## Perancangan Sistem Komunikasi GSM pada Quadcopter Berbasis Arduino Uno R3
Firman Amir 1 , Mardiansyah 2 , Ariyawan Sunardi 3
1,2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sutomo, Serang 1 firmanovamirov@gmail.com, 2 marrdiansyah@gmail.com
3 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Pamulang, Tangerang Selatan 3 dosen00332@unpam.ac.id

## Abstrak
Menanggapi    permasalahan    yang    ada    di  bidang    industri    serta    kemajuan  teknologi elektronika  dan komunikasi yang  semakin  pesat  sementara  dalam  dunia  telekomunikasi itu  sendiri    banyak    peningkatan  jenis  pesan  dan  komunikasi  yang  menggunakan  GSM, pada era globalisasi dan informasi pada zaman sekarang pengiriman dan penerimaan pesan lebih  banyak  ragamnya.  Mulai  dari  pesan  teks,  gambar,  data,  audio  dan  video,  dari perkembangan  pesan  dari  berbagai  regenerasi  tersebut.  Dalam  penelitian  ini  hanya menggunakan  pesan  teks  SMS  dengan  provider  Indosat  untuk  pengendalian  Quadcopter dengan  berbasis  arduino  uno  R3.  Jarak  antara  Quardcopter  dengan  telepon  seluler  sejauh maksimum  200  meter.  Pada  umumnya  Quadcopter  dikendalikan  dengan  remote  control atau dengan sensor tertentu, tapi rancangan Quadcopter yang dikendalikan menggunakan modul  GSM  dengan  mode  SMS  teks  untuk  perintah  kerja  dan  yang  akan  dibaca  oleh Arduino Uno R3 yang akan dikonversi kedalam bahasa C oleh Arduino Uno R3 itu sendiri melalui library GSM.
Kata kunci: quadcopter, arduino, GSM

## Abstract
Responding  to  the  existing  problems  in  the  industrial  sector  as  well  as  the  progress  of electronic  and  communication  technology  which  is  increasing  rapidly  while  in  the telecommunications  world  itself  there  are  many  types  of  messages  and  communications using GSM increasing, in the era of globalization and information in today's era of sending and  receiving  messages  of  more  variety.  Starting  from  text  messages,  images,  data,  audio and  video,  from  the  development  of  messages  from  these  various  regenerations.  In  this study  only  using  SMS  text  messages  with  the  Indosat  provider  to  control  the  Quadcopter based  on  the  Arduino  Uno  R3.  The  maximum  distance  between  the  Quardcopter  and  the cell phone is 200 meters. In general, Quadcopters are controlled by remote control  or with certain sensors, but the Quadcopter design that is controlled uses a GSM module with text SMS  mode  for  work  orders  and  which  will  be  read  by  Arduino  Uno  R3  which  will  be converted into C language by Arduino Uno R3 itself through the GSM library.
Keywords: quadcopter, arduino, GSM

## 1. Pendahuluan
Dengan Kemajuan bidang elektronika  saat ini telah membawa perubahan yang baik bagi dunia industri dan telekomunikasi dalam meningkatkan produksinya secara efektif dan  efisien.  Saat  ini  banyak  sekali  komponen  elektronika  yang  digunakan  sebagai pengendali  dalam  dunia  industri  mulai  dari  yang  bersifat  konvensional  (saklar,  limit switch,  kontaktor  dan  lain-lain)  maupun  yang  bersifat  otomatis  (PLC,  mikrokontroler, mikroprosesor, dan lain-lain).
Quadcopter  adalah  drone  multirotor  yang  dilengkapi  dengan  empat  rotor  di  mana gerakan melayang, membelok, maju dan mundur dapat dikendalikan oleh daya dorong yang dihasilkan oleh baling-baling [1]. Quadcopters telah ada sejak lama dan baru-baru ini  memasuki  berbagai  bidang  dengan  beragam  aplikasi  [2].  Saat  ini  quadcopter digunakan dalam  berbagai aplikasi, seperti pengumpulan data, penyiaran  berita, survei di daerah berbahaya, kompetisi balap quadcopter, dan lain sebagainya [3].
Quadcopter memasuki berbagai bidang pekerjaan dan membutuhkan fungsionalitas unik  untuk  setiap  area  yang  digunakan.  Mereka  juga  menjadi  lebih  mudah  beradaptasi dengan  medan  dan  perubahan  lingkungan.  Misalnya,  quadcopter  yang  dapat  dilipat dapat  digunakan  oleh  tim  SAR  yang  perlu  menavigasi  ruang  sempit  dan  tidak  dapat diakses  [4].  Quadcopters  banyak  digunakan  dalam  pengiriman  bagasi  dan  fotografi udara.  Namun,  sulit  untuk  menerbangkan  quadcopter  di  luar  ruangan  dengan  bebas karena undang-undang seperti undang-undang penerbangan [5].

