Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   13 ,  No.   2 F eb r uar y   201 9 , pp.  4 75 ~484   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 2 .pp 4 75 - 484          475       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Wind  directi on senso b ased  on th er m al anemom ete r for   olfacto ry mobile  robot       Helm y Wi dya nt ar a Muha mmad  R i va i Djok P urw anto   Depa rtment  o E le c tri c al E ngin eering,   Inst it ut   T ek nologi   Sepu luh N opember  Suraba y a, I ndonesi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Sep   1 9 , 201 8   Re vised  N ov   2 0,   2018   Accepte Dec  4 , 2 018       wind  dire ct i on  sensor  has  bee implement ed  for  m an y   a ppli c at ions ,     such  as  navi g at i on,   wea the r ,   and   ai po ll uti on   m onit oring .   In  an   o dor  tra ck ing   s y stem,  th win play the   important   ro le   to  ca rr y   g as  from   it source .   The ref or e,   th pre ci se ,   low - cos t,   and  eff e ctive   wind  dire ct ion   sensor  is   req uire to  tr ac e   the   gas  sourc e .   In  thi stud y ,   a   n ew  design  of  wi nd  dire c ti on   sensor  has  bee n   deve lop ed  usin the rm al   ane m om et er  prin ci pl with  the  m ai component  of  the   p ositi ve   te m per at u re  coe f ficien t   the rm istor.    Thre e   an emom et ers  each  of   whic has  diff ere n d ire c ti ons  ar use as  i npu ts   for  the   neur al   ne twork  to  det ermine  the   direct ion   of  the   wind  aut om at ic a l l y .   The   expe r iment al   r esult show   t hat   the   w ind  sen sor  s y stem  is  ab le   to  d et e ct  twel ve  wind  dir e ct ions.  m obil e   robot  equi pped  with  thi sensor  s y stem  can   navi ga te   to  wind  so urc in   the  open   ai r   with  a   succ ess  rat e   of  80% .     Thi s y stem  is  expe cted  to  inc r e ase   the   succ ess  rat of  th olfac tor y   m obile  robot  in   sea r chi n for  d ange rous l ea king   gas  in  th e   open ai r .   Ke yw or ds:   Neural  netw ork   Olfacto ry m ob il e rob ot   Ther m al  an em om et er   W i nd  directi on  sen s or   Copyright   ©   201 9   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in Aut h or :   Muh am m ad  Riv ai   Dep a rtm ent o f El ect rical  En gi neer i ng,    In sti tut Te knol og Sepulu h N op em ber   Surab ay a, Indo nesia .   Em a il m uh a m m ad_ ri vai@ee. it s.ac.id       1.   INTROD U CTION     The  m easur e m ents  of   wind  directi on  a re  com m on ly   us e in  we at her   m on it ori ng   sta ti ons ,     nav i gation  syst e m s,  an ai r   poll ution  syst e m s   [1,   2] T his  data  is   re qu i red  in  m any  ar eas,  s uch  as  a viati on,   sh ip ping,   ag ric ultur e et c.   I po ll utio syst em s,  the   wind  directi on  is  use for  analy sis  of   the  sp rea of   ai r   po ll uta nts   [3,   4] especial ly   in  industrial   area  with  neig hbori ng  reside nc e. W in di recti on   is  al so   use as   aux il ia ry  de vic to  m ake  the  ta keo f pro ce ss  of   Un m anned  Ae rial   Vehi cl (U A V)   s m oo ther   [ 5] and   as  a   nav i gation sy stem  o n o dor  tra ckin g rob ot   [ 6]   In   the  od or   tra ckin rob ot,  th wind   play ro le   to  carry   the  od or  fro m   i ts  so ur ce   [ 3].  The  odor   m ov es f ro m  th e so urce occur s b y adv ect io and   diffusio a ssist ed  by the w in d.  Th odor p lum e sp reads t fill  the  spa ce  f ollo wing  the   wi nd  directi on  as  il lustrate in  Fig ur [ 7].  Se ve ral  m et ho ds   of   odor  pl um trackin hav bee te ste an com pared  it perform ance  by  pre vious  resea rc her s .   Li  et   al   con cl ud e that   the  z igzag   m et ho was  ef fici ent  only   if  the  r obot  m ov es  faster  tha the  odor  pl ume   or   ai flo w.   