82
DAFTAR PUSTAKA
1. Osamah A. Rawashdeh, “Microraptor : A Low-Cost Autonomous Quadrotor
System”, Proceeding of the ASME, 2009
2. Panitia IIARC2008, “Indonesian Indoor Aerial Robot Contest 2008”, Press Release, 2008
3. Yongheng Zhang, “Modeling and Hover Control of a Double-Rotor Micro Flying
Robot”, Thesis, 2009
4. Nate Carlos, “International Aerial Robotics Competition Final Report 2008 –
2009”, 2009
5. A. Budiyono, “Design and Development of Autonomous Uninhabited Air Vehicles at ITB : Challenges and Progress Status”, Aerospace Indonesia Meeting, 2005 6. Samir Bouabdallah, “Design and Control of an Indoor Micro Quadrotor”
7. Markus Achtelik, “Autonomous Navigation and Exploration of a Quadrotor Helicopter in GPS-denied Indoor Environments”.
8. ArdaOzgurKivrak, “Design of Control Systems for a Quadrotor Flight Vehicle Equipped with Inertial Sensors”, Master Thesis, 2006
79
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang sudah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut.
1. Dengan menggunakan tiga pengontrol PID, pada mode 1, robot dapat melakukan target seeking dengan set point yang dapat diubah dan adanya gangguan. Dari percobaan diperoleh maximum overshoot rata-rata adalah 32,1 %, settling time rata-rata adalah 10,6 detik dan steady state error rata-rata sebesar 3.7 %.
2. Sebagai sumber energi, robot menggunakan listrik dari baterai charging. Tetapi waktu operasi robot menggunakan sumber energi ini hanya sekitar 24 menit.
3. Untuk pengendalian arah navigasi robot masih dilakukan secara manual menggunakan pengendali jarak jauh yaitu ground station yang mengirimkan sinyal secara wireless ke robot menggunakan modul komunikasi RF dengan sistem transmisi data UART. Berdasarkan percobaan, dengan menggunakan modul komunikasi RF YS1020 jarak maksimal pengendalian adalah 190 m.
5. Software ground segment telah berhasil dibuat dan berhasil digunakan untuk mengendalikan robot serta menerima data yang dikirimkan oleh robot. Dalam penerimaan data, software ground memiliki waktu sampling time sebesar 285 ms.
6. Pengujian robot masih dilakukan dalam skala laboratorium. Belum dilakukan pada keadaan sebenarnya. Massa yang dapat dibawa oleh robot juga baru dibatasi pada berat 1 kg.
7. Pengendalian robot pada mode 2, yaitu robot bertransformasi menjadi tandem rotor helicopter, belum selesai dilakukan.
5.2Saran
Untuk pengembangan lebih lanjut, ada beberapa saran berikut yang dapat menjadi pertimbangan.
1. Tipe pengontrol Jaringan Saraf Tiruan dan Fuzzy dapat dicoba sehingga hasilnya dapat dibandingkan dengan metode yang digunakan dalam penelitian ini.
2. Penggunaan catu daya ganda dapat dicoba diterapkan agar jika satu catu daya telah habis, dapat digantikan oleh catu daya lainnya yang telah terpasang pada robot. Hal ini dapat sebagai alternatif untuk memperpanjang waktu operasi robot.
rintangan yang ada pada jalur navigasinya, maka pada robot dapat ditambahkan sensor ultrasonik yang berfungsi untuk mengenali jika ada rintangan-rintangan diarah gerak maju robot.
4. Perlu diteliti mengenai pengujian robot pada lapangan sebenarnya. Dan dapat juga dikembangkan agar robot dapat membawa massa yang menyerupai beban bantuan pangan yang sesungguhnya.
69
PENGUJIAN DAN ANALISA
Bab ini akan membahas tentang pengujian dan analisa dari sistem Robot. Pada pengujian sistem robot ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu:
a. Pengujian perangkat keras, dan
b. Pengujian pencarian posisi terhadap arah gerak robot (target seeking).
4.1 Pengujian Perangkat Keras
Pengujian perangkat keras yang dilakukan antara lain adalah pengujian terhadap sensor yang digunakan, dan pengujian jarak jangkau dari modul radio YS1020UB, serta pengujian pada saat seeking
4.1.1 Pengujian Radio Frekuensi (Modul Radio YS-1020UB)
Tabel 4.1. Tabel data hasil pengujian daya jangkau modul RF
200 m Tidak kontinyu Setiap kali ada mobil yang melintas, data tidak diterima
210 m Tidak ada data Data tidak diterima 220 m Tidak ada data Data tidak diterima
4.1.2 Pengujian catu daya
Gambar 4.1 Pengujian catu daya
Berdasarkan data pengujian tersebut, di simpulkan bahwa waktu operasi robot adalah sekitar 24 menit, gambar pengujian catu daya dapat dilihat pada gambar 4.1.
Tabel 4.2 Data uji coba daya tahan baterai dalam mengoperasikan robot
Proses separasi telah teruji berhasil dilakukan. Dokumentasi dari proses separasi disajikan pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 berikut.
Sistem separasi
Pada saat pengujian separasi langkah berikut adalah langkah- langkah yang dilakukan
a. Pastikan rangkaian separasi sudah benar.
b. Lilitkan tali melingkari badan robot, dan pastikan melewati bagian pemanas
c. Tekan tombol separasi yang ada pada ground segment, dengan begitu rangkaian separasi akan aktif seperti gambar 4.4 dan tali akan terputus Rangkaian separasi menggunakan ic ULN 2003, dan catu daya 12 volt sebagai catu daya utama, dan rangkaian akan aktif ketika di beri tegangan 5 volt. Berikut adalah gambar rangkaian separasi.
Gambar 4.5 Rangkaian separasi 4.1.3 Pengujian daya dorong (thrust) pada motor brushless
pada esc, cara pengukuran dapat dilihat pada Gambar 4.7 dan tabel hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan grafik hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 4.6
Gambar 4.6 Grafik pengukuran Tekanan Motor Brushless
Adapun cara pengujian thrust pada motor brushless dengan memberikan masukan berupa pulsa dari mikro ke driver motor (ESC). Cara pengujian nya dapat dilihat pada gambar 4.7.
Tabel 4.3 Tabel hasil pengujian daya dorong
Gambar 4.8 Pengujian Target Seeking
Gambar 4.10 Grafik performansi sistem untuk setpoint tetap dengan gangguan
Gambar 4.11 Grafik performansi sistem untuk setpoint berubah tanpa gangguan
Tabel 4.4 Tabel data kinerja sistem Keterangan Pengujian 1 Pengujian
2
Pengujian 3
Maximum Overshoot 32,8 % 36,1 % 27,5 % Settling time 7,8 detik 13,3 detik 10,6 detik
Berdasarkan hasil dari ketiga pengujian diatas, maka kami simpulkan bahwa pada mode 1, robot telah dapat melakukan target seeking baik untuk set point tetap maupun berubah dan dengan adanya gangguan. Dari hasil pengujian, diperoleh maximum overshoot rata-rata adalah 32,1 %, settling time rata-rata adalah 10,6 detik dan steady state error rata-rata sebesar 3.7 %.
