3 31 33 32 2.3 38.3 35 34 34 4.3 41.4 38 39 38 3.4 60.0 61 61 61 1.0 65.0 64 65 64 1.0 70.0 71 70 71 1.0 70.0 85 87 88 18.0 70.0 103 101 105 35.0

## 3.4 Pengujian Pengukur Kemiringan
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  membandingkan  hasil  pembacaan  alat  dengan sebuah  pengukur  kemiringan  digital  pada  beberapa  kondisi  kemiringan  dengan rentang kemiringan ±90° dari sudut normal terhadap sumbu x dan sumbu y.
Tabel 4. Hasil pengujian pengukur kemiringan sumbu x (°)
Tingkat kemiringan Hasil pembacaan Selisih 0.1 0 -0.10 14.5 15 0.50 16.3 16 -0.30 16.6 18 1.40 24.2 19 -5.20 25.0 23 -2.00 35.3 36 0.70 37.0 37 0.30 42.7 38 -4.70 54.8 56 1.20 56.3 64 7.70 58.7 59 0.30 72.7 73 0.30 79.6 76 -3.60 89.9 92 2.10
Tabel 5. Hasil pengujian pengukur kemiringan sumbu y (°) Tingkat kemiringan Hasil pembacaan Selisih 0.3 0 -0.30 3.2 2 -1.20 13.8 10 -3.80 16.6 18 1.40 14.5 15 0.50 19.2 19 -0.20 21.3 20 -1.30 27.6 24 -3.60 40.7 39 -1.70 43.6 40 -3.60 48.7 49 0.30 50.1 50 -0.10 58.5 61 2.50 62.4 62 -0.40 90.0 92 2.00

## 3.5 Pengujian Modul Nirkabel
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  jarak  jangkau  dari  modul  nirkabel sehingga  dapat  diketahui  jarak  maksimal  dari  penggunaan  alat.  Pengujian  ini dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan membawa modul remote berjalan menjauh, dan  dengan  menjalankan  mobil  RC  pada  jarak  yang  menjauh.  Hasil  menunjukkan bahwa data tetap dapat terkirim dengan baik tanpa kesalahan sampai jarak 40m, yang sudah cukup bagi keperluan mobil RC.

## 3.6 Pengujian Alat Ukur Keseluruhan
Pengujian  alat  secara  keseluruhan  dilakukan  dengan  membandingkan  hasil pembacaan terhadap dua kondisi mobil RC. Dalam hal ini, pengujian dilakukan pada mobil  RC  yang  sama  dengan  membandingkan  antara  kondisi  saat  mobil  RC menggunakan  kipas  pendingin  tambahan  pada  motor,  dan  saat  mobil  RC  tidak menggunakan kipas pendingin tambahan pada motor.
Nicolas Alfonso B. Oetama, Lukas B. Setyawan, F. Dalu Setiaji

## Tabel 6. Pengujian alat keseluruhan
Kondisi Menit ke Tegangan  Arus Suhu 1 Suhu 2 Suhu 3 Kemiringan sumbu x Kemiringan sumbu y kondisi mobil 1 0 8.4 0 26 26 27 0 0 fan pada
motor terpasang
3 8.2 40 26 26 26 25 3 6 8.2 10 28 29 26 13 23 9 8.1 15 28 28 27 0 0 12 7.6 105 28 33 26 37 5 15 7.9 0 28 34 26 0 0
2
0 7.8 50 29 34 26 17 7
fan pada motor dilepas 3 7.3 79 30 37 26 22 37 6 7.6 30 30 41 27 -1 24 9 7.3 53 33 62 27 8 3 12 7.3 40 41 75 26 22 5
Dari  hasil  pengujian  diatas,  dapat  diketahui  bahwa  suhu  pada  motor  (Suhu  2) yang  tinggi  juga  mempengaruhi  suhu  pada  ESC  (Suhu  1).  Untuk  menjaga  kondisi motor agar tetap pada suhu yang rendah, maka kipas pendingin tambahan pada motor perlu digunakan.
Gambar 9. Modul mobil yang terpasang pada sebuah mobil RC
Gambar 10. Tampilan modul remote saat dilakukan pengujian

## 4.    KESIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  modul mobil  yang  ditempatkan  di  dalam  mobil  RC,  dapat  mengukur  parameter-parameter mobil  RC  meliputi  tegangan  baterai,  arus  baterai,  nilai  arus  maksimal,  suhu  motor, suhu  ESC,  suhu  pada  ruang  di  dalam  mobil,  kemiringan  mobil  terhadap  sumbu  x, dan  terhadap  sumbu  y.  Hasil  pengukuran  tersebut  telah  dapat  dikirimkan  secara nirkabel  untuk  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik  pada  modul  remote  yang  dibawa oleh pengguna, pada jarak maksimal 40 meter.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Car vs RC, http://www.youtube.com/watch?v=YUHqlFYspfM
[2] http://www.sanwa-denshi.com/rc/car/propo/mt-4.html
[3] http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__15941__Hobbyking_PowerLog _6S_Multifunction_Monitor_datalogger.html
[4] Datasheet  ACS712,  http://www.allegromicro.com/~/media/Files/Datasheets/ ACS712-Datasheet.ashx
[5] Datasheet LPC1114 www.nxp.com/documents/data_sheet/LPC111X.pdf
[6] Kristianto,  Daniel  “Rancang  Bangun  Pesawat  Terbang  Mandiri  Tanpa  Awak dengan Empat Baling-Baling Penggerak ( Autonomous Quadcopter )” Skripsi, h.
16-23, FTJE-UKSW, Salatiga 2012