## 2. Tinjauan Pustaka
Menanggapi  permasalahan  yang  ada  di bidang  industri  serta  kemajuan teknologi elektronika dan komunikasi yang semakin pesat sementara dalam  dunia  telekomunikasi itu sendiri  banyak  peningkatan jenis pesan dan komunikasi yang menggunakan GSM, pada  era  globalisasi  dan  informasi  pada  zaman  sekarang  pengiriman  dan  penerimaan pesan lebih banyak ragamnya. Mulai dari pesan teks, gambar, data, audio dan video, dari perkembangan  pesan  dari  berbagai  regenerasi  tersebut.  Dalam  penelitian  ini  hanya menggunakan pesan teks SMS untuk pengendalian Quadcopter dengan berbasis arduino uno  R3.  Pada  umumnya  Quadcopter  dikendalikan  dengan  remote  control  atau  dengan sensor  tertentu,  tapi  rancangan  Quadcopter  yang  dikendalikan  menggunakan  modul GSM  dengan  mode  SMS  teks  untuk  perintah  kerja  dan  yang  akan  dibaca  oleh Arduino Uno  R3  yang  akan  dikonversi  ke  dalam  bahasa  C  oleh  Arduino  Uno  R3  itu  sendiri melalui library GSM.

## 2.1.   Quardcopter
Quadcopters  adalah  sistem  robot  udara  VTOL  dan  memiliki  dinamika  yang  kompleks meskipun  desainnya  sederhana  [6].  Quadcopter  telah  menjadi  penelitian  yang  menarik karena aplikasinya yang luas, seperti pengawasan, pemetaan, pengiriman drone, dan lain sebagainya [7].

## 2.2.   GSM
Sistem  Global  untuk  komunikasi  Seluler,  GSM,  adalah  sistem  komunikasi  Seluler pan-Eropa  di  pita  900  MHz  yang  pertama  kali  diperkenalkan  pada  tahun-tahun  awal dekade ini [8]. Dalam jaringan seluler, diasumsikan adanya penggunaan spektrum secara eksklusif oleh operator jaringan. Salah satu peran utama otoritas pengatur telekomunikasi di
negara yang berbeda adalah memastikan izin sumber interferensi di pita yang ditetapkan untuk operator yang berbeda [9].
Gambar 1. GSM Modul SIM 908

## 2.3. Arduino Uno R3
Ardunio  adalah  prosesor  kontrol  untuk  melengkapi  proses  pengumpulan  data, analisis, pemrosesan, dan kontrol [10]. Mikrokontroler Arduino, sebagai unit pemrosesan sistem, mendapatkan nilai pengukuran sensor dan membandingkannya dengan ambang batas yang ditetapkan [11]. Pengontrol penerbangan quadcopter dikembangkan menggunakan papan  mikrokontroler  berbasis  Arduino  Uno  R3  dan  pergerakan  penerbangannya  dapat dikontrol menggunakan pengaturan pemancar-penerima [12].
Gambar 2. Arduino Uno R3