Dimana rumus yang digunakan untuk mencari maximum overshoot adalah
Maksimum Overshoot
=
x100% 4.1Stedy State Error
=
x100% 4.244
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini membahas tentang perancangan sistem yang menacu kepada bentuk dan sistem kerja dari robot yang telah dirancang, dan integrasi dari semua komponen yang ada pada robot.
Sistem perancangan akan dibagi menjadi tiga bagian yaitu: 1. Perancangan mekanik (bentuk dan implementasi robot) 2. Perancangan perangkat keras (hadware)
3. Perancangan sofware
3.1 Bentuk Implementasi Robot
Pada Gambar 3.1 menunjukkan bentuk robot terbang yang telah dirancang dilihat dari berbagai sisi. Terdapat dua mode pada bentuk robot. Mode 1 yaitu keadaan saat arah propeller kearah depan robot. Pada mode ini robot berfungsi untuk menarik parasut kearah yang diminta oleh ground segment. Adapun mode 2 yaitu keadaan saat propeller menghadap kearah atas robot. Sehingga saat motor brushless bekerja, robot akan berfungsi sebagai tandem rotor helicopter. Perubahan arah propeller menggunakan dua buah motor servo digital yang diletakkan disetiap sisi robot.
(a) Robot pada mode 1 tampak depan (b) Robot pada mode 1 tampak samping
(c) Robot pada mode 2 tampak depan (d) Robot pada mode 2 tampak samping
Gambar 3.2 Posisi komponen-komponen pada robot dilihat dari arah depan
Tabel 3.1. Daftar material dan komponen robot Bagian Robot Material/Komponen Keterangan
Kerangka utama
pengiriman data Radio modem Huawei
Menggunakan komunikasi
Processor Basic Stamp BS2p40 Bahasa pemrogramannya mudah dan sederhana
Catu daya Baterai Lipo 2200 mAh
Daya tahan cukup lama serta dapat melakukan charging dengan cepat
3.2Blok Diagram Sistem
MIKROKONTRER
Gambar 3.4 Blok diagram sistem robot terbang yang dirancang
Tugas utama robot dari awal hingga akhir, secara garis besar, adalah sebagai berikut.
1. Setelah catu daya diaktifkan, mikrokontroller akan masuk ke mode stand by dengan tugas menunggu sinyal aktivasi dari pengontrol di ground station. Saat mode stand by ini, robot akan mengatur arah propeller ke arah depan. Posisi arah propeller ini disebut mode 1, dimana pada mode ini robot berfungsi untuk menarik parasut ke arah setpoint.
3. Saat pengontrol di ground station mengirimkan sinyal aktivasi, ground station juga akan mengirimkan sinyal arah dalam derajat kepada robot. 4. Setelah robot menerima sinyal aktivasi, maka tiga pengontrol PID
akan melakukan komputasi agar keempat motor brushless yang ada pada robot dapat menggerakkan robot berputar kearah yang diminta oleh ground station. Sebagai acuan arah, maka robot dilengkapi dengan sensor kompas.
5. Robot akan mengirimkan sinyal ke ground station berupa arah robot saat ini dalam derajat.
6. Jika pada ground segment diterima data bahwa arah robot saat ini telah berada pada kisaran arah yang diharapkan, maka ground segment dapat memerintahkan robot untuk maju.
7. Saat robot menerima perintah untuk maju, maka pengontrol PID pada robot akan mengatur agar motor brushless berputar lebih cepat tetapi tetap berada pada arah yang diharapkan. Putaran motor brushless yang lebih cepat diharapkan akan menarik parasut untuk maju kearah yang diharapkan.
8. Jika robot telah mendekati lokasi pendaratan bantuan bencana alam, maka ground segment dapat mengirimkan perintah untuk melakukan separasi.
bencana alam agar parasut dan bantuan bencana alam tersebut jatuh tepat pada lokasi pendaratan.
10. Agar dapat mempertahankan keseimbangan robot pada mode tandem rotor helicopter, robot telah dilengkapi dengan gyroscope untuk mendeteksi kemiringan robot dan sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian terbang robot.
11. Pada pengembangan selanjutnya, diharapkan setelah robot bertansformasi menjadi mode tandem rotor helicopter, robot dapat dikendalikan oleh pengontrol ground station untuk terbang menuju lokasi pemberangkatan sehingga robot dapat digunakan berulang kali untuk pendistribusian paket lainnya.
3.2.1 Mikro Kontroler Master dan Mikro Kontroler Slave
sistem. Flowchart dari program mikrokontroller Master ditampilkan pada. Agar mikro kontroler master dan mikrokontroller slave dapat berkomunikasi maka hal yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut:
Gambar 3.5 Rangkaian komunikasi mikro kontroler Master dan Slave Agar mikro kontroler master dapat berkomunikasi dengan mikrokontroller slave maka program yang di gunakan pada mikrokontroler master adalah sebagai berikut.
Berikut ini adalah conroh sintak sederhana yang didownload pada mikrokontroller slave agar dapat membaca data yang dikirimkan oleh mikrokontroller master.
3.3 Sistem kendali PID
untuk melakukan pengontrolan motor agar motor dapat bergerak stabil dengan power yang sama maka di butuhkan pengontrolan PID. Sistem kontrol merupakan proses pengendalian error dengan cara memasukkan error tersebut kedalam input yang akan dibandingkan dengan sistem pengendalian. Tujuan untuk mengurangi error tersebut dan menghasilkan output atau keluaran yang sesuai dengan set point yang diberikan. Agar set ponit tercapai maka perancangan payload ini menggunakan pengontrolan Proporsional Integral dan Derivatif (PID). Secara umum, Berikut persamaan pengontrol PID yang diperlihatkan pada persamaan 3.1.
Dengan : (3.1)
dan Keterangan :
: output dari pengontrol PID atau Manipulated Variable : gain proporsional
: time integral : time derivatif : gain integral
: gain derivatif
Pada dasarnya aksi kontrol PID bertujuan untuk menggabungkan kelebihan komponen-komponen dasar PID, kelebihan komponen tersebut antara lain:
a. Jika nilai Kp kecil, pengontrol proporsional mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat (menambah rase- time).
b. Respon sistem akan semakin cepat mencapai keadaan mantapnya (mengurangi rase time), jika nilai Kp dinaikkan.
c. Namun, jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau respon sistem akan berosilasi.
d. Nilai Kp dapat diatur sehingga mengurangi steady state error.
2. Pengontrol Integral berfungsi untuk menghilangkan error steady. Ciri-ciri pengontrol integral:
a. Keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat respon.
b. Keluaran pengontrol akan bertahan pada nilai sebelumnya, ketika sinyal kesalahan berharga nol.
c. Keluaran akan menunjukkan kenaikkan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki, jika sinyal kesalahan tidak berharga nol.
d. Ki yang berharga besar akan mempercepat hilangnya nilai offset. Tetapi semakin besar nilai Ki akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran pengontrol.
a. Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada perubahan pada input (berupa sinyal perubahan kesalahan).
b. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan.
c. Pengontrol diferensial mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi pengontrol diferensial dapat mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem.
d. Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas sistem dan mengurangi overshoot.
