SISTEM KENDALI GERAK SEGWAY BERBASIS MIKROKONTROLER
oleh
Dede Irawan
NIM : 612007020
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan di bawah ini:
NAMA: Dede Irawan
NIM: 612007020
JUDUL SKRIPSI: SISTEM KENDALI GERAK SEGWAY BERBASIS
MIKROKONTROLER
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata
ditemukan di unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan
sanksi apa pun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 1 JULI 2013
Dede Irawan
Meterai Rp. 6000,-
INTISARI
Segway adalah sebuah kendaraan personal yang memiliki bentuk yang unik
dengan dua roda di sisi kiri dan kanan, serta memiliki sebuah stang. Segway ini
umumnya digunakan di daerah perkotaan, sebab segway ini tidak akan menimbulkan
polusi udara dan dapat bermanuver dengan mudah pada jalanan yang padat. Namun di
Indonesia, produk tersebut masih jarang ditemui karena harganya yang mahal.
Dengan dilandasi oleh faktor tersebut maka diperlukan suatu perancangan sistem
kendali seperti yang digunakan pada kendaraan ini dengan cara mengamati cara
pengendaliannya. Dengan harapan, hasil yang didapat bisa digunakan sebagai pedoman
untuk memproduksi kendaraan sejenis walau menggunakan bahan yang berbeda dari
segway import.
Hasil yang didapat dari perancangan ini antara lain, beban maksimum yang
dapat ditampung adalah sebesar 70 kg. Kecepatan maksimum sistem sebesar 5.5
km/jam pada jalan datar. Serta saat digunakan pada kecepatan 2.7 km/jam dengan beban
53 kg dapat bertahan selama 60 menit.
ABSTRACT
Segway is a personal vehicle which has a unique shape with two wheels at the
left and the right sides, and has a handlebar. Segway is generally used on city areas,
because it is an easily controlled vehicle and will not contaminate the air. But, because
of the price, it is still be a rare product in Indonesia.
Therefore, it needs a planning to make the same segway control system by
observing the controlling ways. So the results can be used as a reference to make the
similar vehicle, although it uses different matters.
The system which has been realized shows some results, they are 70 kg
maximum load and 5.5 km/hour maximum speed on a flat road. Besides of those, when
used at 2.7 km/hour average speed and 53 kg load, it can be ridden for 60 minute.
KATA PENGANTAR
Berbagai usaha telah dilakukan untuk merealisasikan skripsi ini, semua usaha
tersebut akan sia-sia jika tanpa dukungan dari semua pihak. Oleh sebab itu secara
pribadi saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Allah Bapa,
Yesus Kristus, Bunda Maria dan Roh Kudus, kepada keluarga besar dan kerabat
terutama yang disebutkan di bawah ini:
1. Kedua orang tua saya tercinta yang berada di Ketapang, Kalimantan Barat.
2. Kakak saya Ernawati dan keluarga, Alm. Abang saya Hartono, Abang saya Edy
Gunawan dan Adik saya Widyawati.
3. Tunangan saya tercinta yang selalu sabar menanti.
4. Dosen pembimbing saya Pak Lukas dan Koh Deddy.
5. Teman-teman satu kost saya Syamsu, Amat, Toras, Yonathan, Mario, Vici, Daniel,
Bivo, Heri, Hendi, Theo, Iwan, dan teman-teman lain.
6. Teman-teman saya di FTEK Theo, Heri, Suryo, Vincensius, Herditya, Satya, Indra,
Putu, dan teman-teman semua angkatan.
DAFTAR ISI
INTISARI ...i
ABSTRACT ...ii
KATA PENGANTAR ...iii
DAFTAR ISI ...iv
DAFTAR GAMBAR ...vi
DAFTAR TABEL ...viii
DAFTAR SIMBOL ...ix
DAFTAR SINGKATAN ...x
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1. Latar Belakang Masalah ...1
1.2. Batasan Skripsi ...2
1.3. Sistematika Penulisan ...2
BAB II SISTEM KENDALI GERAK SEGWAY ...3
2.1. Gambaran Segway ...3
2.2. Mekanisme Gerak Segway ...4
2.3. Konsep Pengendalian Segway ...5
2.4. Komponen Sistem Kendali Gerak Segway ...6
BAB III PERANCANGAN SISTEM ...12
3.1. Mekanik ...12
3.1.1. Body ...13
3.1.2. Stang ...14
3.1.3. Roda ...14
3.1.4. Gear ...15
3.2. Elektrik ...15
3.2.1. Mikrokontroler ...15
3.2.2. Sensor Accelerometer ...17
3.2.3. Sensor Gyroscope ...19