## 3. Metode
Perancangan  sistem  yang  akan  ditujukan  pada  quadcopter,  yaitu  bagaimana  cara mengendalikan  pergerakan  daripada  quadcopter  itu  sendiri  dengan  memberikan  masukan perintah melalui SMS (Short Message Sevice), berbasis mikrokontroller Arduino uno R3 dan modul GSM SIM 908. Komunikasi antara mikrokontroller dengan modul GSM SIM 908  menggunakan  perintah  yang  disebut  AT  Command,  format  standar  perintah  yang diawali  dengan  karakter  “AT”  (Atention).  AT  Command  adalah  perintah  yang  dapat diberikan  modem  GSM/CDMA  seperti  untuk  mengirim  dan  menerima  data  berbasis GSM/GPRS,  atau mengirim dan menerima SMS.

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 22 No. 2 Oktober 2023 Hal 197 - 206
Selanjutnya pesan yang diterima akan diproses oleh mikrokontroller sebelum dikirimkan ke  aktuator  sebagai  penggerak  mekanis,  untuk  menentukan  pergerakan  quadcopter  itu sendiri, sedangkan untuk menentukan jarak ketinggian menggunakan sensor ultrasonik. Secara umum dapat dilihat diagram blok sistem dibawah ini.
Gambar 3. Diagram Blok Sistem
Ketika SMS diterima dari telepon seluler maka SMS dibaca disimpan dan dikonversi sebagai data perintah kerja oleh mikrokontroler kemudian diteruskan menjadi keluaran untuk  menggerakan  actuator  sehingga  actuator  menggerakan  quadcopter  untuk  melakukan perintah kerja sesuai dengan masukan SMS yang diterima oleh GSM modul.
Gambar 4. Diagram Sirkuit Arduino Uno R3 dengan Modul GSM SIM908
Setelah  perancangan  hardware  selesai,  selanjutnya  adalah  perancangan  program. Perancangan  program  Modul  GSM  SIM908  pada  arduino  Uno  R3  untuk  pengendali quadcopter, dengan beberapa progam yang bisa dipanggil dengan format AT Command. Pemanggilan  program  modul  GSM  SIM908  ini  dibatasi  hanya  untuk  merima  SMS dengan kata yang ditentukan. Misalnya Naik, Maju, Mundur, Kanan, Kiri, dan Stop.

## 4. Hasil dan Pembahasan
Pengujian dilakukan dengan menghubungkan Modul GMS SIM908 dengan Arduino Uno R3 pada pin TX di Modul GSM dihubungkan dengan pin RX pada Arduino uno R3,
Firman Amir, Mardiansyah, Ariyawan Sunardi
dan pin TX di Arduino uno R3 dihubungkan pada pin RX pada Module GSM. Pengujian dengan  memberikan  respon  pada  modul  GSM  SIM908  dengan  meberikan  perintah  AT Command melalui komunikasi serial antara modul dengan laptop melalui serial monitor pada Arduino Uno R3.
Gambar 5. Hasil Pengujian Deteksi Modul GSM SIM908
Pada gambar di atas hasil pengujian terlihat bahwa modul GSM SIM908 dapat merespon untuk  penerimaan  SMS.  Kondisi  modul  GSM  SIM908  sudah  bekerja  dan  siap  untuk menerima SMS dengan menampilkan teks Waiting Command.
SMS  Naik  yang  dikirim  dari  telepon  seluler  ke  modul  GSM  SIM908  adalah  memanggil program  yang  telah  dimasukan  sebelumnya  akan  diproses  oleh  Arduino  Uno  dan dijadikan  sebagai  keluaran  atau  perintah  pada  Gyroscope  untuk  menggerakan  quadcopter terbang naik dan sesuai dengan ketinggian yang telah ditentukan.
Gambar 6. Hasil Pengujian Program Naik
Pada  saat  quadcopter  terbang  stabil  pada  ketinggian  yang  ditentukan,  modul  GSM akan  menunggu  SMS  masuk  untuk  perintah  selanjutnya.  Sebelum  SMS  selanjutnya diterima  maka  arduino  uno  akan  menghapus  SMS  yang  telah  diterima  dan  telah dieksekusi  isi  perintahnya.  Langkah  penghapusan  SMS  ini  dimaksudkan  agar  arduino
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 22 No. 2 Oktober 2023 Hal 197 - 206
uno  tidak  membaca  ulang  SMS  dan  mengurangi  terjadinya  full  memory  pada  arduino uno R3.
Gambar 7. Hasil Pengujian Program Maju
Gambar 8. Hasil Pengujian Program Kanan
Gambar 9. Hasil Pengujian Program Kiri

