4.1. Menyalakan Modul APM
Gambar 4.1 Modul APM
Modul APM yang dipakai pada tugas akhir ini adalah modul Arduflyer versi 2.5, dengan merk RCTimer. Modul APM yang baru datang dalam keadaan sudah diisi dengan boot loader dan siap untuk diisi dengan program aplikasi. Perbedaan Modul APM versi 2.5 dibandingkan versi sebelumnya yaitu:
- Memungkinkan untuk menggunakan sensor magnetometer (kompas) eksternal.
- Tidak memiliki kompas internal, hal ini memungkinkan kompas eksternal untuk ditempatkan jauh dari sumber listrik dan motor untuk menghindari gangguan magnetik.
- Modul APM memerlukan tambahan modul GPS + kompas untuk dapat berfungsi secara otomatis.
Gambar 4.2 Casing Untuk Modul APM
Modul APM dengan merk 3DR datang lengkap dengan casing, sedangkan untuk merk RCTimer casing dijual secara terpisah. Casing yang dipakai pada tugas akhir ini adalah buatan RCTimer untuk pemakaian arah pin input dan pin output ke arah samping. Casing tersebut dilengkapi dengan busa kecil yang berfungsi untuk melindungi sensor barometric pressure pada modul APM dari pengaruh angin, turbulensi dan cahaya matahari secara langsung.
Seperti halnya komputer, modul APM membutuhkan pasokan listrik dengan tegangan yang bersih dan arus yang stabil dan mencukupi.
Pasokan listrik didapat dari modul power yang memasok tegangan sebesar 5.37V dengan besaran arus 2.25A. Modul power ini berfugsi untuk mengubah tegangan dari batere Lipo dengan maksimum input 18 volt. Tegangan dari modul power cukup untuk memasok listrik untuk modul APM, modul telemetry dan modul receiver untuk remote control.
Gambar 4.3 Koneksi Modul APM Dengan Batere Lipo
Pada modul APM ada tiga terminal yang terhubung ke sirkuit positif. Masing-masing sisi dapat berfungsi untuk menerima daya ataupun menyediakan daya untuk perangkat yang terhubung ke modul APM. Pin pada baris tengah terminal pada 3 terminal (output, input, analog) berlabel "+". Ini berarti bahwa dasar semua + pin yang terhubung sehingga mereka mewakili jalur listrik positif. Jalur positif pada terminal input dan analog terhubung. Jadi kita memiliki dua sirkuit positif terpisah, satu pada terminal output dan lainnya pada terminal input / analog.
Kedua sirkuit positif tersebut dapat dihubungkan dengan menempatkan jumper pada terminal JP1 pada modul APM. Jumper ini menghubungkan semua
jalur positif pada kedua sisi modul, sehingga daya dapat didistribusikan ke sensor dan perangkat seperti modul telemetry, modul penerima RC dll.
Pada tugas ini jumper tidak dipasang pada terminal JP1, karena terminal output akan menerima power dari modul ESC yaitu modul pengontrol kecepatan motor servo.
Gambar 4.4 Jalur Tegangan Pada Modul APM
Tegangan positif mengalir ke kiri melalui jumper JP1 ke pin positif pada terminal output. Tegangan positif juga mengalir ke kanan melalui dioda zener dan sekering 500mA. Efek samping dari melewati dioda zener adalah kerugian .37V, oleh karena itu tegangan input dari modul power memasok tegangan sebesar 5.37V sebagai kompensasi. Dari sini tegangan positif mengalir ke pin positif pada terminal input dan terminal analog. Terminal input digunakan untuk memasok daya ke modul penerima RC.
Pada tahap setup modul APM tidak dihubungkan ke modul power dan batere Lipo, akan tetapi modul power dihubungkan dengan laptop melalui port USB dengan menggunakan kabel USB mikro seperti pada gambar bawah.
Gambar 4.5 Koneksi Modul APM Dengan Komputer
Setup pada modul APM dapat dilakukan tanpa harus penghubungkan modul APM dengan batere. Power dari port USB pada komputer mencukupi kebutuhan power yang diperlukan oleh modul APM dan modul receiver. Modul APM mengkonsumsi arus yang kecil yaitu sekitar 200mA.
Pada saat modul APM mendapat power LED hijau menyala secara terus-menerus, sedangkan LED merah, kuning dan biru menyala secara bergantian, LED untuk keterangan dari setiap LED dapat dilihat pada tabel berikut.