Gambar 3.10 Diagram sistem pengontrol pada robot
3.4Pengubah Level Digital ke RS232 (MAX232)
Rangkaian RS232 berfungsi untuk komunikasi antara modem dengan komputer. Komponen utama menggunakan IC MAX232, yaitu sebuah IC yang dapat mengubah format digital ke dalam sebuah format atau level RS232, dimana pada level RS232, tegangan high diwakili dengan tegangan +3 sampai +25 V. Diantara -3 dan +3 merupakan tegangan invalid. Rangkaian RS232 ditunjukkan pada Gambar 3.11.
3.4 Sensor Kompas (Hitachi HM55B)
Pada perancangan robot ini menggunakan hitachi HM55B sebagai sensor kompas. Pemilihan sensor ini didasari kemampuannya yang cukup handal dan kemampuan pembacaan data yang cepat, hanya 30 sampai 40 ms antara pengukuran awal dan data siap dibaca kembali. Tentunya pembacaan data yang cepat ini sangat dibutuhkan agar pencarian arah gerak payload dapat tercapai dengan baik. Penggunaan modul hitachi HM55B ini juga sangat sederhana karena tidak memerlukan rangkaian tambahan yang rumit. Rangkaian komunikasi modul hitachi HM55B dengan Basic Stamp, diperlihatkan pada gambar 3.12.
Gambar 3.12 Rangkaian komunikasi modul hitachi HM55B dengan Basic Stamp 2p40
Adapun maksud dari gambar 3.12 adalah cara pemasangan kaki kaki dari sensor kompas ke mikrokontroller basic stamp, agar tidak terdi kesalah maka pemasangan jangan sampai salah, terutama pada kaki Vdd dan Vss. Modul hitachi HM55B akan mengirimkan data axis x dan axis y, data kedua axis ini akan diolah oleh mikrokontroller slave yang kemudian diubah dalam satuan derajat dengan menggunakan persamaan di bawah ini.
Berikut adalah adalah rangkaian yang digunakan untuk menghubungkan pin pada basic pada sensor kompas HM55B ke mikrokontroler basic stamp.
Gambar 3.13 Pemasangan pin sensor kompas ke basic stamp
3.4.1 Cara Kalibrasi Sensor Kompas
Sebelum sensor kompas di gunakan untuk pengukuran maka terlebih dahulu dilakukan pengkalibrasian agar tidak terjadi kesalahan pembacaan arah pada saat seeking (pencariaan arah) berikut adalah cara yang dilakukan untuk mengkalibrasi sensor kompas HM 55B.
(a) (b)
Gambar 3.14 (a) segment 16 arah kompas (b) tampilan program saat dilakukan pengkalibrasian pada sensor
1. Rangkai modul HM55B dengan Basic Stamp seperti pada gambar 3.13 pastikan catu daya terpasang sesuai dengan nilai range dari Vin modul HM55B.
2. Membuat cetakan gambar seperti pada gambar 310 (a).
3. Letakkan cetakan pada bidang datar dan sejajarkan ke utara magnetik dengan bantuan kompas magnetik.
4. Pastikan untuk mengatur magnetik kompas jauh dari hasil cetak sebelum melanjutkan poin berikutnya.
5. Sejajarkan modul HM55B ke utara magnetik dengan berbasis tepipapan operator anda dengan garis putus-putus.
6. Jalankan program yang terdapat pada lampiran A (diperoleh dari data sheet).
7. Pastikan klik kaca cendela transmit, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.14 (b) sebelum mengikuti perintah yang ditunjukkan pada terminal debug prompt.Program akan meminta anda untuk mengambil seri pengukuran pertama pada arah 90o kenaikkan untuk mengumpulkan kompas offset . kemudian anda akan mengambil seri kedua pengukuran pada arah 22,5o kenaikan untuk mengumpilkan informasi interpolasi linier. Kedua set pengukuran akan disimpan ke dalam Basic Stamp EEPROM.
8. Bila anda telah menyelesaikan proses kalibrasi, jalankan program yang terdapat pada lampiran B (diperoleh dari data sheet).
3.5 Radio Frekuensi (RF) Huawey YS1020UB
mengirim perintah dari ground segment ke robot melalui radio YS 2020UB, adapun cara pemasangan radio ke mikrokontoler dapat dilihat pada Gambar 3.15 dan program yang dirancang untuk komunikasi dari mikro kontroler ke Radio YS1020 dapat di lihat pada Gambar 3.16 untuk menerima data, dan untuk mengirimkan data dapat di lihat pada Gambar 3.17.
Gambar 3.15 Rangkaian basic ke radio YS1020 UB Contoh sintak program yang di gunakan adalah sebagai berikut.
Gambar 3.16 Contoh program pengiriman data
Gambar 3.17 Contoh program terima data dari mikro melalui radio YS1020 UB
3.8 Motor Servo
Pada perancancangan model robot terbang sebagai media pendistribusian paket bantuan ke daerah terisolir terdapat dua buah motor servo yang di letakkan di masing-masing lengan robot, yang fungsinya adalah sebagai penubah mode robot dari mode dorong ke mode angkat (terbang), motor servo yang di gunakan adalah motor servo digital HS5645MG yang memiliki torsi ±10kg. berikut adalah contoh berupa gambar cara penghubungan motor servo ke mikrokontroller Basic Stamp.
Gambar 3.18 Contoh rangkaian motor servo
Gambar 3.19 contoh program pada motor servo
3.9 Motor Brushless
Pada perancangan model robot terbang ini sistem navigasinya menggunakan empat motor brusless yang fungsinya adalah untuk menarik parasut dan paket bantuan (mode1) dan mode terbang yang berfungsi setelah melakukan separasi (mode2) . Adapun cara pemansangan motor brushless ke mikrokontroller adalah sebagai berikut
Gambar 3.20 Pemasangan pin motor servo ke basic stamp
Gambar 3.21 contoh program untuk mengaktifkan motor
3.5 Blok diagaram Keseluruhan Rangkaian
Gambar 3.23 Skema Rangkaian pada Basic Stamp Slave
3.7 Perancangan Sofware
Adapun sofware yang digunakan untuk monitoring robot adalah Labview. LabVIEW adalah salah satu bahasa pemograman komputer grafik yang menggunakan icon-icon sebagai pengganti teks dalam membuat aplikasi. Program ini adalah salah satu produk keluaran National Instrument.
Tampilan
Gambar 3.24 Tampilan dari gound station
Tabel 3.2 Keterangan dan Fungsi Tombol (Fitur) dari ground segment
NO Fitur Keterangan
1 Tampilan Kompas Berfungsi untuk melihat pergerakan robot secara pointer berada pada posisi berapa
Tombol yang berfungsi untuk mengatur kecepatan pada motor brushless
4 Tombol Star Telemetri
Untuk mengaktifkan, dan memutuskan proses pengiriman dan kontrol robot dari ground segment.
5 Tombol panah kiri dan kanan
Berfungsi untuk mengubah arah set poin secara tobol, tanpa perlu mengetikan arah 6 Display grafik Berfungsi menampilkan arah robot dalam
brntuk grafik.