The   upwind  m et ho cou l be  bette r   if  the  ro bot  m ov e slow e th an  the  odor  pl um [ 3 ] Ho w ever,  the  pr e vi ou pro po se m et ho has  no t been   s uccess fu in  tr a ci ng   t he  odor pl um in  open  a ir   an in  tu rbul ent  wind  c ondi ti on s . Unstable   wind  conditi ons  cau se  the  dire ct io of  s pr ea ding  the  odor  plu m is  change d,   t his  cause the  rob ot  to  lose  tr ackin of   t he  od or   plum e.  Ther e fore,   the  searc for   the  od or   s our ce  is  unsu cces sfu or   ta kes  long  ti m to  find   t he   odor  pl um e.   Alexa nd e et   al   con si der e the  wi nd   dire ct ion   in  his  m et ho for  tr ackin odor  pl um in  tur bu le nce  c onditi on  [ 8 ] T he  trackin s ucce ss  rate  i ncr ease to 8 0%   in   the   sim ulatio n.   T hi resu lt   em ph a siz es   that  the  pr es en of  wi nd  direc ti on   se nsor   is  necessa ry  f or  odor  plu m trackin in   real  pl an ts.   By   knowing  th e   wind  di recti on,  the  trac king  process  ca be   accom plished  faster  a nd   eas ie to  fin t he   gas  s ource I this  stud y,  we  pro pose  wind  dir ect ion   se ns or  usi ng   an  om nid irect ion al   t her m al   anem o m et er .   T his  sen sor  s yst e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   2 Fe bru ary 2 019   :   475     484   476   is  exp ect e to   be  im ple m ented  in  var io us   un m ann e de vi ces,  su c as  odor  tracki ng   rob ot  or   gas  l eakag e   fin der   r obot   [ 9,   10] , fo ei ther   sing le   [11]  or   s war m  ty pe  rob ots   [12 - 14] .           Figure  1.   The   odor  plu m e d ispersi on       2.   RESEA R CH MET HO D     2 . 1.       Ther m al  A nem ome ter   An em om e te is  de vice  to   m easur the   w ind   s pee d.   Ba s ed  on  it w ork ing   pr i nciple,   there  are  t w ty pes  of  this  dev ic e,   i.e.  ve locit and   pr e ssu re   anem ome te rs.   H owev e r,   the  vel ocity   anem o m et er  i m or e   com m on ly   us ed  in  m any  appl ic at ion s.  T herm al   ane m o m eter   is  ty pe  of  velocit anem om et er  that  con ve rts   wind  s peed  to  tem per at ur ch ang e s.  In  this  m et ho d,  w he the  ai is  passi ng  thr ough  t he   wire  or  tra nsd ucer’s   su r face,   it   will   in du ce   the   co oling  ef fect  [15] T he  dif fer e nt  m agn it ud e   of  the   te m per at ur is   the c onve rte into  wind  spe e d.   T her m al   ane m o m et er  has  hig f reque ncy  respo ns an good  sp at ia res olu ti on  com pared  to   the o t her m et h od s . T he refor e ,  it  is b r oa dly u sed for t urbu le nt w i nd  analy si s .   The  therm al   anem o m et er  i sh own  in  F igure  2.   Ge ne rall y,  the  core  el e m ent  of   the  therm a l   anem o m et er  is   thin  wire  know as  ho wire  or   t ransduce s uc as   therm ist or resist ive  te m p erature   detect or s   (RT D) ,   et c.  The   therm al   anem o m et er  has  ge ne r al   w orki ng  pri nciple  i.e .,  w hen  the   tran sducer   i s   su ppli ed  by  a el ect rical   cu rr e nt,  it   will   gen e rate  the  i nter nal  heati ng  w hich  e qual to  it su r rou nd i ngs    [16,   17] T he  a m ou nt  of   i nput  powe is  e qu al   to  t he  lo st  power   a ff ec te by  the  c onvecti ve  heat  tran s fer  expresse as:     2 = . ( )                 (1)     W he re  I   is  the  inp ut  cu rr e nt,   R w   is   the  resist ance  of   the  t ran s ducer h   is  the  heat  trans fer   coe ff ic ie nt  of   the  trans du ce r A is  the  trans duc er’ s urface  a r ea,  T is  the  trans du ce te m p eratur e T f   is  the  te m per at ur e   in  the   ai r,  a nd  R is t he fu nctio n of  t e m per at ure  deri ved  a s:     =  [ 1 + α   (  ) ]               (2)     W he re    is  the   coeffic ie nt  of  therm al   resist a nce,  T Ref   is  the   ref e ren ce  te m per at ur e a nd   R R ef  is  the  resist ance   at   the  ref e ren ce  t e m per at ure  [18 ] A ccordin to  King' la w the  heat  trans fe r   coeffic ie nt  sym bo li zed  by  h   is  the  functi on  of   flui d velocit V f wh e rein   a b , a nd  c   a re th e  coe ff ic ie nt  ac hie ved  f ro m  the c al ibrati on ( c   0.5).       = + .                   (3)     By  co m bin ing   the equat io n (1), (2 ), an d (3),   we  ca el im ina te   h .     + . =   2 ( )     =   2  [ 1 +   (  ) ] ( )                 (4)     Ther e f or e,  the   fluid vel ocity  can be  wr it te a s:     = { [ 2  [ 1 +   (  ) ] ( ) ] / } 1 /             (5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Wi nd d ire ct io n sens or   base d on ther m al ane mometer f or   olfactory  m ob il ro bot  ( Hel my W idya nta r a )   477       Figure  2 .   The r m al  an em o m e t er: (a the  workin g pr i nciple,  (b) W i nd Re vP sens or, a nd    (c)  c ha racteri sti c o f  the  Win d R evP  se nsor       2 . 2 .     Win d Tu nnel   The  wind  t unne is  us e t m ini m iz the  eff ect of  tu rbulence,   to   m ain ta in  th sta bl ai rf lo w,  a nd  al so   to  pr oduc the  hom og en eous  ai rf l ow   [ 19,   20] .   T he  wind  tu nn el   is   app li ed  t ac hieve  the  wind   sens or   char act e risti cs,  an al s to   ve rify  the   ex per i m ental   resu lt s.   The   desi gn  of  the  wind  t unne is  show i Figur e   3 T he  wind  t unne us e in   th is  exp e rim ent  consi sts  of  a   c ham ber   with  t he  siz es  of  15c m   18 cm   18cm It  has  the  e ntry  a nd   t he  e xit  ho l e s   with  the  sa m dia m et er  of   18  cm Ther e   are  six  t hin   fins  instal le at   the  exit   ho le   to  m ini m i ze   the  tur bule nc eff ect F urt her m or e,  th di ff use of   plasti straw  locat e at   the  ent ry  channe l   has  the   le ngth  of   15  cm   and   diam e te of  0. cm The  ai com ing   from   t he  ou tsi de   al re ady  recti fied   by   the   diffuse is  tran sp ort ed  t the  te sti ng   area   with  the  siz of  0.6m   0. 4m   0. 4m In   this  stu dy the  wi nd   t unne l   op e rates   from   0.5 to 7  m ph , wit the  volt ag e   sup ply   is va ried fr om  7 .5   vo lt s to  24  volt s.           Figure  3 .   The   desig n of wi nd tunnel       2 . 3 .     Win Direction  Sens or   This  stu dy  us e therm al  anem o m et er  based  wind   s pee se ns or  of  W i nd   Re vP   pro duce by  Mo dern   Dev ic e.   It   ap pl ie posit ive   te m per at ur coeffic ie nt  (PTC the rm ist or   as   the   tran s du ce t m easur e   the  coo li ng  e ff ect   cause by  the  ai passing  th r ough  the  tra nsdu ce r’s  surface It  is  able  to  m easur t he  wi nd  sp ee from  0  to 150  m ph  [ 2 1],  with  the acc ur acy   of 0.5  m ph  [2 2]. F urt he rm or e, the  relat io nship  b et wee t he v oltage   and tem per at ure can  be  e xpres sed  as:      = +  +                 (6)     wh e re  T   is  a m bient  tem per at ur ( C),    is  wind  sp ee (m s - 1 ),   an a,  b,   c,  are  co ns ta nts.  T he  tra nsp os of   wind s pee ca n be  wr it te as:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   2 Fe bru ary 2 019   :   475     484   478   = { (   ) } 1 /                 (7)     The  outp ut  sig nal  of  t he  Wi nd  Re vP   is  t he c onve rted   into  dig it al   data  us i ng  A nalo to   Digital   Converte ( A DC)  of   the  m i cro c ontrolle r The  c har act eri sti data  of   th W in Re vP   assessed  by  th wind   tunnel  can  be  seen  in  Fi gure   2( c ).   