4.2. Pengujian Modul APM
Pada tugas ini setup modul APM dilakukan dengan memakai software Mission Planner. Mission Planner merupakan software sebagai ground station untuk melakukan setup dan juga kendali bagi modul APM. Mission Planner dan modul telemetry USB digunakan untuk melihat data dan memberikan perintah penerbangan.
4.2.1 Modul APM Dihubungkan Dengan Komputer
Selama proses setup modul APM dan komputer akan dihubungkan melalui kabel USB tanpa menggunakan modul telemetry. Jenis kabel USB yang dipakai adalah tipe micro seperti pada gambar 4.5 diatas. Kabel USB di hubungkan ke port USB pada komputer dan ujung satunya ke port pada modul APM.
4.2.2 Modul RC Penerima Dihubungkan Dengan Modul APM
Gambar 4.6 Modul RC Penerima Terhubung Dengan Modul APM
Modul penerima RC yang digunakan adalah tipe PWM, modul penerima RC dihubungkan ke modul APM melalui terminal input, dengan urutan channel 1 dihubungkan dengan pin signal 1, channel 2 dihubungkan dengan pin signal 2 dst.
Sedangkan untuk power ke modul penerima RC dihubungkan ke pin + dan pin – pada terminal input pada module APM. Seperti terlihat pada gambar 4.6.
4.2.3 Setup Modul APM Dengan Software Mission Planner
Setelah modul APM terhubung dengan komputer, kemudian software mision planner dijalankan, dimana sebelumnya sudah terlebih dahulu diinstal pada komputer. Setting untuk port COM terdapat pada bagian atas kanan layar. Pemilihan port COM dengan menggunakan tanda panah (pilihan port COM yang ada sering tidak sesuai pada pemakaian pertama). Baud rate yang dipakai pada saat setup adalah 115200.
Gambar 4.7 Pengaturan Port COM
Dengan menekan tombol connect pada bagian atas kanan software mission planner terhubung dengan komputer melalui MAVLink. Pada saat modul APM pertama kali digunakan, program memformat memori dataflash pada saat startup, yang mana menyebabkan gangguan pada koneksi MAVLink dan terjadinya gangguan koneksi dengan komputer. Hal ini diatasi dengan menunggu beberapa saat kemudian dicoba lagi dengan menekan tombol connect.
Setelah menunggu beberapa saat hasilnya menunjukkan modul APM telah terhubung dengan komputer.
Gambar 4.9 Proses Koneksi Selesai
Dalam keadaan komputer terhubung dengan modul APM, dilakukan setup dengan cara menekan tombol setup seperti pada gambar.
Gambar 4.10 Setup modul APM
Beberapa hal berikut dilakukan pada saat melakukan setup: Melepaskan kabel power yang berasal dari modul power (sebelumnya power modul terhubung dengan batere LiPo). Sambungan kabel ke modul power diperlukan pada saat tes yang memerlukan modul ESC yaitu untuk kalibrasi modul ESC (modul pengendali motor), untuk tes arah putaran motor dan untuk tes kecepatan motor.
Dikarenakan motor dan propeler dapat berputar secara tidak terduga ketika modul APM terhubung dengan komputer melalui USB. Maka untuk amannya
kabel power dilepaskan dari modul power hal ini untuk menghindari kecelakaan akibat putaran propeler.
4.2.4 Pengujian Sensor Kompas
Modul yang dipakai pada tugas ini adalah modul APM yang mana sudah mempunyai sensor kompas internal. Pada awalnya pengujian memakai kompas eksternal, akan tetapi seiring berjalannya pengetesan kompas eksternal mengalami kerusakan, sehingga akhirnya digunakan sensor kompas internal. Pada saat memakai kompas eksternal, kompas internal sudah di nonaktifkan terlebih dahulu dengan memotong salah satu jalur pada modul APM.
Kelebihan dengan memakai modul kompas external adalah modul dapat ditempatkan jauh dari sumber listrik, dengan demikian dapat mengurangi gangguan terhadap sensor kompas.
Sensor kompas dikalibrasi melalui menu “Initial Setup > Mandatory Hardware”, kemudian pilih Compass. Selanjutnya memilih “Rotation_180” pada pilihan manual dan mencentang pilihan “APM with external compass”. Proses kalibrasi dimulai dengan menekan tombol “Live Calibration”, seperti gambar 4.11.
