Identifikasi dan Rancang Bangun Sistem Kendali Kendaraan Sprayer Tanpa Awak Berbasis Jaringan
Penelitian ini dirancang sistem kendali untuk sprayer berbasis jaringan dengan penambahan kamera sebagai pemonitor pergerakan model sprayer. Perbedaan model dan model adalah model merupakan model awal (model asli) yang menjadi contoh. Sementara model adalah barang tiruan yang kecil dengan bentuk (rupa yang persis) seperti yang ditiru tetapi memiliki skala tertentu dalam aplikasi dari aslinya.
Sistem kontrol berbasis jaringan adalah salah satu antar muka utama yang disediakan melalui halaman web yang bisa diakses dari web browser jaringan standar (Tom 2002). Penggunaan kontrol berbasis jaringan dilakukan dengan membuat server jaringanyang terhubung dengan program kontrol. Server jaringan adalah suatu program yang menggunakan model client/server dan World Wide
Web’s Hypertext Transfer Protocol (HTTP), yang menyajikan berkas dalam bentuk halaman web kepada pengguna web (Rouse 2007). Gambar 18(a) menunjukan kendaraan sebelum modifikasi dan Gambar 18(b) menunjukkan setelah modifikasi.
Gambar 18 Model sebelum dan sesudah dimodifikasi (a) Model sebelum modifikasi (b) Model setelah dimodifikasi
Kalibrasi Sensor
Hasil pengujian hubungan antara pembacaan sensor sudut kemudi dengan sudut belok kemudi dapat dilihat pada Gambar 19. Gambar 19 menjelaskan bahwa hubungan nilai pembacaan ADC dengan sudut kemudi hasil diperoleh koefisien
b a
15 determinasi (R2) yang hampir mendekati 1 dengan menggunakan persamaan linier. Sudut kamera selama proses pengujian dapat dilihat pada Gambar 23.
Gambar 19 Grafik hubungan nilai ADC dengan sudut kemudi
Uji Kinerja Sistem Kendali
Pengujian berikutnya adalah pengujian radius putar. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berapa radius putar untuk masing-masing arah belok. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali untuk setiap arah belok. Pengujian pertama belok kanan diperoleh nilai radius sebesar 211 cm untuk pengukuran pertama, 212.5 cm pengukuran kedua dan pengukuran ketiga sebesar 213 cm. Hasil pengujian kedua diperoleh nilai 211 cm untuk pengukuran pertama, 208.5 cm untuk pengukuran kedua, dan 210 cm untuk pengukuran ketiga. Pada pengujian ketiga diperoleh nilai 210.5 cm untuk pengukuran pertama, 209.5 cm untuk pengukuran kedua, dan 207.5 cm untuk pengukuran ketiga. Rata-rata nilai radius belok kanan adalah sebesar 210.2 cm.
Pengujian pertama belok kiri diperoleh nilai radius sebesar 291.5 cm untuk pengukuran pertama, 290 cm pengukuran kedua dan 292 cm untuk pengukuran ketiga. Pengujian kedua diperoleh nilai radius sebesar 290.5 cm untuk pengukuran pertama, 292.5 cm untuk pengukuran kedua, dan 290 cm untuk pengukuran ketiga. Pengujian ketiga diperoleh nilai radius sebesar 290 cm untuk pengukuran pertama, 292 cm untuk pengukuran kedua, dan utuk pengukuran ketiga diperoleh nilai 290 cm. Rata-rata nilai radius belok kiri adalah sebesar 291cm. Data hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 3. Perbedaan nilai radius putar yang jauh ini diakibatkan karena sudut belok roda berbeda antara belok kanan dan kiri. Perbedaan ini sudah ada sejak awal sebelum modifikasi. Hal lain yang mempengaruhi radius putar ini adalah transmisi daya yang hanya ada di bagian roda kanan belakang saja sehingga mobil cenderung berbelok ke arah kiri. untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Data hasil pengujian radius putar belok kanan dan kiri Pengulangan
Radius Putar (cm)
Pengujian 1 Pengujian 2 Pengujian 3 Kanan Kiri Kanan Kiri Kanan Kiri 1 211 291.5 211 290.5 210.5 290 2 212.5 290 208.5 292.5 209.5 292 3 213 292 210 289.5 207.5 289.5 Std dev (cm) 1.0 1.0 1.2 1.5 1.5 1.3 Rata-rata (cm) 212.2 291.2 209.7 290.8 209.2 290.5
Pengujian sudut pandang kamera dilakukan saat model dalam keadaan statis atau diam. Hasil pengujian yang diperoleh dari pengulangan pertama dengan jarak sejauh 2.5 m dari kamera diperoleh nilai sudut kamera “α” sebesar 52.76°, sedangkan pengulangan kedua dengan jarak “y” sejauh 3.44 m dari kamera diperoleh nilai sudut kamera “α” sebesar 49.61°, dan dari pengulangan ketiga dengan jarak “y” sejauh 4.76 m diperoleh nilai sudut kamera “α” sebesar 49.51°. Rata-rata sudut kamera yang dipakai adalah 50.62°, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4 dan Gambar 20.