7 Tombol Separasi Tombol yang digunakan untuk mengaktifkan sistem separasi, yang akan memutuskan tali parasut
8 Tombol Stop Tombol yang berfungsi untuk mengakhiri segala proses telemetri ataupun proses untuk mengirim data. setpoint pada saat tombol panah kiri dan kanan di tekan maka setpoin akan berubah dengan kelipatan 20.
8
LANDASAN TEORI
Dalam pembuatan model robot terbang sebagai media pendistribuian paket bantuan ke daerah terisolir terdiri dari beberapa perangkat keras yang terintegrasi menjadi suatu bagian yang terdiri dari sensor, mikrokontroler, radio frekuensi dan sistem aktuator yang mana gabuangan dari perangkat tersebut akan menunjang performansi kerja dari robot, adapun penjelasan lebih lanjut akan di bahasa pada keterangan di bawah ini.
2.1 Mikrokontroler Basic Stamp Bs2P40
Basic stamp adalah mikrokontroler yang dikembangkan oleh Parallax Inc yang diprogram menggunakan format bahasa pemograman basic. Program yang telah dibuat akan diunduh melalui port serial. Mikrokontroler basic stamp membutuhkan power supply 5-9 V. Saat mengunduh program dan program yang sudah diunduh tidak akan hilang meskipun baterai atau power supply dilepas.
Kode pemograman basic disimpan di dalam EEPROM serial pada board basic stamp. EEPROM menyediakan penyimpanan yang sulit diubah dan menjaga memory saat kehilangan power. EEPROM digunakan dalam basic stamp yang dijamin menyimpan data selama 40 tahun ke depan dan mampu ditulisi ulang 10.000.000 kali per lokasi memori.
stamp 2sx. Dan jenis basic stam yang di gunakan adalah basic stamp 2. Pada modul basic stamp terdapat IC regulator LM7805 dengan output 5 volt yang mengubah input 6 hingga 15 volt (pada pin VIN) turun menjadi 5 volt yang dibutuhkan
komponen. Basic stamp yang dipakai adalah basic stamp 2P40 yang mempunyai 32 pin I/O. Berikut ini adalah tampilan basic stamp 2P40.
Gambar 2.1 Modul basic stamp (Bs2P40) Basic stamp ini mempunyai spesifikasi hardware sebagai berikut:
a. Mikrokontroler basic stamp 2P40 Interpreter Chip (PBASIC48W/P40). b. 8 x 2Kbyte EEPROM yang mampu menampung hingga 4000 instruksi. c. Kecepatan prosesor 20MHz Turbo dengan kecepatan eksekusi program
hingga 12000 instruksi per detik.
d. RAM sebesar 38byte (12 I/O, 26 variabel) dengan Scratch Pad sebesar 128 byte.
e. Jalur input/output sebanyak 32 pin.
Berikut ini adalah alokasi pin yang terdapat pada mikrokontroler basic stamp Bs2P40.
Gambar 2.2 Alokasi pin basic stamp
Tampilan utama dari Basic Stamp editor adalah seperti gambar berikut.
2 3 4
5
1
Gambar 2.3 Tampilan Utama BASIC Stamp editor
Penjelasan dari gambar 2.3 adalah sebagai berikut:
2. Pemilihan Jenis dari mikrokontroler yang di gunakan
3. Jenis mikrokontroler yang digunakan dan bahasa pemprograman yang digunakan
4. Jenis bahasa yang digunakan 5. Sintak penulisan program
Dalam pemograman , sebuah program lengkap secara umum dapat dibagi menjadi empat bagian penting, yaitu :
1. Header 2. Variabel 3. Program utama 4. Prosedur
Begitu pula pemograman dalam BASIC Stamp editor, secara blok dibagi menjadi empat bagian penting seperti pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Urutan bagian dari program dalam BASIC Stamp
Untuk menghubungkan antara komputer dan basic stamp maka di perlukan kabel serial dengan konektor DB9, di mana fungsinya adalah sebagai media untukmenghubungkankan komputer ke mikrokontroler atapun sebaliknya. Berikut adalah gambar pemasangan kabel serial dan konektor DB9, ke mikrokontroler basic stamp
Gambar 2.5 Pemasangan kabel serial dan konektor DB9 ke basic stamp
Langkah selanjutnya adalah menghubungkan kabel serial ke COM port computer dengan DB9 DT-Mini basic stamp Bs2P. Setelah itu harus sudah dipastikan power yang terhubung ke mikro dalam keadaan aktif.
Langkah terakhir adalah men-download program yang diketikan pada pc ke mikrokontroler , yaitu dengan memilih tombol RUN atau kombinasi tombol Ctrl+R atau bisa juga dengan meng-klik icon RUN.
2.2 Konektor DB9
DB-9 adalah konektor yang digunakan untuk menghubungkan perangkat keras luar komputer (eksternal) dengan komputer pada komunikasi serial. Pada komputer IBM PC kompatibel biasanya terdapat satu atau dua buah konektor DB-9 yang biasa dinamai COM 1 dan COM 2. Standar sinyal yang dikeluarkan port serial adalah standar RS232, sehingga sering juga dinamakan Com RS232. Konektor DB-9 seperti yang terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Konektor DB-9 pada bagian belakang CPU
Tabel 2.1 Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB-9
Keterangan mengenai saluran RS232 pada konektor DB-9 sebagai berikut :
1. Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa pada terminal masukan ada data masuk.
2. Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE. 3. Transmite Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.
4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan sinyalnya.
5. Signal Ground, saluran Ground.
6. Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah stasiun menghendaki hubungan dengannya.
8. Reques to Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE.
9. DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.
2.3 Radio Frekuensi (YS10-20UB)
Untuk mengirimkan bit-bit digital maka diperlukan suatu sistem modulasi digital yang dapat mengkonversi bit-bit tersebut ke dalam bentuk sinyal analog. Modulasi digital yang dipakai ialah sistem FSK yang diperhalus (GFSK) dengan menggunakan rangkaian terintegrasi YS-1020UB.
Sistem komunikasi radio tidak menggunakan kabel dalam penyampaian informasi atau data, melainkan melalui udara sebagai pengantarnya. Dalam komunikasi radio memiliki sebuah pemancar TX yang memancarkan dayanya menggunakan antena ke arah tujuan. Sinyal yang dipancarkan berbentuk gelombang elektromagnetik. Sinyal yang diterima kemudian diteruskan ke sebuah pesawat penerima RX. YS-1020UB merupakan modem komunikasi yang dapat digunakan sebagai modulator atau demodulator. Untuk menggunakan modul sebagai modulator maka hanya digunakan satu pin saja, pin 7 (RXD) adalah pin masukan dengan level RS232. Sebaliknya untuk menggunakan modul sebagai demodulator maka
digunakan pin 6 (TXD) dengan level RS232
Jenis komunikasi dapat dibedakan berdasarkan aliran datanya, antara lain: 1. Simplex comunication merupakan komunikasi satu arah, aliran data hanya
2. Half duplex comunication merupakan komunikasi dua arah, data dapat mengalir kedua arah secara bergantian, hanya satu arah saja pada suatu saat. Contoh pada Sistem Walkie-talkies.