Kemudian drone digerakkan dengan menghadapkan semua sisinya kearah bawah secara bergiliran yaitu sisi depan, sisi kanan, sisi belakang, kiri. Dan berikutnya dengan mengarahkan sisi bagian atas dan sisi bagian bawah drone ke arah bawah. Proses kalibrasi diakhiri dengan menekan tombol Done”, seperti gambar 4.12.
Hasil kalibrasi menunjukkan nilai 82 -8 38 dan dianggap OK karena masih dalam batasan yang ditentukan yaitu antara -150 dan 150.
Gambar 4.13 Hasil Kalibrasi Modul Kompas
4.2.5 Pengujian Sensor Accelerometer
Modul kompas dikalibrasi melalui menu “Initial Setup > Mandatory Hardware”, kemudian pilih Accel Calibration. Proses kalibrasi dimulai dengan menekan tombol “Calibrate Accel”, seperti gambar 4.14.
Kemudian drone digerakkan dengan menghadapkan semua sisinya kearah bawah secara bergiliran yaitu sisi depan, sisi kanan, sisi belakang, kiri. Dan berikutnya dengan mengarahkan sisi bagian atas dan sisi bagian bawah drone ke arah bawah. Proses kalibrasi diakhiri dengan menekan tombol Done. Hasil kalibrasi menunjukkan proses kalibrasi sukses.
Gambar 4.15 Hasil Kalibrasi Sensor Acceleration
4.2.6 Pengujian Modul Remote Kontrol
Tombol power on pada bagian tengah digeser untuk menyalakan remote kontrol. Sesaat kemudian lampu merah pada bagian tengah menyala menandakan remote kontrol telah menyala.
Untuk melakukan kalibrasi modul remote kontrol dilakukan dengan mengakses menu Initial Setup kemudian menu Radio Calibration.
Gambar 4.17 Proses Kalibrasi Remote Kontrol
Ketika stik kiri atau kanan digerakkan maka grafik bar untuk channel yang bersangkutan bergerak mngikuti gerakan stik. Selanjutnya melakukan kalibrasi dengan menekan tombol Calibrate Radio untuk men-set limit tiap channel. Garis warna merah muncul pada setiak grafik bar. Berikutnya setiap stik digerakkan ke posisi maksimum dan minimum. Panduan setup untuk setiap channel seperti dibawah ini.
- CH1: Roll kiri = PWM rendah, Roll kanan = PWM tinggi - CH2: Pitch depan = PWM rendah, Pitch kanan = PWM tinggi
- CH3: Throttle belakang = PWM rendah, Throttle depan = PWM tinggi - CH4: Yaw kiri = PWM rendah, Yaw kanan = PWM tinggi
Berikut adalah hasil pembacaan PWM untuk setiap channel setelah proses kalibrasi.
Gambar 4.18 Hasil Kalibrasi Remote Kontrol
Tabel 4.3 Hasil kalibrasi channel pada remote control
Tabel 4.4 Hasil setting sakelar pada remote control
4.2.7 Pengujian Modul ESC Dan Putaran Motor
Pengujian motor dimulai dengan melepaskan semua propeller pada drone untuk keamanan dan terhindar dari putaran propeller.
Gambar 4.19 Drone Tanpa Propeller
Selanjutnya memasang modul telemetry pada port USB komputer, setelah sebelumnya memasang driver FTDI pada komputer.
Konektor batere dipasang, sehingga drone mendapatkan power dari batere Lipo. Saat modul APM nyala, led Tx dan led Rx pada modul Telemetry USB nulai berkedip menandakan adanya komunikasi antara komputer dengan modul APM.
Pada software mission planner setting port COM yang terdapat pada bagian atas kanan layar. Pemilihan port COM dengan menggunakan tanda panah. Baud rate yang dipakai kali ini adalah 57600.
Gambar 4.21 Pengaturan port COM
Dengan menekan tombol connect pada bagian atas kanan software mission planner terhubung dengan komputer melalui MAVLink.
Gambar 4.22 Status Laptop Yang Telah Terhubung Dengan APM
Modul ESC dan putaran motor di uji melalui menu “Initial Setup > Optional Hardware”, kemudian pilih Motor Test. Proses pengujian dimulai dengan mengatur nilai throttle menjadi 10%, kemudian diikuti dengan menekan
masing-masing tombol untuk setiap motor yaitu “Test Motor A”, “Test Motor B”, “Test Motor C” dan “Test Motor D”, seperti gambar 4.23.
