• Tidak ada hasil yang ditemukan

Perancangan dan Realisasi Fixed Wing UAV Menggunakan Panel Surya Sebagai Energi Alternatif untuk Sistem Pengisian Daya - Design and Realization Fixed Wing UAV Using Solar Panel as the Alternative Energy for Charger System.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Perancangan dan Realisasi Fixed Wing UAV Menggunakan Panel Surya Sebagai Energi Alternatif untuk Sistem Pengisian Daya - Design and Realization Fixed Wing UAV Using Solar Panel as the Alternative Energy for Charger System."

Copied!
18
0
0

Teks penuh

(1)

i Universitas Kristen Maranatha

PERANCANGAN DAN REALISASI FIXED WING UAV

MENGGUNAKAN PANEL SURYA SEBAGAI ENERGI

ALTERNATIF UNTUK SISTEM PENGISIAN DAYA

Zenitawati

NRP : 1122056

email : nit.not0303@gmail.com

ABSTRAK

Panel surya merupakan sumber energi yang praktis dan ramah lingkungan juga merupakan energi yang terbarukan. Pemanfaatan panel surya sebagai energi alternatif untuk sistem pengisian daya akan sangat mengefektifkan penggunaan UAV, karena dengan menggunakan panel surya sebagai media untuk pengisian daya, diharapkan Fixed Wing UAV dapat terbang lebih lama dibandingkan tanpa menggunakan panel surya.

Dalam Tugas Akhir ini telah direalisasi Fixed Wing UAV menggunakan panel surya sebagai energi alternatif untuk sistem pengisian daya. Pesawat model jenis glaider dipilih, disesuaikan dengan ukuran panel surya yang akan dipasang, model sayap yang dipilih adalah rectangular wing dengan panjang 100 cm dan lebar 21 cm dengan ukuran fuselage 80 cm, letak sayap yang dipilih shoulder wing. Pemilihan perangkat elektronika seperti motor, propeller, servo, ESC, receiver, dan baterai disesuaikan dengan klasifikasi berat pesawat dan digunakan persamaan untuk menghitung setiap perangkat yang dipilih. Panel surya digunakan sebagai energi alternatif untuk sistem pengisian daya, menggunakan arduino sebagai pengontrol untuk mengatur ON-OFF relay. Kontrol ON-OFF hysterisis digunakan agar keluaran pengontrol ON-OFF memiliki osilasi dengan frekuensi rendah pada relay. Relay akan ON saat tegangan baterai 12,2 Volt dan relay akan OFF saat tegangan baterai 12,4 Volt.

Dari hasil perancangan yang dibuat Fixed Wing UAV mampu bermanuver dengan baik, dengan panel surya atau tanpa panel surya. Untuk sistem charger baterai menggunakan panel surya sebagai energi alternatif berhasil dilakukan, realisasi Fixed Wing UAV menggunakan panel surya sebagai sistem charger. Hasil ujicoba tanpa menggunakan sistem charger kondisi tegangan awal baterai 12,56 V dan tegangan akhir 11,63 V, sedangkan dengan menggunakan sistem charger tegangan awal baterai 12,56 V dan tegangan akhir 11,70V.

(2)

ii Universitas Kristen Maranatha

DESIGN AND REALIZATION FIXED WING UAV USING SOLAR

PANEL AS THE ALTERNATIVE ENERGY FOR CHARGER

SYSTEM

Zenitawati

NRP : 1122056

email : nit.not0303@gmail.com

ABSTRACT

Solar energy is the most practice source of energy and friendly environment and it is the newest energy. The utilization of solar panel are the alternative energy for charge system will be make using UAV more effective. Fixed wing UAV can fly more longer than without solar panel.

In this final project, Fixed Wing UAV used solar panels as an alternative energy for charging power, has been realized. The gladier plane model is selected and adjusted with the right size of solar panels that will be installed. Wing model that used in this project is rectangular wing, which the length is 100cm and the width is 21cm, meanwhile yhe size of fuselage is 80cm. The shoulder wing position is used for wing placement. The selection of electronic device such as motor, propeller, servo, ESC, receiver and battery has adjusted with the weight of the plane, and every preference is made using equation. Solar panels used as alternative energy for charging power system, utilize arduino as controller ti adjust ON-OFF relay. ON-OFF Hysterisis controller used, in order to create output with low frequency of oscillation on relay.