3. Full duplex communication merupakan komunikasi dua arah secara simultan, pada saat yang sama data mengalir ke dua arah secara bersamaan. Contoh akses internet dan telepon lewat saluran TV cable, pada saat bersamaan.
Pada perancangan model robot sebagai pendistribusian paket bantuan kedaerah terisolir ini menggunakan sistem komunikasi half duplex dan radio yang digunakan dalam pengiriman data adalah RF Data Transceiver YS-1020UB. RF Data Transceiver YS-1020UB adalah sebuah device yang dapat mengirimkan data serial melalui media udara. Device tersebut melakukan proses data serial digital ke frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk kemudian dipancarkan ke udara oleh pemancar. Pada penerima frekuensi pembawa yang mengandung data ditangkap dan dipisahkan dari data yang dibawa.
dipancarkan melalui RF dikirim ke modul YS-1020UB oleh mikrokontroler secara serial. Begitu pula data yang diterima, akan diambil oleh mikrokontroler secara serial.
Gambar 2.8 Modul RF YS-1020UB
Modem radio YS-1020UB mempunyai spesifikasi sebagai berikut : a. Mempunyai 8 kanal untuk pengiriman/penerimaan data
b. Tipe modulasi yang dipakai adalah Gaussian Frequensy Shift Keying (GFSK) dengan menggunakan Gaussian filter untuk memperhalus penyimpangan frekuensi yang terjadi.
c. Dapat menggunakan level Transistor-Transistor Logic (TTL) dan RS232. d. Integrasi antara receiver dan transmitter memerlukan waktu 10 ms antara
pengiriman dan penerima.
Tabel 2.2 Channel dan frekuensi yang di gunakan di masing-masing kanal
No Frekuensi (MHZ) Channel
1 429,0325 1 menjelaskan konfigurasi pin-pin pada radio YS-1020UB yang diperlihatkan pada gambar 2.9 dan tabel 2.3
Gambar 2.9 Dimensi dan susunan pin modul radio YS-1020UB Tabel 2.3 Pin-pin Modul Radio YS-1020UB
No. Pin Nama Pin Fungsi Level
1 GND Ground
2 Vcc Tegangan Input +3.3 s/d 5.5 V
3 RXD/TTL Input Serial Data TTL
4 TXD/TTL Output Serial Data TTL
5 DGND Digital Grounding
6 A(TXD) Aof RS-485 or TXD of RS-232 A (RXD) 7 B(RXD) B of RS-485, RXD or RS-232 B (TXD)
8 SLEEP Sleep Control (Input) TTL
2.4 Pengubah Level Digital ke RS232 (MAX 232)
Standar sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan adalah standar RS232 yang dikembangkan oleh Electrical Industry Association and The Telecommunication Industry Association (EIA/TIA) yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1962. ini jauh sebelum IC TTL popular sehingga sinyal ini tidak ada hubungan sama sekali dengan level tegangan IC TTL. Standar ini hanya menyangkut komunikasi data antara komputer (Data Terminal Equipment – DTE) dengan alat-alat pelengkap komputer (Data Circuit Terminal Equipment – DCE). Standar RS232 inilah yang biasa digunakan pada port serial IBM PC kompatibel.
Saluran RS232 hanya dipakai untuk menghubungkan DTE dengan DCE dalam jarak pendek. RS232 mencakup ketentuan tentang karakteristik sinyal, macam-macam sinyal dan konektor yang dipakai, serta konfigurasi sinyal pada kaki-kaki di konektor dan juga penentuan tata cara pertukaran informasi antara komputer dan alat-alat pelengkapnya. Standar RS232 sama sekali tidak membicarakan protokol (tata cara) transmisi data.
Gambar 2.10 MAX232
Berikut ini adalah konfigurasi pin IC MAX232 seperti yang terlihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.11 Konfigurasi pin IC MAX232
2.5 Sistim Aktuator
Sistem aktuator adalah gabungan dari beberapa komponen yang ada pada robot yang berfungsi sebagai pengatur navigasi dari robot, yang bertujuan untuk menggerakan robot pada tempat tertentu dengan aman. Adapun komponen yang digunakan sebagai aktuator dari robot adalah motor brushless, morot servo, propeler.
2.5.1 Motor Brushless
dari motor brushless.
Gambar 2.12 Brushless motor Keuntungan dari brushless motor sebagai berikut:
1. Komputer dapat mengatur kecepatan motor lebih baik sehingga membuat brushless motor lebih efisien.
2. Tidak adanya storing/electrical noise.
3. Tidak menggunakan brushes yang dapat rusak setelah lamanya pemakaian.
4. Dengan posisi electromagnets di bagian stator, maka pendinginan motor menjadi lebih mudah.
2.5.2 ESC (Electronic Speed Control)
Electronic Speed Control (ESC) sesuai dengan namanya esc adalah rangkaian elektronik yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan putaran motor pada pesawat atau helikopter dengan cara menterjemahkan sinyal yang diterima receiver dari transmitter. Seperti halnya motor, esc juga dibedakan dua jenis, brushed esc untuk brushed motor dan brushless esc untuk brushless motor. Di pasaran terdapat berbagai merk esc dengan kekuatan arus (current rating) dan kekuatan voltase (voltage rating) serta feature yang ditawarkan.
Untuk menentukan esc yang akan kita gunakan sangatlah penting untuk mengetahui kekuatan (peak current) dari motor. Pilihlah esc yang kekuatannya melebihi kekuatan motor. Misalnya, dari data kita dapatkan kekuatan motor adalah 12A (amper) pada saat throttle terbuka penuh. sebaiknya esc yang akan kita gunakan adalah esc yang berkekuatan 18A atau 20A. Jika kita paksakan menggunakan esc 10A kemungkinan pada saat throttle dibuka penuh, esc akan panas bahkan terbakar. pada perancangan robot terbang sebagai media pendistribusian paket bantuan ke daerah terisolir menggunakan menggunakan ESC 40 Ampre.
Untuk menghubungkan esc dengan motor brushless ada dua cara yang biasanya digunakan yaitu:
1. Menyolder langsung kabel dari esc ke motor brushless 2. Menggunakan conector banana yang tersedia di pasaran
Tapi pada dasarnya kedua cara di atas memiliki keuntungan masing-masing namun yang perlu di perhatikan saat melakukan penghubung antara motor brushless ke esc adalah pin data pada kedua komponen tersebut jangan sampai terbalik pemasangannya. Berikut ini adalah gambar konektor yang biasanya dipakai untuk menghubungkan esc ke motor brusless
Gambar 2.14 Conektor ecs ke motor brusless
2.5.3 Propeler
pusher dan bisa yang panjang dari propeler ini adalah 26 cm, namun masih banyak lagi jenis propeler yang terdapat dipasaran dengan jenis, ukuran yang beragam.
Gambar 2.15 Propeler biasa dan propeler pusher
2.5.4 Motor servo digital
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor.
energi mekanik melalui interaksi dari dua medan magnit. Salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanent dan yang satunya dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Resultan dari dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran motor tersebut. Saat motor berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan.