It  s hows   that  the  wind   sens or   pro vide the  dif fer e nt   respo ns e f or  each   sens or   to  the  wind  directi on This  data  is  per f orm ed  us ing   wi nd   s peed   of   1.5,  3,   an m ph  with   norm al iz a ti on   expresse as:      = (  ) (   )                 (8)     Accor ding  to  e xp e rim ental   resu lt the  wind  sens or   has   the  hig hest  ou t pu at   the  di recti on  of   0   a nd   the  lo west  out pu at   t he  di re ct ion   of   90 ,   a nd  27 0 Me a nwhile f or  the   opposit di re ct ion   s uch  as  0   a nd  180 the  wind  sen sor  pr ov i des  sim i la outpu t.  T her e f ore,  to  obta in  th pr eci se  wind   directi on  m od el ing,     an  a d va nce m et hod  a nd app r opriat e sen sor  placem ent are  require d.   Accor ding  to  t he  sen sor  cha r act erist ic the  wind  sen sor  ha good  se nsi ti vity   in  the  m easur em ent  ang le   of  60 I orde to  rec ognize  12  wi nd   directi ons,  the  config ur at io of   th ree  sens ors  def ine with  A,   B,  and   s houl be  locat e at   0 12 0 a nd  240 resp ect i ve ly The  se ns or  config ur at io i show in  Fig ur 4.   The  sm al siz of   a nem o m et ers  are  r eq uire f or   m ob il r obot   app li cat ions  s uch  as  s war m   ro boti cs.  Accor ding   to  the  m echani cal   design if   the  base  diam et er  of   the  wi nd   directi on  sens or   is  sm a ller  than  20  cm it   wil l   gen e rate t he  si m il ar r esp on se s due t the  shor distance.   The  sc hem at ic  la yout  of  the  wind  di recti on  sens or   s how in  Fig ur 4( a )   us es  the  om nid irect io nal  m et ho a pply ing   t he  ac r yl ic   m at erial   with  thick ness  of   0.5  cm Figure  4(b)   prese nts  the  m echan ic al   desig of   t he  wi nd   di recti on   se nsor .   Each  se nsor  i co nn ect e to   the  m ic ro con t ro ll er.  The  dat retrieval  pro cess  is   cond ucted   us i ng  the   wi nd  tunnel  at   t he  w ind   sp ee of  1.5  m ph,  m ph a nd  m ph  for  t he  s pecifi wi nd  directi ons  by rotat ing  t he  se nsor  ev e ry  30 .           Figure  4.  W i nd d irect io se nsor:  (a) t he  sc he m at ic  lay ou t, and (b)  the m echan ic al   desig n       2 . 4 .     Neur al  Net w or fo r   Wind  Directio n Predicti on   In   this  stu dy,  Mult Lay er  Perce ptron  (M LP)  ne ural   net work   al gorith m   is  app li ed  t predict   the   wind  directi on.   The  MLP  is  per ce ptr on   m od el   dev el oped  by  Rosenbla tt in  [23].  P er cept ron  m od el   is  us ed  to  so lv e   li nea pr ob le m on ly wh e reas  MLP   can  be  use to  accom plish  com plex  probl e m s The  MLP  is  per ce ptr on  that   has  t he  ad diti on al   la ye rs  bet ween  the  in put   la ye an the  ou t pu la ye know as  t he  hi dd e la ye r.   The  a rc hitec ture  of   M LP  net work   use in  this  st udy  can  be  see in  Fig ur 5.   T he  in pu la ye node s   denoted  by  X1,  X2,  an X3   ob ta in  data  fro m   wind   sp ee sensors  A,   B,   and   C,  respec ti vely nu m ber   of  twenty  n e uro ns i the  h i dden  lay er ar us e t im pr ove the   netw ork per f orm ance as a pat te rn ide ntifie r.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Wi nd d ire ct io n sens or   base d on ther m al ane mometer f or   olfactory  m ob il ro bot  ( Hel my W idya nta r a )   479       Figure  5. The  a rch it ect ure  of   ne ur al   netw ork       The  f our  neur on i t he  ou t pu la ye re pre sent  the  twel ve   wind  directi on s T he  act iv at ion   f unct ion  us e in  this  stud is  the  bina ry  sigm oid   fu nction  [23,   24] Ba ckpropa ga ti on   is  le arn ing   al go rithm   f or   the   arti fici al   neura netw ork  to   obta in  proper  w ei gh ts  betwee the  ne uro ns   [ 25 ] I this  m et hod,   t he  weig hts  of  the  hi dd e a nd   outp ut  la ye rs  are  up dated   it erati vely   durin the  le ar ning  proces [ 26] T he  back  pro pa gation  al gorithm   con s ist of   a dvance fee f orward   com pu ta ti on   a nd  bac pro pa gation.  