Relay will on, if battery voltage is 12,2 V and it will be OFF in 12,4 VFinal result from this making fixed wing uav design is it can good manuver, with surya panel or without solar panel. For charge system using solar panel as alternative energy is success, realization of fixed wing uav using solar panel as charge system. The result of this trial without charge system condition of voltage early battery is 12.56 V and final voltage is 11.63 V whereas with charge system early voltage is 12.56 V and final voltage is 11.70 V.

Key words : Fixed Wing UAV, Solar Panel, Arduino, Relay, voltage of battery

(3)

v Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN SURAT PERNYATAAN

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR

ABSTRAK ... i

I.5 Spesifikasi Alat yang Digunakan ... 2

I.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI II.1 Panel Surya ... 4

II.2 Bagian-bagian Panel Surya ... 5

II.3 Tipe Panel Surya ... 7

II.4 Klasifikasi Pesawat Model Menurut FAI ... 12

II.5 Bagian-Bagian Pesawat... 19

II.6 Gaya-Gaya yang Bekerja pada Pesawat Terbang ... 20

II.7 Letak dan Bentuk Sayap ... 22

II.8 Bentuk Airfoil ... 23

(4)

vi Universitas Kristen Maranatha

II.10 Converter DC-DC ... 29

II.11 Sistem Kontrol ... 36

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan dan Realisasi Fixed Wing UAV ... 39

III.1.1 Perancangan dan Realisasi Fixed Wing UAV ... 39

III.1.2 Sistem Elektronika Pesawat ... 46

III.2 Peancangan dan Realisasi Sistem Charger Lipo... 52

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA IV.1 Data Pengamatan Fixed Wing UAV ... 57

IV.1.1 Fixed Wing UAV tanpa Panel Surya ... 57

IV.1.2 Fixed Wing UAV dengan Panel Surya………..…..… 58

IV.1.3 Fixed Wing UAV saat Bermanuver……… 60

IV.2 Data Pengamatan Panel Surya………...…. 61

IV.2.1 Data Pengamatan Relay menggunakan Kontrol ON-OFF Hysterisis ………. 62

IV.2.2 Data Pengamatan Sistem Charger...………..…... 63

IV.2.3 Data Pengamatan Charger Baterai Lipo..………... 65

IV.3 Data Pengamatan Realisasi Panel Surya pada Fixed Wing UAV…... 66

IV.3.1 Data Pengamatan Fixed Wing UAV tanpa Sistem Charger... 66

IV.3.2 Data Pengamatan Fixed Wing UAV dengan Sistem Charger... 67

BAB V SIMPULAN DAN SARAN V.1 Simpulan.. ... 69

V.2 Saran ... 70

(5)

vii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Cara Kerja Panel Surya ... 5

Gambar II.2 Bagian-Bagian Panel Surya ... 5

Gambar II.3 Amorphous Silicon Solar Cell (A-Si) ... 8

Gambar II.4 Copper Indium Gallium Selenide Solar Cells (CIGS) ... 9

Gambar II.5 Gallium Arsenide Germanium Solar Cell (GaAs)... 10

Gambar II.6 Monocrystalline Solar Cell (Mono-Si) ... 10

Gambar II.7 Polycrystalline Solar Cell (Multi-Si)... 11

Gambar II.8 Thin Film Solar Cell (TFSC) ... 12

Gambar II.16 Bagian-Bagian Pesawat ... 19

Gambar II.17 Gaya yang Bekerja pada Sebuah Pesawat Terbang ... 20

Gambar II.18 Pesawat Berdasarkan Letak Sayap ... 22

Gambar II.19 Bentuk Sayap Pesawat ……….……….…. 23

Gambar II.20 Terminologi Airfoil ... 24

Gambar II.21 Tipe Airfoil ... 25

Gambar II.22 Proses Discharge dan Charger baterai... 27

Gambar II.23 Susunan Seri dan Paralel Baterai …………...27

Gambar II.24 Prinsip Converter DC-DC Tipe Linier ... 30

Gambar II.25 Converter tipe peralihan ... 31

Gambar II.26 Tegangan keluaran ... 31

Gambar II.27 Buck Converter ... 33

Gambar II.28 Boost Converter... 34

(6)

viii Universitas Kristen Maranatha

Gambar II.30 Cuk Converter ... 36

Gambar II.31 Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka ... 37

Gambar II.32 Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Tertutup ... 38