Secara umum terdapat 2 jenis motor servo, yaitu motor servo standard dan motor servo Continous. Servo motor tipe standar hanya mampu berputar 180 derajat. Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk membuat “
Robot Arm” ( Robot Lengan ). sedangkan Servo motor continuous dapat berputar sebesar 360 derajat. motor servo Continous sering dipakai untuk Mobile Robot. Pada perancangan robot ini jenis motor servo yang digunakan adalah motor Servo digital HS5645MG
Gambar 2.16 Servo digital HS5645MG
Motor servo merupakan sebuah motor dc kecil yang diberi sistim gear dan
potensiometer sehingga dia dapat menempatkan “horn” servo pada posisi yang
dikehendaki. Karena motor ini menggunakan sistim close loop sehingga posisi “horn”
yang dikehendaki bisa dipertahanakan. “Horn” pada servo ada dua jenis. Yaitu Horn
Gambar 2.17Motor servo Horn bulat dan Horn x 2.6 Sistem Separasi
Integrated Circuit (IC) ULN2003 adalah IC bertegangan tinggi, IC jenis ini dapat ditemukan dengan sangat mudah di toko-toko elektronik, IC ULN 2003 memiliki 7 pasang kaki-kaki yang berfungsi sebagai masukan dan keluaran sinyal, satu kaki yang berfungsi sebagai Ground, dan satu kaki Common. IC ini dapat meningkatkan tegangan yang dikirimkan melalui parallel port yang hanya beberapa mA menjadi 500mA, sedangkan tegangan puncak yang mampu ditingkatkan oleh IC ULN2003a adalah 600A.
IC ULN 2003 sangat ideal untuk digunakan sebagai driver untuk mengendalikan gerakan Motor ataupun sebagai pembangkit tegangan pada sistem pemutus parasut robot untuk menjatuhkan paket bantuan ke daerah tertentu. Agar robot dapat melepas parasut, maka digunakan rangkaian sebagai berikut.
Prinsip kerja dari rangkaian separasi ini adalah memanaskan tali yang mengelilingi robot, agar terputus. Lilitan tali tersebut terhubung dengan parasut dan paket bantuan. Karena lilitan tali terputus, maka robot akan terpisahkan dengan parasut dan paket bantuan. Prinsip kerja rangkaian separasi ini di peroleh berdasarkan masukan dari Prof. Dr. Ir. Chunaeni Latief.
Berikut ini adalah keterangan dari masing-masing pin dari ULN 2003 yang digunakan sebagai sistem pemutus parasut.
Gambar 2.19 Pin Connection IC ULN 2003 Prinsip kerja dari rangkaian separasi ini adalah sebagai berikut.
Adapun penjelasan dri sistem kerja rangkaian separasi di tasa adalah sebagai berikut:
Pada rangkaian (a) tali parasaut akan dilingkari melewati lilitan pemanas yang sejak peluncuran robot telah terpasang, dan setelah robot mendeteksi keberadaan tempat dari bencana alam rangkaian ini akan di aktifkan melalui mikro kontroler sehingga tali parasut dan paket bantuan akan terputus seperti pada rangkaian (b).
2.7 Catu daya
Baterai yang digunakan pada perancangan robot ini berjenis baterai yang di gunakan adalah lithium polymer (LiPo). Baterai ini dapat diisi ulang (rechargeable). Baterai yang digunakan memiliki tegangan 11,1 Volt dan arus sebesar 2200 mAh dengan 3 cell di dalamnya. Cell merupakan teknologi konversi energi elektrokimia yang mampu mengubah senyawa hidrogen dan oksigen menjadi air, dan dalam prosesnya menghasilkan listrik. Pemakaian baterai jenis ini harus dihentikan atau dilepas jika tegangan baterai turun mendekati batas tegangan 11,1 Volt, sehingga harus diisi ulang agar melebihi tegangan 11,1 Volt. Berikut ini adalah contoh sebuah baterai lithium polymer.
Dalam pemilihan catu daya pada robot yang dirancang faktor yang harus di perhatikan adalah sebagai berikut:
1. Tegangan
Setiap aktuator tidak memiliki tegangan yang sama. Hal ini akan berpengaruh terhadap disain catu daya. Tegangan tertinggi dari salah satu aktuator akan menentukan nilai tegangan catu daya.
2. Arus
Arus memiliki satuan Ah (Ampere-hour). Semakin besar Ah, semakin lama daya tahan baterai bila digunakan pada beban yang sama.
3. Teknologi Baterai
Baterai isi ulang ada yang dapat diisi hanya apabila benar-benar kosong, dan ada pula yang dapat diisi ulang kapan saja tanpa harus menunggu baterai tersebut benar-benar kosong.
Selain jenis baterai lithium polymer (LiPo), masih banyak lagi jenis baterai yang tersedia di pasaran dengan spesifikasi yang beragam dan dapat digunakan untuk catu daya. Diantaranya baterai Ni-Cd, Alkaline, Lead Acid dan sebagainya, yang masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Kelebihan lain yang dimiliki baterai lipo adalah sebagai berikut:
2. LiPo tidak memiliki memori sehingga anda tidak perlu selalu mengosongkannya sebelum mengisi ulang.
3. LiPo terbuat dari materi sejenis gel yang secara teori jauh lebih ringan. 4. Self-discharge rate jauh lebih rendah dibandingkan NiCad dan NiMH. Untuk menghubungkan baterai ke motor maka di perlukan sebuah konektor baterai, berikut ini adalah gambar dari konektor batterai yang digunakan
Gambar 2.22 Konektor baterai lipo 2. 7 Sensor Kompas
Gambar 2.23 Bentuk fisik modul hitachi HM55B
Berikut ini adalah tabel yang menjelaskan konfigurasi pin pada modul hitachi HM55B ditunjukkan pada tabel
Gambar 2.24 penjelasan pin HM55B tampak atas Tabel 2.4 Keterangan pin modul Hitachi HM55B No. Pin Nama Pin Fungsi
1 Din Serial data input 2 Dout Serial data output
3 GND Ground
4 CLK Synchronous clock input 5 /EN Active-low device enable
6 Vcc +5 V power input
Modul kompas ini memiliki regulator onboard yang mengubah tegangan sumber menjadi 3 V, tegangan ini merupakan daerah kerja modul kompas ini. Kecepatan sensitivitas 30-40 ms setelah program dijalankan. Penggunaan mikrokontroler dapat memudahkan untuk menampilkan arah dalam format 3600. Berikut di bawah ini spesifikasi modul hitachi HM55B:
b. Sensitivitas: 1.0 - 1.6 uT/lsb. c. Resolusi: 6 bit (64 direction). d. Waktu konversi: 30 - 40 ms. e. Synchronous serial interface.
f. Dimensi: 0.3 inci, 6-pin DIP package. g. Range pengoperasian: 0 - 70oC. Fitur-fitur dari sensor kompas HM 55B
a. Sensitif terhadap microtesla (μT) variasi dalam kekuatan medan magnet. b. Menyederhanakan arah dengan medan magnet menyelesaikan
pengukuran menjadi dua komponen sumbu. c. 8-bit resolusi sudut + / - 1 brad setelah kalibrasi.
d. Hanya 30 hingga 40 ms antara mulai pengukuran dan data-siap.
e. Built-in resistor perlindungan bagi pin data bus menghilangkan risiko konflik.
f. Compact & breadboard-ramah 0,3 inci, 6-pin paket DPI.
g. Compitable dengan semua BASIC Stamp, Javelin Stamp dan SX Microcontrollers.