T he  fee f orwa rd  in  hi dd e la ye r   is ex pr es sed by:     ij ij i oj j x w w n et Z 3 1                 (9)     wh e re  i   is  the  i - th  node  ( i = 1, . . ,3)  at   the  inp ut   la ye r,   j   is  the  j - th  ne uro ( j =1 ,2 , …, 20)  at   the  hid de la ye r,   x ij   is   the  in pu value   of   node  i   t th hidde ne uro n   j w oj   is  the  bi as  of   t he  hi dden  la ye r,   w ij   is  the  wei gh betwee the in pu node   and the  hi dd e n neur on   j   The o utput o e ach  neur on is a act ivati on  functi on exp ress ed  as:     n et e n et Z f Z j Z j j 1 1 ) (               (10)     The  cal c ulati on   process  is the a pp li ed  to  th outp ut lay er  expresse as:     jk j k j Ok k v z v n e t y 1                 (11)     The  val ue  of  v ok   is  the  bias  at   t he  outp ut  la ye r,   z is  the  ou t put  of   each  ne uro in  the  hidde la ye r,   and   v jk   is  the   weig hts  betwe en hid den n e ur on  an t he out pu neur on  k   ( k=1,2,…, 4).     k Y n e t k k e Y n et f y 1 1 ) (               (12)     The wei ght c orrecti on b et wee the  h i dd e n an the  outp ut la ye rs  is e xpress ed  as:     n e t Z f Y T j k k k ' ) (   j k jk z v                    (13)     wh e re    is  le arn i ng   rate.  Me anwhil e,  the  weig ht  correct ion   betwee the  in pu a nd   t he  hi dd e la ye rs  is   expresse as:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   2 Fe bru ary 2 019   :   475     484   480   n e t Z f n e t j j j '   i j ij x w                    (14)     The u pd at of  weig hts a nd b i as are  giv e n by  the  fo ll owin g equ at io n:     jk jk jk v v v   ij ij ij w w w                   (15)     The  weig hts  and   biases  gen e rated  in  t he  le arn i ng   process   are  the us e for  the  neural   netw ork  arc hi te ct ure   i m ple m ented  on the  m ic ro cont ro ll er.       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS     3.1.      The  A n al ys is o f the  Wind  Directio Senso r   Characte rizat io a nd  te sti ng   of   t he  wind  directi on  sen sor  are  perform ed  inside  t he  wi nd  tu nnel   a s   sh ow in  Fig ure  6( a ).   Test on   the  ho m ogeneit of   the  wind  directi on   fo rm ed  in  the  tun nel  ne ed   to  be   accom plished The  te st  is  c ondu ct e by  tur ni ng  the   fan  at   2. 700  rp m   and  m easur i ng  the  wi nd  sp ee at   vari ou s   distances  insi de   the  tun ne l.  F igure  6(b sho ws  that  the  res pons of   wi nd  sp eed  in  the  wind  tunnel  is  alm os t   ho m og e neous .   The  c onfi gurati on   of  the   th re sens ors  pr es ents  the   pe rfo r m ance  res ult  a sho wn  in  Figure  7.  T he   sens or   has  a   good  re spo nse   with  the   wi nd  c om ing   from   the  di recti on   of   0   a nd  180 The  sens or  B   has  a   good  norm al izati on   sc or e   wit the  wind  c om ing   f ro m   the  directi on  of   120   a nd   300 Me anwhil e,  se ns or  C   has  good  res pons wit the   wind   c om ing   from   the  directi on   of  60   a nd   240 .   The  dire ct ivit patte rn   of   the   wind se nsor  is  about  60 .           Figure  6.  The  c har act erizat io n an te sti ng  of  W i nd  directi on  sen s or :  ( a ) wind t unnel,  and    (b) ho m og e neity  o f  the  wind i ns ide  the t unne l           Figu re  7.  The   directi vity   patte rn  of the  w i nd sen s or   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Wi nd d ire ct io n sens or   base d on ther m al ane mometer f or   olfactory  m ob il ro bot  ( Hel my W idya nta r a )   481   At  the  wind  dir ect ion   wh ic ha opposit di r ect ion   of   t he  W i nd  Se nsor  Re P,   f or   i ns t ance,  t he  wind  com ing   from   the  directi on  of  0   ge ne rates  t he  diff e re nt  no rm alizat ion   sc or e   of  0.30  to   the  di recti on  of  180 This  di ff e ren r esult  occ ur be cause  the  posit ion   of   t he  the r m ist or   sign i ficantl influ e nce the  am ou nt  of  wi nd  stream   to  reach  the  therm ist or   su r face.  