Gambar 20 Skema dimensi dalam pengujian sudut pandang kamera Tabel 4 Data pengujian sudut pandang kamera
y (m) x (m) (˚) α (˚) 2.5 2.5 63.6 52.8 4.8 4.4 65.2 49.5 3.4 3.1 65.2 496 Standar deviasi 1.8 Rata-rata 50.6
Pengujan jarak kendali yang dilakukan dalam penelitian ini dilakukan sebanyak dua kali untuk kendali dengan kendali radio dan tiga kali untuk kendali dengan jaringan. Pengujian pertama kendali kendali radio diperoleh jarak maksimal sejauh 55 m. Hasil yang sama juga diperoleh dari pengujian kedua,
17 untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 6 dan grafik rataannya pada Gambar 22. Pengujian dengan kendali radio tidak dimungkinkan untuk mengetahui seberapa besar kekuatan sinyal dengan jarak karena tidak adanya indikator kekuatan sinyal. Pengujian yang dilakukan selanjutnya adalah pengujian jarak kendali dengan jaringan dengan Wifi. Menurut Sukmaaji dan Rianto (2008), Wifi adalah sinyal radio yang memancarkan koneksi internet sampai 90 m. Jika ditempelkan pada modem pita lebar, semua komputer di sekitarnya yang memiliki penerima Wifi akan bisa masuk ke jaringan internet tanpa memalui kabel. Modem pita lebar tersebut berfungsi sebagai access point Wifi. Access point tersebut menghubungkan jaringan nirkabel dan kabel bersama-sama dan dapat mengirimkan serta menerima data antara jaringan nirkabel dengan jaringan kabel. Jaringan Wifi memiliki jarak yang terbatas. Access point biasa yang menggunakan 802.11b atau 102.11 g dengan antena biasa memungkinkan memiliki jarak 35 m (120 ft) didalam ruangan dan 100 m (300 ft) diluar ruangan. Namun IEEE 802.11n bisa memiliki jarak lebih dari dua kali dari 802.11b atau 102.11g (Belanger 2007). Dalam penelitian ini, pengakses jaringan digunakan perangkat genggam Android dengan merk Samsung dengan tipe galaxy tab 2 7.0 (GT-P3100). Pengujian pertama diperoleh jarak maksimal adalah 110 m, sedangkan pengujian kedua diperoleh jarak maksimal 120 m, dan pengujian ketiga diperoleh jarak maksimal 120 m, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 5 dan Grafik rataannya pada Gambar 21.
Tabel 5 Data pengujian jarak kendali jaringan Jarak(m) Indeks kekuatan sinyal Keterangan
1 2 3 Rata-rata 0 5 5 5 5.00 Sangat kuat 10 5 5 5 5.00 Sangat kuat 20 4 4 4 4.00 Kuat 30 4 3 4 3.67 Kuat 40 4 3 4 3.67 Kuat 50 4 4 4 4.00 Kuat 60 4 3 3 3.33 Bagus 70 4 3 3 3.33 Bagus 80 3 3 3 3.00 Bagus 90 2 3 2 2.33 Cukup 100 2 3 2 2.33 Cukup 110 1 2 2 1.67 Cukup 120 0 1 1 0.67 Lemah 130 0 0 0 0.00 Tidak terdeteksi
Gambar 21 Grafik rataan hasil pengujian jarak kendali jaringan
Gambar 22 Grafik rataan hasil pengujian jarak kendali radio Tabel 6 Data pengujian jarak kendali kendali radio Jarak (m) Pengulangan Keterangan 1 2 Rata-rata 0 1 1 1 Ada respon 5 1 1 1 Ada respon 10 1 1 1 Ada respon 15 1 1 1 Ada respon 20 1 1 1 Ada respon 25 1 1 1 Ada respon 30 1 1 1 Ada respon 35 1 1 1 Ada respon 40 1 1 1 Ada respon 45 1 1 1 Ada respon 50 1 1 1 Ada respon 55 1 1 1 Ada respon 60 0 0 0 Tidak ada respon