2.8Perangkat Lunak
LabVIEW adalah salah satu bahasa pemograman komputer grafik yang menggunakan icon-icon sebagai pengganti teks dalam membuat aplikasi. Program ini adalah salah satu produk keluaran National Instrument.
LabVIEW terdiri dari tiga komponen, yaitu : a. Front panel, merupakan user interface,
b. Blok diagram, terdiri dari sumber-sumber grafik yang mendefinisikan fungsi-fungsi dari VI
c. Icon dan connector panel, mengidentifikasi suatu VI sehingga bisa digunakan pada VI yang lain. VI yang terdapat pada VI lain disebut dengan subVI.(to be continued)
a. front panel
Gambar 2.25 Contoh dari sebuah front panel dari program LabVIEW untuk menghitung luas dan keliling lingkaran
b. Blok diagram dari VI
Blok diagram adalah bagian window yang berlatar belakang putih berisi source code yang dibuat dan berfungsi sebagai instruksi untuk front panel. Tampilan dari blok diagram dapat lihat pada Gambar 2.26.
Control dan Functions Pallete digunakan untuk membangun sebuah VI. 4. Control Pallete
Control Pallete merupakan tempat beberapa control dan indikator pada front panel, control pallete hanya tersedia di front panel, untuk menampilkan control pallete dapat dilakukan dengan mengkilk windos >> show control pallete atau klik kanan pada front panel. Contoh control pallete ditunjukkan pada Gambar 2.27.
Gambar 2.27 Tampilan dari control Pellete pada Labview
2.9Proporsional Integral Derivative (PID)
risetime yang cepat dan error yang kecil kita dapat menggabungkan ketiga aksi kontrol ini menjadi aksi kontrol PID. Parameter pengontrol Proporsional Integral derivative (PID) selalu didasari atas tinjauan terhadap karakteristik yang di atur (plant). Dengan demikian bagai manapun rumitnya suatu plant, prilaku plant tersebut harus di ketahui terlabih dahulu sebelum pencarian parameter PID itu dilakukan.
2.9.1 Pengontrol Proporsional
Gambar 2.28 Diagram blok kontroler proporsional
Pengontrol proposional memiliki 2 parameter, pita proposional (propotional band) dan konstanta proporsional. Daerah kerja kontroler efektif dicerminkan oleh pita proporsional sedangkan konstanta proporsional menunjukan nilai factor penguatan sinyal tehadap sinyal kesalahan Kp Hubungan antara pita proporsional (PB) dengan konstanta proporsional (Kp) ditunjukkan secara persentasi oleh persamaan berikut:
Gambar 2.29 Proportional band dari pengontrol proporsional tergantung pada penguatan.
Ciri-ciri pengontrol proposional harus diperhatikan ketika pengontrol tersebut diterapkan pada suatu sistem. Secara eksperimen, pengguna pengontrol propoisional harus memperhatikan ketentuan-ketentuan berikut ini :
1. Kalau nilai Kp kecil, pengontrol proposional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sisitem yang lambat.
2. Kalau nilai Kp dinaikan, respon sistem menunjukan semakin cepat mencapai set point dan keadaan stabil.
2.9.2 Pengontrol Integral
Gambar 2.30 Kurva sinyal kesalahan e(t) terhadap t pada pembangkit kesalahan nol.
Gambar 2.31 menunjukkan blok diagram antara besaran kesalahan dengan keluaran suatu pengontrol integral.
Gambar 2.31 Blok diagram hubungan antara besaran kesalahan dengan pengontrol integral
Gambar 2.32 Perubahan keluaran sebagai akibat penguatan dan kesalahan Ketika digunakan, pengontrol integral mempunyai beberapa karakteristik berikut ini:
1. Keluaran pengontrol membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat respon.
2. Ketika sinyal kesalahan berharga nol, keluaran pengontrol akan bertahan pada nilai sebelumnya.
3. Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.
4. Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran pengontrol.
2.9.3 Pengontrol Derivative
blok diagram yang menggambarkan hubungan antara sinyal kesalahan dengan keluaran pengontrol.
Gambar 2.33 Blok diagram pengontrol Derivative
Gambar 2.34 menyatakan hubungan antara sinyal masukan dengan sinyal keluaran pengontrol Derivative. Ketika masukannya tidak mengalami perubahan, keluaran pengontrol juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan menaik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp), keluarannya justru merupakan fungsi step yang besar magnitudnya sangat dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan factor konstanta diferensialnya.
Karakteristik pengontrol derivative adalah sebagai berikut:
1. Pengontrol ini tidak dapat menghasilkan keluaran bila tidak ada perubahan pada masukannya (berupa sinyal kesalahan).
2. jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkanpengontrol tergantung pada nilai Td dan laju perubahan sinyal kesalahan.(Powel, 1994, 184).
3. pengontrol derivative mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi pengontrol derivative dapat mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif, dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem .
1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu model robot terbang yang dapat diaplikasikan sebagai media transportasi pendistribusian bantuan bencana alam. Aplikasi dari robot terbang ini dikhususkan pada daerah terisolir dimana media transportasi darat tidak dapat digunakan.
Gambar 1.1 Ilustrasiprinsipkerjadari model robot terbang yang dibuat dalam melakukan distribusi bantuan bencana alam
Telah banyak penelitian mengenai robot terbang yang dilakukan oleh peneliti lain. Tetapi sepanjang yang penulis ketahui, robot terbang yang dibuat oleh peneliti lain menggunakan model quadrotor [1], pesawat mini [2] ataupun model coaxial helicopter [3] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.2 Sedangkan pada penelitian ini akan dirancang robot terbang dengan model lain yaitu yang dapat mengendalikan arah parasut dan kemudian bertransformasi menjadi model tandem-rotor helicopter.
Pada robot yang dirancang, sebagai aktuator akan digunakan empat motor brushless dan empat propeller dengan ukuran 28 cm. Sedangkan sensor-sensor yang digunakan meliputi kompas sebagai petunjuk arah, gyroscope untuk mengetahui kemiringan robot serta sensor ultrasonic untuk mengetahui ketinggian terbang dan gps untuk mengetahui posisi robot. Dua buah mikrokontroller akan digunakan pada sistem robot ini, dimana sebuah mikrokontroller akan bertugas untuk mengatur propeller menggunakan kontrol PID, sedangkan mikrokontroller lainnya bertugas untuk mengolah data sensor serta melakukan telemeteri dan telecommand dengan ground station. Adapaun pengendali jarak jauh menggunakan modul komunikasi RF dengan sistem transmisi data UART.