## Gambar 10. Hasil Pengujian Program Mundur
Pencacahan SMS adalah penguraian  atau pengubahan karakter  atau jenis data  yang dikirim  dan  yang  diterima  kedalam  bentuk  bilangan.  Pengubahan  katakter  atau  jenis bilangan  disebut  juga  dengan  konversi  bilangan.  Karena  bilangan  yang  dibutuhkan dalam pemabacaan program dalam komputer dan alat yang digunakan adalah bilangan biner, maka diperlukan langkah konversi bilangan. Konversi yang dilakukan adalah dari karakter ASCII (American Standard Code for Information Interchange) menjadi bilangan Hexadesimal  kemudian  dikonversi  lagi  menjadi  bilangan  Desimal  dan  dikonversi  lagi menjadi bilangan Biner.
Gambar 11. Hasil Pengujian Program Berhenti

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 22 No. 2 Oktober 2023 Hal 197 - 206

## Gambar 12. Rancangan Arduino Uno R3 dan  Modul GSM SIM908 pada Quadcoper
Dengan  mengacu  pada  tabel  konversi  maka  SMS  perintah  dengan  jenis  karakter ASCII  yang  diterima  oleh  modul  GSM  SIM  908  akan  dikonversi  menjadi  bilangan Hexadesimal  kemudian  dikonversi  lagi  menjadi  bilangan  Biner.  Langkah  tersebut  akan dilakukan oleh modul GSM SIM 908 secara otomatis.
Tabel 1. SMS perintah Karakter ASCII dan Output hasil SMS
ASCII Hexadesimal Biner Output Naik 4E61696B 0100 1110 0110 0001 0110 1001 0110 1011 Proses Naik Maju 4D616A75 0100 1101 0110 0001 0110 1010 0111 0101 Proses Maju Kanan 4B616E616E 0100 1011 0110 0001 0110 1110 0110 0001 0110 1110 Proses Kanan Kiri 4B697269 0100 1011 0110 1001 0111 0010 0110 1001 Proses Kiri Mundur 4D756E647572 0100 1101 0111 0101 0110 1110 0110 0100 0111 0101 0111 0010 Proses Mundur Stop 53746F70 d0101  0011  0111  0100 0110 1111 0111 0000 Stop

## 5. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  serta  berbagai  proses  pengujian  yang sudah berhasil maka proses perancangan quadcopter dengan sistem kendali SMS sudah dapat  berjalan  dimana  program  komunikasi  SMS  modul  GSM  menggunakan  karakter ASCII dan hasilnya quadcopter dapat diperintah menggunakan SMS Naik, Maju, Kanan, Kiri, dan Stop. Sinyal GSM mengganggu gelombang Frequensi pada gyroscope, sehingga perputaran  motor  tersendat  pada  saat  quadcopter  posisi  terbang  atau  pun  pada  saat
untuk  memulai  untuk  terbang.  Kecepatan  penerimaan  perintah  dari  SMS  pada  modul GSM yang terpasang pada quadcopter ditentukan oleh sinyal jaringan GSM.