19 Pengujian kecepatan maju dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan. Dimensi diameter roda adalah 28 cm dengan keliling sebesar 88 cm. Hasil pengulangan pertama untuk slip roda kanan sebesar 2.72% dengan kelajuan 34.51 cm/s, sedangkan untuk slip roda kiri sebesar 3.18% dengan kelajuan 26.29 cm/s. Pengujian kedua diperoleh hasil untuk slip roda kiri sebesar 0.22% dengan kelajuan 33.25 cm/s dan untuk slip roda kanan sebesar 1.81% dengan kelajuan sebesar 31.07 cm/s. Pengujian ketiga diperoleh hasil slip roda kiri sebesar 1% dengan kelajuan 30 cm/s dan slip roda kanan sebesar 2.5%. Data hasil pengujian lebih lengkap dapat dilihat pada Tabel 7. Slip roda terjadi karena diberikannya torsi untuk bergerak pada roda yang menyebabkan adanya gaya traksi pada permukaan sentuh roda dengan lantai. Pemberian torsi membuat roda terkompresi pada bidang sentuh yang menyebabkan roda akan berjalan dengan jarak lebih pendek dibandingkan dengan roda yang menggelinding bebas. Fenomena ini disebut sebagai slip roda atau deformation slip (Ming 1997).
Tabel 7 Data pengujian kecepatan maju Ulangan Kiri Kanan Jarak (cm) Waktu (s) Kecepatan (cm/s) % Slip Jarak (cm) Waktu (s) Kecepatan (cm/s) % Slip 1 426 16.2 26.3 3.2 428 12.4 34.5 2.7 2 439 13.2 33.3 0.2 432 13.9 31.1 1.8 3 435 14.5 30.0 1.1 429 13.6 31.5 2.5 4 430 13.8 31.2 2.3 428 14.0 30.6 2.7 Rata-rata 432.5 14.4 30.2 1.7 429.3 13.5 31.9 2.4 Pengujian yang dilakukan selanjutnya adalah pengujian kendali jaringan jalur lurus. Pengujian ini dilakukan sebanyak 3 kali pengujian untuk 3 perlakuan. Perlakuan yang dilakukan adalah dengan mengatur sudut kamera terhadap bidang datar. Dari hasil uji ANOVA terhadap rata-rata selisih jalur kontrol dengan jalur proyeksi pengendalian diperoleh hasil pengujian seperti pada Tabel 8. Dari Tabel 8 dapat disimpulkan bahwa sudut kamera 72°, sudut kamera 77°, dan sudut kamera 90° berpengaruh nyata terhadap pengendalian pada jalur lurus. Karena nilai P-Value lebih kecil daripada 0.05. Proyeksi jalur yang dilalui oleh model dapat dilihat pada Gambar 24. Data absolut eror hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 4. Contoh tampilan sudut kamera selama proses pengujian dapat dilihat pada Gambar 23.
Gambar 23 Tampilan kontroler di android dengan sudut masing masing (a) 90o (b) 78o (c) 72o
21
72
77
90
Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3
Sudut Kamera
Tabel 8 Tabel uji ANOVA pengendalian jalur lurus
Source of
Variation SS Df MS F P-Value F crit
Between Groups 211.55 2 105.77 5.12 0.0069 3.04 Within Groups 3845.76 186 20.68
Total 4057.31 188
Pada pengujian selanjutnya yaitu pengujian pengendalian jaringan dengan jalur berbelok ke kanan. Pengujian ini juga dilakukan sebanyak 3 kali pengujian dengan 3 perlakuan yang sama dengan pengujian pengendalian jalur lurus. Dari hasil uji ANOVA terhadap rata-rata jalur kontrol dengan jalur proyeksi pengendalian diperoleh hasil seperti pada Tabel 9. Dari Tabel 9 dapat disimpulkan bahwa ketiga perlakuan terhadap sudut kamera tidak berpengaruh nyata terhadap pengendalian model pada jalur belok kanan karena nilai P-Value lebih besar dari 0.05. Untuk proyeksi jalur dari model saat pengujian dapat dilihat pada Gambar 25. Data absolut eror hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 5.