1.2 Identifikasi Masalah
Masalah yang dihadapi dalam pembuatan robot terbang sebagai media pendistriusian paket bantuan ke daerah terisolir adalah.
a. Memilih komponen dan mikrokontroler yang tepat untuk digunakan dalam pembuatan robot .
b. Sistem komunikasi yang digunakan menggunakan modem radio huawei radio Hwa Wei YS-1020UB, dengan sistem komunikas half duplex.
c. Mendesain robot sedemikian rupa sehingga ukuran dan dimensinya tidak mengganggu performansi robot.
d. Mendesain rancangan software ground segment agar robot dapat dimonitoring.
f. Merancang sistem pelepas parasut dan paket bantuan g. Mengarahkan robot ke tempat yang diinginkan.
1.3 Rumusan Masalah
a. Bagaimana cara memilih komponen yang tepat seperti sensor, mikrokontroler, dan rangka robot?
b. Bagai mana cara merancang sistem komunikasi antara penerima dan pengirim serta rancang bangun robot?
c. Bagaimana cara mengarahkan robot (target seeking) dengan tepat kearah yang diinginkan?
d. Bagaimana cara merancang software groundsegment agar robot dapat dimonitoring dari ground station?
1.4 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah membuat robot terbang sebagai media pendistribusi bantuan bencana alam di daerah-daerah terisolir dimana robot tersebut memiliki fungsi sebagai berikut.
1. Setelah dilepas dari pesawat, maka melalui pengendali jarak jauh, robot dapat dikendalikan untuk mengarahkan parasut menuju lokasi pendaratan.
2. Setelah berhasil mendeteksi jarak ± 6 meter dari permukaan tanah, maka robot akan melepaskan paket bantuan bencana alam dan parasut. 3. Setelah berhasil melepas parasut, robot akan berubah menjadi mode
4. Lalu, melalui pengendali jarak jauh, robot dapat dikendalikan untuk menuju ground station.
Secara khusus, manfaat yang ingin dicapai dari perancangan robot terbang ini adalah sebagai sarana alternative dalam pendistribusian bantuan bencana alam ke daerah-daerah terisolir. Jika dikembangkan lebih lanjut, robot terbang ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan lainnya, diantaranya sebagai berikut.
a. Monitoring kebakaran hutan atau penebangan hutan illegal b. Monitoring kemacetan jalan
c. Alat bantu pemadaman kebakaran melalui media udara d. Survei dan pemetaan
e. Media bantu pencarian pada misi Search and Rescue (SAR) f. Pemakaian untuk keperluan keamanan (seperti patroli)
1.5 Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut.
a. Sistem komunikasi yang digunakan adalah sistem komunikasi half duplex .
b. Sistem pengiriman data menggunakan modem radio huawey YS-1020UA dan menggunakan komunikasi data UART, sofware yang yang dipakai menggunakan Labview
c. Mikrokontroler yang digunakan adalah Basic Stamp BS2p40
e. Sistem kontrol robot masih dilakukan secara manual melalui pengendali jarak jauh
f. Informasi navigasi robot diperoleh melalui data sensor kompas g. Beban maksimum yang bisa di angkut oleh robot ± 1kg
1.6 Metodologi Penelitian
Tahapan metode penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut.
1. Studi pustaka yang berkaitan dengan quadrotor helicopter, pengontrol PID, lembar data sensor-sensor serta manual mikrokontroller Basic Stamp Bs2p40.
2. Pemilihan dan pengadaan sensor, motor dan propeller yang digunakan.
3. Perancangan desain robot terbang yang dapat memuat sistem catu daya, mikrokontroller, sensor-sensor dan motor.
4. Pembuatan rangka dan rangkaian elektronik robot.
5. Pembuatan mekanisme separasi robot dengan paket beban.
1.7 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut. BAB I. PENDAHULUAN
Dalam bab ini memaparkan dan membahas mengenai latar belakang, maksud dan tujuan penulisan, batasan masalah, metoda penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II. LANDASAN TEORI
Dalam bab ini membahas tentang teori-teori dasar yang berhubungan dengan perangkat keras maupun perangkat lunak yang digunakan dalam perancangan model robot terbang sebagai media pendistribusian paket bantuan bencana alam ke daerah terisolir.
BAB III. PERANCANGAN SISTEM
Dalam bab ini membahasan tentang perancangan sistem dan integrasi dari setiap komponen yang digunakan ke badan robot agar tidak mengganggu performansi robot.
BAB IV. UJI COBA DAN ANALISA SISTEM
Dalam bab ini membahas tentang cara kerja robot, analisa data terhadap sensor-sensor yang digunakan dan memaparkan hasil pengujian target seeking (pengarahan robot ke drajat tertentu derajat).
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Pada perancangan model robot terbang sebagai alternatif media pendistribusian paket bantuan kedaerah terisolir terdiri dari empat motor brushless, dua motor servo dan empat propeler sepanjang 26 cm yang menjadi sistem aktuator pada robot, dan dilengkapi dengan sensor kompas HM55B sebagai petunjuk arah, dan dilengkapi dengan sistim pemutus parasut yang berfungsi untuk menjatuhkan paket bantuan kedaerah terisolir tersebut.
Dengan menggunakan tiga pengontrol PID, pada mode 1, robot dapat melakukan target seeking dengan set point yang dapat diubah bila adanya gangguan. Dari percobaan diperoleh maximum overshoot rata-rata adalah 32,1 %, settling time rata-rata adalah 10,6 detik dan steady state error rata-rata sebesar 3.7 %. Pengendalian robot menggunakan wireless memiliki daya jangkau hingga 190 m untuk medan jalanan di kota. Dengan menggunakan sebuah baterai Lipo 2200 mAh, waktu operasi robot adalah sekitar 24 menit. Sebagai pengendali dan penerima data dari robot, telah dirancang software ground station berbasis LabVIEW 7.1. dengan waktu sampling data rata-rata adalah 250 ms. Pengendali jarak jauh menggunakan modul komunikasi RF dengan sistem transmisi data UART, dimana sistem komunikasi robot menggunakan sistem komunikasi dua arah secara bergantian (half duplex) dengan mengunakan modem radio huawey YS1020UB yang mana jarak maksimalnya adalah ±900 meter, sistem catu daya robot menggunakan baterai lipo 3 cell dan maksimum operasi kerja robot adalah 24 menit.
CV – dedi sitompul
Religion : Kristen Protestan
Marital Status : Single
Nationality : Indonesian
Current Address : jl.haur mekar c28 Phone / Mobile Phone : 081394254931
Email : dedi.sitompul89@gmail.com
ID Number : 3216070801890001
Permanent Address : jl.sekolah II no 2a Pekanbaru, Riau
FORMAL EDUCATION
University : UNIKOM
Faculty : Faculty. Technical and Computer Science Departement : Elektrical Engineering
Predicate : ST
Degree : Strata 1 (S1)
Date From – To : 2007 - 2011
Other Formal Education
SMK MUHAMMADYAH 01 PEKANBARU 2004-2007
SLTP SWASTA ASSISI P.SIANTAR 2001-2004
CV – dedi sitompul Language
Language Speak Read Write
Engish Good Good Good
Bahasa Indonesia Excellent Very Good Very Good
Computer
Software Windows Applications, MS-Office, Protel DXP. Programming C++, PHP,Visual Basic.