Gambar III.1 Desain 3D Fixed Wing UAV... 40

Gambar III.7 Desain UAVTampak Atas……….…. 44

Gambar III.8 Desain UAVTampak Depan.……….. 44

Gambar III.14 Rangkaian Charger Baterai Lipo...……… 54

Gambar III.15 Algoritma Sensor Tegangan………... 56

Gambar IV.1 Fixed Wing UAV tanpa Panel Surya..………...57

Gambar IV.2 Fixed Wing UAV denganPanel Surya …………...……... 58

Gambar IV.3 Fixed Wing UAV tanpa Panel Surya………... 59

Gambar IV.4 Fixed Wing UAV saat Bermanuver………. 60

Gambar IV.5 Fixed Wing UAV saat Take Off………... 61

Gambar IV.6 Fixed Wing UAV saat Landing...61

Gambar IV.7 Grafik Ujicoba Relay menggunakan Kontrol ON-OFF Hysterisis……….... 62

Gambar IV.8 Proses Charge. Power Bank... 64

Gambar IV.9 Proses Charge Baterai Lipo ……….. 65

(7)

ix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel III.1 Spesifikasi Turnigy Park480 Brushless Outrunner 850kv ... 48

Tabel III.2 Spesifikasi Propeller 11x4.7 ... 48

Tabel III.3 Spesifikasi Hobbyking™ SS Series 50-60A ESC ... 49

Tabel III.4 Spesifikasi Zippy 2200mAh 3S 25C Lipo ... 50

Tabel III.5 Spesifikasi FrSky D8R-XP 2.4Ghz Receiver ... 51

Tabel III.6 Spesifikasi Servo SPRINGRC SM-S3317M ... 52

Tabel IV.1 Data Pengamatan Fixed Wing UAV tanpa Panel Surya ... 58

Tabel IV.2 Data Pengamatan Fixed Wing UAV dengan Panel Surya ... 59

Tabel IV.3 Data Pengamatan Fixed Wing UAV tanpa Panel Surya ... 60

Tabel IV.4 Data Pengamatan Ujicoba Relay ... 63

Tabel IV.5 Data Pengamatan Charger Power Bank ... 64

Tabel IV.6 Data Pengamatan Charger Baterai Lipo ... 65

Tabel IV.7 Data Pengamatan Fixed Wing UAV tanpa Sistem Charger... 67

(8)

x Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan II.1Converter DC-DC Tipe Linier ... 30

Persamaan II.2 Converter Tipe Peralihan ... 32

Persamaan II.3 Duty Ratio ... 32

Persamaan II.4 Buck Converter ... 32

Persamaan II.5 Boost Converter ... 33

Persamaan II.6 Buck-Boost Converter ... 34

Persamaan II.7 Error ... 37

Persamaan III.1 Perhitungan Baterai ... 47

Persamaan III.2 Maximum Current ... 49

(9)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah, spesifikasi alat yang digunakan dan sistematika penulisan.

1.1 Latar Belakang

UAV (Unmanned Aerial Vehicle) merupakan wahana udara tidak berawak yang salah satu pengoperasiannya dengan cara dikendalikan dari jarak jauh. Pada dasarnya pesawat, atau helikopter dapat dipertimbangkan untuk menjadi kendaraan udara yang dapat melakukan misi yang berguna dan dapat dikendalikan dari jauh atau memiliki kemampuan terbang secara otomatis.

Permukaan sayap UAV yang besar dan horizontal bias digunakan untuk menyimpan panel surya. Pesawat seperti NASA/AeroVironment Helios menunjukkan, pada tahun 1980, potensi panel surya untuk mengubah sayap dari komponen mekanik pasif menjadi sumber daya utama atau untuk memberikan payload listrik.

Tenaga surya merupakan sumber energi yang praktis dan ramah

lingkungan juga merupakan energi yang terbarukan. Pemanfaatan panel surya sebagai energi alternatif untuk sistem pengisian daya akan sangat mengefektifkan penggunaan UAV, karena dengan menggunakan panel surya sebagai perangkat untuk mengisi baterai, diharapkan Fixed Wing UAV dapat terbang lebih lama dibandingkan tanpa menggunakan panel surya.

I.2 Rumusan Masalah

(10)

Bab I Pendahuluan 2

Universitas Kristen Maranatha

I.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari Tugas Akhir ini adalah merancang dan merealisasikan Fixed Wing UAV menggunakan panel surya sebagai energi alternatif untuk sistem pengisian daya agar UAV mendapatkan waktu terbang lebih lama.