3.2.4. Sensor Potensiometer ...20
3.2.5. Driver Motor ...21
3.2.6. Motor ...23
3.2.7. Catu Daya ...24
3.3. Perangkat Lunak ...24
3.3.1. Akses Accelerometer ...26
3.3.2. Akses Gyroscope ...26
3.3.3. Metode Kendali PID ...27
3.3.4. Akses Potensiometer ...28
3.3.5. Low Pass Filter dan Waktu Sampling ...29
3.3.6. PWM ...29
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA ...32
4.1. Pengujian Accelerometer ...32
4.2. Pengujian Gyroscope dan Respon Sistem ...34
4.3. Pengujian PID ...35
4.4. Pengujian Beban dan Kecepatan ...38
4.5. Pengujian Bidang Miring ...39
4.6. Pengujian Ketahanan Catu Daya ...39
BAB V PENUTUP ...41
5.1. Kesimpulan ...41
5.2. Saran-Saran Pengembangan ...41
DAFTAR PUSTAKA ...42
LAMPIRAN A. PETUNJUK PENGGUNAAN ALAT ...43
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Foto Segway ...1
Gambar 2.1. Segway digunakan untuk hiburan ...3
Gambar 2.2. Balancing Robot ...4
Gambar 2.3. Block Diagram Konsep Pengendalian Segway ...5
Gambar 2.4. Foto Penggunaan Sagway Secara Umum ...6
Gambar 2.5. Block Diagram Kontroler Segway ...6
Gambar 2.6. Sudut Acuan Segway ...7
Gambar 2.7. Arah Kecepatan Sudut ...7
Gambar 2.8. Pengaruh Kondisi Stang ...8
Gambar 2.9. Block Diagram Metode Kendali ...8
Gambar 2.10. Grafik Hasil Low Pass Filter ...9
Gambar 2.11. Konsep PWM ...10
Gambar 3.1. Design Mekanik Tampak Bawah dan Belakang ...12
Gambar 3.2. Foto Mekanik Yang Telah Direalisasikan ...13
Gambar 3.3. Foto Bagian Body ...13
Gambar 3.4. Foto Bagian Stang ...14
Gambar 3.5. Foto Bagian Roda ...14
Gambar 3.6. Foto Bagian Gear ...15
Gambar 3.7. Skematik Kontroler ...16
Gambar 3.8. Foto Kontroler Yang Telah Direalisasikan ...17
Gambar 3.9. Foto Modul Sensor MMA7341L 3-Axis Accelerometer 3/11g ...17
Gambar 3.10. Gambaran Jangkauan Sensor Accelerometer ...18
Gambar 3.11. Modul Sensor L3G4200D 3-Axis Gyro ...19
Gambar 3.12. Design Peletakan Potensiometer ...20
Gambar 3.13. Skematik Potensiometer ...21
Gambar 3.14. Skematik Driver Motor ...22
Gambar 3.15. Foto Motor ...23
Gambar 3.16. Foto Catu Daya ...24
Gambar 3.17. Flow Chart Perangkat Lunak ...25
Gambar 4.1. Grafik Pengujian Accelerometer Dengan Koefisien Filter a=0.95 ...32
Gambar 4.2. Grafik Pengujian Accelerometer Dengan Koefisien Filter a=0.93 ...32
Gambar 4.3. Grafik Pengujian Accelerometer Dengan Koefisien Filter a=0.91 ...33
Gambar 4.4. Grafik Pengujian Gyroscope Terhadap Nilai Sudut ...34
Gambar 4.5. Grafik Pengujian Gyroscope Terhadap Nilai PID ...34
Gambar 4.6. Grafik Pengujian PID Dengan Kp=2, Ki=75 dan Kd=1.4 ...35
Gambar 4.7. Grafik Pengujian PID Dengan Kp=5, Ki=75 dan Kd=1.4 ...36
Gambar 4.8. Grafik Pengujian PID Dengan Kp=2, Ki=50 dan Kd=1.4 ...36
Gambar 4.9. Grafik Pengujian PID Dengan Kp=2, Ki=100 dan Kd=1.4 ...37
Gambar 4.10. Grafik Pengujian PID Dengan Kp=2, Ki=75 dan Kd=2 ...37
Gambar 4.11. Foto Pengujian Segway di Jalan Miring ...39
Gambar A.1. Foto Posisi Saklar ………43
Gambar A.2. Foto Posisi Saat Mulai Naik ………43
Gambar A.3. Foto Posisi di Atas Segway ……….44
Gambar A.4. Foto Segway Maju ………...44
Gambar A.5. Foto Segway Mundur ………...45
Gambar A.6. Foto Segway Belok Kiri ………..45
Gambar A.7. Foto Segway Belok Kanan ………..46
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Beban dan Kecepatan ...38
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Catu Daya Pada Permukaan Jalan Halus ...40
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Catu Daya Pada ermukaan Jalan Kasar ...40
DAFTAR SIMBOL
g
gravitasi bumi
n
variabel nomor
sampling
Δt
perubahan waktu
u[n]
sinyal keluaran metode PID
e[n]
sinyal
error
metode PID
Kp
Konstanta
proporsional
Ki
Konstanta
integral
Kd
Konstanta
differensial
y[n]
sinyal keluaran filter
x[n]
sinyal masukan filter
a
koefisien filter
Tc
waktu konstan (RC)
Ts
waktu sampling
DAFTAR SINGKATAN
PWM
Pulse Width Modulation
DC
Direct Current
ADC
Analog to Digital Converter
I2C
Inter Integrated Circuit
dps
degree per second
PID
Proportional Integral Differential