Gambar 4.23 Menu Pengujian Putaran Motor
Hasil pengujian menunjukkan setiap motor berputar kencang saat tombol Test motor ditekan, kemudian berhenti setelah beberapa saat.
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Putaran Motor
Arah putaran motor dapat dirubah dengan menukar dua kabel yang terhubung ke motor, agar putaran motor sesuai dengan yang diinginkan yaitu seperti pada
Gambar 4.24 Pengujian Putaran Motor
4.3. Pengujian Terbang
Tes penerbangan dilakukan di area yang jauh dari bangunan dan keramaian untuk menghindari resiko kecelakaan. Waktu pengetesan adalah pagi hari dikarenakan angin tidak bertiup dengan kencang saat pagi hari. Saat pengetesan batere sudah dalam kondisi terisi penuh. Sebelum dilakukan tes penerbangan semua propeler dicek lagi untuk memastikan sudah terpasang dengan kencang. 4.3.1 Pengujian Lepas landas Dan Mendarat
Untuk pengujian terbang, drone diletakkan pada lokasi launching sebelum proses lepas landas dengan arah pesawat menghadap ke depan. Lokasi launching disebut juga home position dan akan diingat oleh modul APM sebagai tempat untuk kembali pada saat perintah ‘RTL’ di eksekusi, jadi lokasi home position sudah dipastikan bebas dari rintangan dan mempunyai jalur pandaratan yang aman.
Gambar 4.25 Drone Diletakan Sebelum Proses Lepas Landas
Kemudian remote kontrol dinyalakan dengan posisi stik throttle ke arah belakang. Untuk pertama kali proses takeoff dilakukan secara manual, dengan mengatur mode pada remote kontrol ke mode loiter.
Selanjutnya adalah proses arming, untuk itu stik kiri pada remote kontrol digerakkan ke arah belakang-kanan selama 2 detik, seperti pada gambar 4.26.
Propeler berputar dengan kecepatan rendah setelah proses arming. Drone sudah dipastikan dalam keadaan aman pada lokasi take-off dan bebas dari rintangan sebelum proses arming.
Stik throttle digerakkan sedikit ke arah depan untuk takeoff. Propeler berputar semakin kencang seiring gerakan stik throttle dan drone mulai tinggal landas. Karena remote kontrol sangat sensitif, stik digerakkan dengan sangat perlahan.
Gambar 4.27 Drone Saat Proses Lepas Landas
Untuk landing stik throttle digerakkan ke arah belakang secara perlahan dan melihat langsung posisi dan kodisi drone sampai drone turun dan mendarat dibawah dengan sempurna.
Setelah landing, dilakukan proses disarming dengan cara menahan stik kiri pada remote kontrol ke arah belakang-kiri selama 2 detik. Setelah proses diarming selesai, semua propeler berhenti berputar.
Gambar 4.28 Proses disarming pada RC pengirim
Setelah proses disarming selesai dan propeler berhenti berputar, selanjutnya konektor yang menghubungkan modul power dengan batere dilepaskan lalu remote kontrol dimatikan.
4.3.2 Pengujian Terbang Secara Manual
Terbang manual dilakukan dengan menggunakan remote kontrol untuk mengendalikan pergerakan drone melalui stik throttle, yaw, pitch dan roll.
Sesaat setelah proses arming selesai, stik Throttle (stik kiri ) digerakkan perlahan ke arah depan, dengan seketika drone bergerak naik secara perlahan. Gerakkan pada stik throttle berfungsi untuk mengirim power ke motor untuk membuat gerakan mengangkat sekaligus mengendalikan kecepatan dan ketinggian.
Gambar 4.29 Terbang Vertikal Secara Manual
Pada saat drone terbang pada ketinggian tertentu, stik Yaw (stik kiri ) digerakkan ke arah kanan sedikit, dengan seketika drone berputar searah jarum jam pada porosnya secara perlahan. Ketika stik Yaw digerakkan ke arah kiri sedikit, dengan seketika drone berputar melawan arah jarum jam pada porosnya secara perlahan. Semakin jauh gerakan stik maka drone semakin cepat berputar pada porosnya. Yaw berfungsi untuk memutar arah drone, berputar ke arah kiri atau ke arah kanan.