I.4 Batasan Masalah

Batasan masalah pada Tugas Akhir ini dibatasi oleh :

1. Sistem charging panel surya pada baterai Fixed Wing UAV menggunakan microcontroller untuk mengatur saat pengisian.

2. Realisasi Fixed Wing UAV tidak dibahas secara teoritis.

I.5 Spesifikasi Alat yang Digunakan

1. Turnigy Park480 Brushless Outrunner 850kv. 2. ESC Hobby King 50A.

3. Zippy 2200mAh 3S 25C

4. Servo SPRINGRC SM-S3317M 4,8V 27g 0.16sec/60° 2.4kg-cm 5. GWS Style Slowfly Propeller 11x4.7 Green

6. FrSky D8R-XP 2.4Ghz Receiver 12.4g 3.5V-10.0V 100mA 1.5km 7. Arduino Nano

8. Sensor Tegangan DC0-25V

I.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini dibagi secara garis besar dalam lima bab, yang meliputi :

BAB I PENDAHULUAN

(11)

Bab I Pendahuluan 3

Universitas Kristen Maranatha

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini membahas tentang landasan teori mengenai panel surya, tipe panel surya, tipe pesawat terbang, cara kerja sistem charger baterai, tipe converter tegangan dan sistem kontrol.

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi Fixed Wing UAV dan perancangan dan realisasi sistem charger Lipo dengan menggunakan panel surya sebagai energi alternatif.

BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN

Pada bab ini akan dibahas hasil pengujian Fixed Wing UAV pada saat bermanuver dengan dan tanpa menggunakan panel surya, pengujian sistem charger menggunakan panel surya dan pengujian realisasi Fixed Wing UAV menggunakan panel surya sebagai energi alternatif untuk sistem pengisian daya.

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang membahas mengenai simpulan dan saran-saran untuk perbaikan dan pengembangan lebih lanjut.

(12)

69 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini penulis akan menyatakan kesimpulan dari Tugas Akhir ini, serta memberikan saran untuk dapat mengembangkan Tugas Akhir ini selanjutnya.

V.1 Simpulan

Dengan memperhatikan data pengamatan dan analisis pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa:

1. Perancangan dan Realisasi Fixed Wing UAV berhasil dilakukan, UAV mampu bermanuver dengan baik tanpa beban dengan kondisi throttle 30%-50%, sedangkan dengan beban panel surya kondisi throttle 100%.

2. Sistem charger untuk baterai Litium Polimer dengan menggunakan kontroler ON-OFF hysterisis berhasil dibuat. Relay akan ON pada tegangan 12,2 V dan relay akan OFF pada tegangan 12,4 V.

3. Adanya waktu transisi untuk perubahan tegangan output panel surya sesaat setelah terjadi perubahan intensitas cahaya.

(13)

Bab V Kesimpulan dan Saran

Universitas Kristen Maranatha 70 V.2 Saran

(14)

PERANCANGAN DAN REALISASI FIXED WING UAV

MENGGUNAKAN PANEL SURYA SEBAGAI ENERGI

ALTERNATIF UNTUK SISTEM PENGISIAN DAYA

DESIGN AND REALIZATION FIXED WING UAV USING SOLAR

PANEL AS THE ALTERNATIVE ENERGY FOR CHARGER

SYSTEM

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Sarjana Strata Satu(S-1) Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha

Disusun oleh: ZENITAWATI

1122056 Pembimbing : MULIADY,ST.,MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

(15)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena karunia dan hidayah–Nya Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan dan Realisasi Fixed Wing UAV Menggunakan Panel Surya sebagai Energi Alternatif untuk

Sistem Pengisian Daya ” dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun untuk memperoleh gelar Strata Satu (S1) Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro, Universitas Kristen Maranatha.

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, dorongan, dan bimbingan secara langsung maupun tidak langsung dari berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung penulis dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, yaitu kepada :

1. Orang tua (Zaimurijal dan Yeti Nuryani) dan keluarga penulis yang senantiasa mendoakan dan memberikan dukungan moral maupun materi tanpa henti.

2. Muliady, S.T, M.T, selaku dosen pembimbing yang selalu senantiasa mendoakan, membimbing, memotivasi, dan mengarahkan penulis dalam melaksanaan Tugas Akhir ini. Terima kasih untuk waktu yang sudah disediakan dalam membimbing penulis.

3. Novie Theresia Br. Pasaribu, ST., MT selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha.

4. Ir. Aan Darmawan, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha.

5. Ir. Yohana Susanthi, M.Sc. selaku koordinator Tugas Akhir, Program Studi Teknik Elektro, Universitas Kristen Maranatha.