I th wind   stream   highly   reaches  the  su r face,  it   will   gen erate  faster   heat  release   from   the  therm i stor . The  norm al iz ed  res ponse of  the  wind  se nsor  a re  sh ow in   Fig ur 8.     This  in dicat es  that  the  r esp on se  patte r of   t he   sens or  ar ray  is  infl uen ce by   the  ai rf l ow  c om ing   from   diff e ren directi ons.  Ea ch  wi nd  direct ion   will   produ ce  sp eci fic  sens or   patte r n;   there fore,  it   can  be   us e f or   t he   trai ning  proces s of the  n e ural   netw ork  t o pr e dict t he win d d irect ion .   In   th trai ning   ph ase this  ne twork  is  fe vecto pair  consi sti ng   of   s ens or   patte rn s   and   ta r get s   represe nting   t welve  wi nd   dir ect ion s.  Eac directi on  co ns i sts  of   te sens or   pa tt ern s Th nu m ber   of   it erati ons   in  this  ph a se  is  set   at   10 ,00 epo c hs as  s how in  Fig ure   9.   The  te sti ng   ph ase  of   wind  directi on  se nsor  is   cond ucted  to  a ssess  it per f orm ance.  Test   of  the  sensor  m o du le   us i ng  wind  tunnel  is  perform ed  fo tw el ve   wind  directi ons  with  sp ee of  0 . -   m ph .   The  ex pe rim e ntal  resu lt   of  th wind  directi on  sen sor  on  the   wind   tunnel i pr ese nted  i Ta ble  1. It s hows  that t he  acc ur acy   of  the w i nd se ns or is  91.6%.           Figure  8. The  re spon ses  of t he  w in s en s ors           Figure  9. The  e rror val ues dur ing  t he  trai ning  phase   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   2 Fe bru ary 2 019   :   475     484   482   Table  1 .   T he   M easu rem ent R esult  of  the   W i nd  D irect io S e nsor   in t he   W in T un nel   W in d  Dir e ctio n     30°   60°   90°   120°   150°   180°   210°   240°   270°   300°   330°   Su ccess rate  ( %)   100   100   70   100   100   100   60   100   100   100   70   100   Av erage of  Succes s rate (%)   9 1 .66       3.2.      The  Perf orm an ce  of th e Olf actory  M ob il e Rob ot E quipped  wi th   Wind  Directio n S ens or   Test ing   t he  se ns or  m od ule  i the  open  ai r   beco m es  an  e xciti ng   c halle nge.  In   t his  cas e,  the  se nsor   m od ule  is  i m plem ented  in  an  olfacto ry  m ob il rob ot   to  fin the   wind  s ource Fig ur 10  sh ow s   i m ple m entat io of  the  wi nd  directi on  sen s or   on   t he  m ob il ro bot  an it trackin al gorithm   fo s econd - sam pling   tim e.   The  m ob il robo is  te ste w it sever al   hea ding  an gles.   P erfor m ance  te st  on   the  m ob il robot   in  trackin the   wind   s ource  was  accom plished   by  blowin the  wind  us i ng   a el ect rical   fan as  sho wn   in   Figure  11.  T he   r obot  m ov es  wh il keep  try ing  to  t race  the   wind  t ow a r t he  fan,  as  sho wn  in  Fig ur e   12.  Th e   exp e rim ent al   resu lt   of  this   r obot  is   sho wn  in  Ta ble  2.   T he   su ccess   rate  of  the   r obot  to   f ind   t he  s ource  of   wi nd   with  head i ng a ng le s  of  45 , 0 , a nd  - 45   is  77. 5%, 8 7.5%,  a nd 75% , r e sp ec ti vely .           Figure  10. T he  i m ple m entat ion   of w i nd d irec ti on  se nsor:  (a) m ob il robo t e qu i pp e d wit t he win d direct ion  sens or ,  a nd (b) t he ro bot’s tra ckin al go rith m           Figure  11. Wi nd s ource  searc hing  by the  olf act or y m ob il e r obot       Table  2 .   