Tabel 9 Tabel uji ANOVA pengendalian jalur belok kanan
Source of
Variation SS Df MS F P-Value F crit
Between
Groups 46.0 2 23.0 0.2 0.7920 5.1 Within
Groups 570.2 6 95.0 Total 616.2 8
Pada pengujian pengendalian jaringan dengan jalur belok ke kiri dilakukan pengulangan dan perlakuan yang sama seperti pengujian pengendalian belok kanan. Setelah dilakukan uji ANOVA terhadap rata-rata jalur kontrol dengan jalur proyeksi pengendalian model diperoleh hasil seperti pada Tabel 10. Dari Tabel 10 dapat disimpulkan bahwa sudut kamera 72°, sudut kamera 77°, dan sudut kamera 90° berpengaruh nyata terhadap pengendalian model pada jalur berbelok ke kiri karena nilai P-Value lebih kecil dari 0.05. Proyeksi dari jalur pengendalian model pada jalur belok kiri dapat dilihat pada Gambar 26. Data absolut eror hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 6.
Tabel 10 Tabel uji ANOVA pengendalian jalur berbelok kiri
Source of
Variation SS Df MS F P-Value F crit
Between Groups 737.0 2 368.5 6.1 0.03567 5.1 Within Groups 361.7 6 60.2
23 Ulangan 2 Ulangan 3 72 77 90 Sudut Kamera Ulangan 1
Gambar 25 Proyeksi jalur pengendalian belok kanan
P-Value dari uji ANOVA pengendalian belok kanan dengan belok kiri didapatkan hasil yang jauh berbeda. Hal ini disebabkan saat pengendalian belok kanan, motor pengerak yang hanya ada pada roda kanan belakang menyebabkan model sulit untuk berbelok ke kanan. Sedangkan pada pengendalian belok kiri, motor penggerak yang hanya ada pada roda kanan belakang justru mempermudah untuk berbelok kiri.
90 Sudut
Kamera Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3
72
77
Gambar 26 Proyeksi jalur pengendalian belok kiri
Selama proses pengujian, kendala yang dihadapi adalah dalam proses pengendalian secara fisik alat yang digunakan memiliki roda depan yang tidak sejajar. Roda belakang memiliki poros terpisah yang menyebabkan alat cenderung bergerak ke kiri. Hal ini kemungkinan terjadi karena kendaraan yang digunakan proses produksinya tidak terlalu baik, sehingga terjadi bias selama proses pengendalian alat. Selain hal tersebut, kendala lain adalah kurang presisinya kendaraan yang digunakan, sehingga model menjadi sulit untuk dikendalikan. Ketidakpresisian kendaraan terlihat dari roda depan yang tidak sejajar dan saling mengarah ke dalam seperti pada Gambar 27 (a) dan 27 (b). Selain itu, sumber keluaran tenaga dorong yang hanya terdapat di roda kanan belakang seperti pada Gambar 28 menyebabkan model cenderung berbelok ke kiri. Kelemahan sistem kendali ini adalah pada pengendalian kemudi tidak dikendalikan dengan mengatur nilai sudut kemudi yang digunakan saat berbelok. Namun, kemudi model langsung berbelok penuh ke arah kanan dan kiri. Kelemahan tersebut mengakibatkan pengendalian menjadikan model menjadi berbelok-belok meskipun di jalur lurus.
25
Gambar 28 Posisi sumber tenaga roda belakang hanya pada roda bagian kanan Kelebihan dari sistem pengendalian ini adalah adanya integrasi dari tampilan dan kontrol menjadi dalam satu perangkat yang biasanya terpisah atau harus menggunakan perangkat yang berbeda seperti pada kendali radio control. Selain itu, dengan sistem pengendalian ini, pengguna dapat menggunakan bermacam-macam alat pengendalian yang dapat terhubung dengan jaringan Wifi dan memiliki web browser seperti smart phone, komputer, laptop dan lain lain. Untuk meningkatkan jarak kendali dapat digunakan jaringan internet sehingga model dapat dikendalikan dari manapun selama masih ada jaringan internet atau dengan menggunakan koneksi wireless antara model dengan jaringan menggunakan Wifi sehingga dimungkinkan untuk menambah jangkauan jaringan. Skema untuk penambahan jarak kendali dapat dilihat pada Gambar 29. Pada Gambar 29, setiap komputer yang ada di kantor dapat mengendalikan model yang
b a
Gambar 27 Kekurangan mobil listrik mini
ada di lahan dikarenakan masih berada dalam satu jaringan. Lahan 1 menggunakan koneksi kabel dengan jaringan di kantor. Lahan 2 pada skema menggunakan tower antena untuk menyambung dengan jaringan pada kantor.
27