Pada saat drone terbang pada ketinggian tertentu stik Pitch (stik kanan ) digerakkan sedikit ke arah depan, dengan seketika drone bergerak maju ke depan secara perlahan. Selanjutnya stik pitch digerakkan sedikit ke arah belakang menyebabkan drone bergerak mundur ke belakang secara perlahan. Semakin jauh stik digerakan maka semakin cepat pergerakan drone. Pitch berfungsi untuk mengendalikan sudut depan dan sudut belakang drone. Pitch ke arah depan akan menyebabkan bagian arm depan drone miring ke arah bawah dan drone bergerak ke arah depan. Pitch ke arah belakang akan menyebabkan bagian arm belakang drone miring ke arah bawah dan drone bergerak ke arah belakang.
Gambar 4.31 Bergerak Maju (Pitch)
Pada saat drone terbang pada ketinggian tertentu, stik Roll (stik kanan ) digerakkan ke arah kanan sedikit, dengan seketika drone bergerak kearah kanan secara perlahan. Ketika stik Roll digerakkan ke arah kiri sedikit, dengan seketika drone bergerak kearah kiri secara perlahan. Semakin jauh stik digerakkan maka semakin cepat pergerakan drone ke arah samping. Roll berfungsi untuk menggeser posisi drone ke arah samping. Bergerak ke arah kiri dengan cara menaikkan arm
bagian sebelah kanan dan sebaliknya bergerak ke arah kanan dengan cara menaikkan arm bagian sebelah kiri.
Gambar 4.32 Bergerak Ke samping Kanan (Roll)
4.3.3 Pengujian Terbang Secara Semi-Auto
Drone lepas landas secara manual dengan menggunakan stik Throttle pada remote kontrol. Stik throttle digerakkan perlahan ke arah depan sampai drone mencapai ketinggian tertentu yaitu ketika posisi stik berada di sekitar tengah. Kemudian stik throttle dibiarkan pada posisi tersebut. Switch nomor 5 pada bagian depan kiri sudah diset untuk mode Loiter. Saat stik throttle dilepaskan drone berusaha untuk tetap pada posisi semula, modul APM berhasil mengendalikan posisi drone agar berada pada posisi yang tetap.
Pada mode loiter drone diperintahkan untuk mempertahankan posisi pesawat berdasarkan feedback pembacaan nilai longitude, latitude dan altitude dari modul GPS. Dalam keadaan drone terbang pada mode loiter, drone masih bisa digerakkan dengan menggunakan remote kontrol, baik throttle, yaw, pitch ataupun roll. Selanjutnya dilakukan pendaratan secara manual menggunakan stik throttle.
Gambar 4.33 Terbang Hovering
4.3.4 Pengujian Terbang Dengan Menggunakan Smartphone
Pada pengujian selanjutnya, drone diterbangkan dengan menggunakan kendali melalui smartphone. Pengujian dilakukan untuk menguji mode follow me, yaitu dengan menggunakan aplikasi Tower pada smartphone dan modul telemetry USB. Smartphone yang dipakai untuk pengujian mendukung fitur OTG pada port USB nya, pada saat kabel OTG dan modul telemetry USB dihubungkan dengan smartphone, modul telemetry USB terdeteksi secara otomatis.
Berikutnya drone diterbangkan secara manual ke ketinggian sekitar 2 meter dengan menggunakan remote kontrol. Sementara drone terbang stabil dengan menggunakan mode loiter, selanjutnya menjalankan aplikasi android pada smartphone dan mengaktifkan mode follow me, seperti pada gambar 4.34 diatas.
Pada aplikasi android diatur radius drone sejauh 3 meter dan ketinggian 2 meter. Hasilnya pada saat mode follow me diaktifkan, drone bergerak mengikuti pergerakan smartphone.
4.3.5 Pengujian Mendarat Otomatis
Pengujian terakhir adalah fungsi kembali ke tempat lepas landas secara otomatis. Pada saat sakelar untuk mode Return to Launch (RTL) pada remote kontrol diaktifkan, hasilnya dengan seketika drone bergerak kembali ke lokasi tempat drone lepas landas dan mendarat secara otomatis. Dari 4 kali percobaan akurasi posisi pada saat mendarat adalah 0,5 – 3 meter dari posisi saat lepas landas.