(16)

memberikan banyak masukan kepada penulis melalui seminar dan sidang Tugas Akhir.

7. Dr. Ratnadewi, S.T, M.T selaku dosen wali penulis yang selalu memberikan masukan, inspirasi, dan dorongan semangat kepada penulis.

8. Seluruh Staf Pengajar di Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha yang telah memberikan ilmu dan pengetahuannya.

9. Seluruh Staf Tata Usaha dan para karyawan di Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha.

10.Semua rekan yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung.

Akhir kata, penulis mohon maaf atas segala kesalahan dan kekurangan baik selama pelaksanaan maupun dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima. Semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pihak yang memerlukannya.

Bandung, Desember 2016

(17)

Universitas Kristen Maranatha 72

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Hu, Chenming dan White, Richard M. “SOLAR CELLS From Basics to

Advanced Systems”. University of California, Berkeley. 1983. [2]. Septina, Wilman. “Teknologi Surya”. 2011.

https://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologi-sel-surya/prinsip-kerja-sel-surya/ (17 Maret 2016)

[3]. Bagher, Askari Mohammad Bagher. Vahid, Mirzaei Mahmoud Abadi dan Mohsen, Mirhabibi. “Types of Solar Cells and Application”. American Journal of Optics and Photonics. 2015.

[4].Aeromodelling Indonesia-PB FASI. “Klasifikasi Model Pesawat”.2005.

http://www.aeromodelling.or.id/article-mainmenu-31/13-artikel-tehnik/20-klasifikasi-pesawat-model (5 April 2016)

[5]. Hall, Nancy. “Airplane Parts and Function”. NASA. 2015.

https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/airplane.html (18 April 2016) [6] Sidhi, Purnomo “Materi Diklat Awal Aeromodelling”. Jakarta. 2010.

http://rc-murah.com/file-download/Pengenalan-Aeromodelling.pdf (6 Juli 2016 )

[7] NASA.“WING DESIGN parts of an airplane ”. Aeronautics Research Mission Directorate.2005.

http://www.hq.nasa.gov/office/aero/pdf/getting_on_an_airplane_k_2.pdf (18 April 2016)

[8] Raharjo, Panggih “Terminologi Airfoil”.2010.

https://panggih15.wordpress.com/2010/01/28/terminologi-airfoil/ (20 Agustus 2016)

[9] ---

.“

Bagaimana Cara Kerja Baterai dan Apa yang Terjadi Saat Baterai Di Charge?”.4muda.2015.

(18)

Universitas Kristen Maranatha 72

[10]---.“Sekilas Tentang Pengubahan Daya DC-DC Tipe Peralihan”. Elektro Indonesia.1996.

Referensi

Dokumen terkait

Akta perjanjian yang dilegalisir atau waarmerking dan dicek oleh notaris ini merupakan suatu hal yang dilakukan untuk mengurangi faktor negatif misalnya bahwa

Dengan menerapkan metode tradisional safety stock, pada saat jumlah permintaan mengalami lonjakan, maka persediaan pengaman dapat digunakan untuk menutup

Pengukuran kesehatan keuangan koperasi diperlukan untuk mengetahui kondisi rata-rata dari kesehatan keuangan koperasi anggota GKSI yang ada dan membandingkan dengan

Selain dari sistem-sistem sokongan yang telah dibincangkan, terdapat pelbagai lagi penyelidikan yang menggunakan kecerdikan buatan dan teknik pemprosesan imej sebagai

Hasil dari unit usaha-usaha yang dibangun komite sekolah dari jaringan internal maupun jaringan eksternal yang di ikuti oleh partisipasi masyarakat diwujudkan sebagai peningkatan

Implikasi dari penelitian ini adalah 1) bagi siswa kelas XI IPA 1 SMA Negeri 5 Kabupaten Wajo untuk memahami strategi pembelajaran yang dapat terus meningkatkan

Dn UDK 711.52:902:712.25043.2 oblikovanje krajine/zelene površine/mestni park/arheološki muzej na prostem/Ptuj VODA, Nuša GAZVODA, Davorin mentor SI- 1000 Ljubljana, Jamnikarjeva

Salah satu upaya untuk meningkatkan populasi, produksi dan produktivitas sapi potong adalah dengan menggunakan bibit sapi potong yang berkualitas, karena hal ini merupakan salah