T he   S uccess Rat of  the  Ro bot  to  Find  the  Sou rce  of  W i nd   Orientatio n   Distan ce ( c m )   Av erage   Total   25     50     75     100     Av erage     45°   100%   80%   70%   60%   7 7 .5%       100%   100%   80%   70%   8 7 .5%   80%   - 45°   100%   80%   70%   50%   7 5 .0%       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Wi nd d ire ct io n sens or   base d on ther m al ane mometer f or   olfactory  m ob il ro bot  ( Hel my W idya nta r a )   483       Figure  12. T he  robot tra j ect or y i searc h o f win s ource       4.   CONCL US I O N   In   t his  stu dy,  we  hav e   de vel op e a   wi nd   di recti on  sens or  us in the rm al   anem o m et er  pri nciple  with   the  m ai co m pone nt  of   the  po sit ive  te m per at ur c oeffici ent  therm ist or Thr ee  anem ome te rs  each  of  wh ic hav dif fer e nt  directi ons  of  120   are  us e a inputs  f or   t he   neural  net work   t determ ine  the  directi on   of   t he  wind  aut om at i cal ly The  ex pe rim ental   resu lt sh ow  that  t he   wind  se ns or  syst e m   is  able  to  rec ognize   t welve  wind  directi on with  the  accu racy  of   91. 6% .   A olfa ct or y   m ob il ro bo e qu i pp e with  t his  sens or   syst e m   ca n   nav i gate to  a  w ind   source   in t he op e ai with a  su cces s r at e of  80 % .       ACKN OWLE DGE MENTS     This  researc was  ca rr ie ou with  fina ncia ai s upport   f ro m   Lem bag Penelit ia dan  Pengab dian  Kep a da  Ma sya rak at   (L PPM Insti tut  Teknolo gi  Sepulu Nopem ber   (ITS)  S ur a baya,   and   the  Mi ni stry  of  Re search , Tec hnology a nd Hi gh e E du cat i on  of the Re publ ic  o f Ind on e sia  (Kem enr ist ekd ikti  RI ).       REFERE NCE   [1]   Babu  SD ,   Acha rj y AS ,   Alam  S .   Design  And  Constr uct ion  of  Mic rocontroller  Based  Wind  S pe ed  And  Direc t io Monit oring S yst em .   In   Strategi c Te chno log y .   Co x' s Ba za r .   2014 : 284 - 288.   [2]   Kim   KH ,   Le SB ,   Dae kwangW oo ,   Bae  GN .   Infl uenc of   W ind  Dire ction  And  Speed  on  The   T ra nsport  of  Parti c l e - bound  PA Hs   in  Roadwa y   Env i ronm ent .   At mos pheric   Pol lu ti on   Re search .   2015;   6(6):  1024 - 1034 .   [3]   Li   JG ,   Yang  J,  Cui  SG ,   Geng  LH .   Speed  Li m it a tion  of  Mobile   Robot  and  Meth odolog y   of  Tr ac i ng  Odor  Plu m in  Airflow  Envi ron m ent s.  Jounal E l sev ie Proce d ia Engi ne ering .   20 11;  15:   1014 - 10 45.   [4]   Akin y emi  ML ,   Emete re   ME,   A kinwum SA .   Dy nami cs  of  W ind  Strengt and  W ind  Dire ction  on  Air  Pollut ion   Dispersion.   Asia Journal  o f App li ed   Scienc es .   20 16;  4(2):   422 - 42 9.   [5]   Rahi m MR,  Haji gh ase m S,  Sanae D.  Desi gning  and  Sim ula ti on  for  V er ti c al   Moving  C ontrol   of  UA V.  Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ri c al  and  Comput er  Engi n ee ring   ( IJE CE) .   2013;   3(5 ):  651 - 659.   [6]   Riva i,  Rend yans y ah ,   Purw a nto.   Impl eme ntation  of  Fuzzy  Logic  Control  In  Ro bot  Arm  For  Sea rching  Locati o n   of  Gas   Leak .   Int ern ational Sem ina on  Intelli g en t   Te chno log y   a nd  Its  Applicati on .   Suraba y a. 2015:  69 - 74.   [7]   K.  Harri ngton ,   N.  Daniel,  R.   Gurka,   A.   Hara ri,   G. Z. A .   L iberzon.   Moth - Insp ire Nav iga t ion   Algorit hm   in   Turbul en Odor  Plum From   Puls at ing   Source .   PLOS ONE ,   201 8;  13(6):   1 - 18.   [8]   Abus al oua  A,   Sheli q   R.   Dispersio Models  of   At m ospheric   Air  P oll uta n ts.  Uni ve r sity   Bul l et in .   201 6;  18(3):   56 - 79.   [9]   Zha ng  T,   Li   H ,   W ang  S.  Inv erse l y   Tracki ng   Indoor  Airbor ne  Parti cles  to  Loc ate  The ir  Rel e ase   Source s.  At mos pheric   En vi ronm ent .   2012 55(3):   328 - 338.   [10]   Lu  TF.   Indoor  Odour  Source   Loc alisati on  Us ing  Robot:   Init ial  Loc a ti on  and  Surge  Distanc Ma tt er .   Robot i cs  and  Aut onomous   Sys te ms .   2013;   61:   637 - 647.   [11]   Voges  N,  Chaff i ol  A,  Lu ca P,  Marti ne D.  Re a ct iv Sear chi ng  and  Infota x is  in  Odor  Source   Lo ca l iz a ti on .   PLO Computati onal Bi ology .   2014 1 0(10):  1 - 14.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   13 , N o.   2 Fe bru ary 2 019   :   475     484   484   [12]   Zha ng  J,  Gong  D,  Zha ng  Y.  Nichi ng  PS Ba sed  Multi   Robot  Coopera ti on  M et hod  for  Loc a lizing  Odor  Source s.  Neurocomputi ng .   2013;   123:   308 - 317.   [13]   Jatmiko  W ,   Jova F.  Robots  Im ple m ent a ti on  For  Odor  Source   Lo ca l iz a ti o Us ing  PS Algorit hm .   World  Sci en ti f ic  and  Engi n ee ring   Ac ad emy   and   S oci e ty .   2011;   4(1 0):  115 - 125.   [14]   Ta Y,   Zh eng Z. Re sea r ch  Adva nce   in  Sw arm R oboti cs.   Def enc e   Technol og y .   20 13;  9(1):   18 - 39.   [15]   Chen  B,   Zhu  YQ ,   Yi  Z,   Qin  M,  Huang  QA .   Tem per at ure   Eff ects  on  the   W ind  Dire ction.   Senso rs .   2015;  15(12):  29871 29881.   [16]   Hultmark  M,  Sm it AJ .   Te m p era tur Corre c tions   for  Constant   Te m per a ture  and  Constant   Curre nt  Hot  W ire   Anem om et ers.   Me asur eme nt  S c ie nc And   Techn ology .   2010;   21: 1 - 4.   [17]   Zhu  Y,  Chen  B ,   Qin  M,  Huang   QA .   Micromac hine Th er m al   W ind  Sensors   Revi ew.   I EE In te rnet  o Things   Journal .   2014;  1(3):   216 - 232.   [18]   Kham shah  N,  A bdal l AN ,   Koh  SP ,   Rashag  HF .   Iss ues  and  Te mpe rat ur Com pensa ti on  Techni q ues  for  Hot  W ire   The rm al   Flow   Senso r:  A Review .   Int ernati onal   J ournal  of the   Ph ysic al   Scienc es .   2011;  6(14):   327 0 - 3278.   [19]   Kam iński  Z,   Cz y ż   Z.   The   Ch aract er isti cs  of  Th Opera ti ng  Par a m et ers  of  The   V ert i ca Axis  W in Turbi ne  For  T he   Sele c te W ind   Speed.  Ad vances in Sc i ence  and   Te chnol ogy   Re s ea rch  Journal .   2017 11(1):   58 - 65.   [20]   Yong  TH,   Dol  SS .   Design  and  D eve lopment  o L ow - Cost  W ind  Tunne for  Educ a t iona Purpos e.  M ate rials  Sc ie nc e   and  Engi n ee ring .   2015;   78:   1 - 11.   [21]   Garve y   L,   Hass an  L,   Nicho ls  K,  Paquin  A.  Equ ine   Lung  Func t i on  Testing  Dev i ce .   In  No rth ea st   Bioe ngineeri ng  Confer ence. Phil ade lph ia .   2017.   [22]   Prohask y   D,   W at kins  S.   Low   C ost  Hot - element   Ane mom et ry   V erses  the   TFI   C obra .   In  19th   A ustral asi an  Fluid   M ec hanics Conf ere nc e. Me lbour ne.   2014 260 - 26 3.   [23]   Pancha G ,   Gan at ra  A ,   Kos ta   Y P,  Panchal  D.  B eha viour  An aly s is  of  Multi l a y er   Perc ept rons  wi th   Multi pl Hidde n   Neurons a nd  Hi dden  L a y ers.  Int ernati onal   Journ al  of   Computer  Theory  and  Eng i nee ring .   2011;   3 (2):  332 - 337 .   [24]   M Riva i,   F Budi m an,   D Purwanto,   J Sim amor a.   Mea Freshness   Ide nti f ic a ti on  S y stem Us ing  Gas  Sensor Arra y   And   Color  Sensor  In   Conjunc t ion  W it Neura l   Network  Pat te rn  Rec ognition .   Jo urnal  of  Theore ti cal  and  Appl i e d   Information  Tec hnology .   2018,   9 (12):  3861 - 387 2.   [25]   Riva i,   Arif in,   EI   Agus ti n.   Mix e Vapour  I dent ification  Us i ng  Parti ti on   Col umn - QCMs   And  Arti ficia Neura l   Net work .   Inte r nat ion al   Conf er enc e   on  Infor m at ion,   Com m unic a ti on  T ec h nolog y   and  S y stem.  Sur abaya.    2016:  172 - 177.   [26]   Rao  CS .   Design   of  Artif ic i al  Int el li g ent  Controll er  for   Autom at i Gen er ation  Co ntrol   of   Two  Ar ea   H y droth erma S y stem.  In te rnat ional   Journal  of   El e ct rica and   C omputer  Engi n e ering .   2012 2(2) 183 - 190.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.