## Daftar Pustaka
[1] I.  Mohd  Arrif,  W.  Kuntjoro,  M.  Razip  Abdullah  and  R.  E.  Mohd  Nasir,  "Dynamics and Simulation of Thrust Differential Based Quadcopter," 2020 IEEE 8th Conference on Systems, Process and Control (ICSPC), 2020, pp. 19-24, doi:
10.1109/ICSPC50992.2020.9305799.
[2] T.  Tothong,  J.  Samawi,  A.  Govalkar  and  K.  George,  "Brain-Computer  Interface  for Quadcopter  Morphology  Manipulation,"  2021  IEEE  International  Conference  on Electronics, Computing and Communication Technologies (CONECCT), 2021, pp. 1- 4, doi: 10.1109/CONECCT52877.2021.9622548.
[3] E.  Kavichai,  R.  Huang  and  S.  -W.  Woo,  "Quadcopter  Movement  Control  Using Image  Processing  Techniques,"  2019  16th  International  Conference  on  Electrical Engineering/Electronics,  Computer,  Telecommunications  and  Information  Technology (ECTI-CON), 2019, pp. 939-942, doi: 10.1109/ECTI-CON47248.2019.8955346.
[4] T.  Tothong,  J.  Samawi,  A.  Govalkar  and  K.  George,  "Morphing  Quadcopters:  A Comparison  Between  Proposed  and  Prominent  Foldable  Quadcopters,"  2020  11th IEEE  Annual  Information  Technology,  Electronics  and  Mobile  Communication Conference (IEMCON), 2020, pp. 0589-0596, doi: 10.1109/IEMCON51383.2020.9284895.
[5] M.  Ida,  H.  Nishikawa,  X.  Kong,  I.  Taniguchi  and  H.  Tomiyama,  "A  Quadcopters Flight Simulation Considering the Influence of Wind," 2020 International SoC Design Conference (ISOCC), 2020, pp. 334-335, doi: 10.1109/ISOCC50952.2020.9333107.
[6] T.  S.  Venkatasundarakumar,  R.  Suwathy,  T.  M.  Haripriya  and  M.  Venkatesan, "Motion  control  analysis  of  a  quadcopter  system  part  II  —  Modelling,"  2016  IEEE International  Conference  on  Computational  Intelligence  and  Computing  Research (ICCIC), 2016, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICCIC.2016.7919523.
[7] B. Sumantri, N. Tamami, Y. B. Nuraga and B. Kurniawan, "Development of a Low- Cost  Embedded  Flight  Controller  for  Quadcopter,"  2020  International  Electronics Symposium (IES), 2020, pp. 233-238, doi: 10.1109/IES50839.2020.9231564.
[8] G.  Gu  and  G.  Peng,  "The  survey  of  GSM  wireless  communication  system,"  2010 International Conference on Computer and  Information Application, 2010, pp. 121- 124, doi: 10.1109/ICCIA.2010.6141552.
[9] A. Hamdy, F. Digham, O. A. Nasr and H.  -A. M. Mourad, "Automatic detection of jammer interference in GSM networks," 2018 International Conference on Innovative Trends in Computer Engineering (ITCE), 2018, pp. 248-252, doi: 10.1109/ITCE.2018.8316633.
[10] B.  Zeng,  J.  Zhang,  L.  Chen  and  Y.  Wang,  "Self-balancing  car  based  on  ARDUINO UNO  R3,"  2018  IEEE  3rd  Advanced  Information  Technology,  Electronic  and
Automation Control Conference (IAEAC), 2018, pp. 1939-1943, doi:
10.1109/IAEAC.2018.8577775.
[11] G.  M.  Debele  and  X.  Qian,  "Automatic  Room  Temperature  Control  System  Using Arduino  UNO  R3  and  DHT11  Sensor,"  2020  17th  International  Computer Conference  on  Wavelet  Active  Media  Technology  and  Information  Processing (ICCWAMTIP), 2020, pp. 428-432, doi: 10.1109/ICCWAMTIP51612.2020.9317307.
[12] A.  Ghosh,  H.  Roy  and  S.  Dhar,  "Arduino  Quadcopter,"  2018  Fourth  International Conference  on  Research  in  Computational  Intelligence  and  Communication Networks (ICRCICN), 2018, pp. 280-283, doi: 10.1109/ICRCICN.2018.8718695.