L A P O R A N S K R I P S I
RANCANG BANGUN PROTOTIPE ALAT
PEMOTONG RUMPUT DENGAN SISTEM
PENGENDALI MENGGUNAKAN ANDROID
M KHOIRONI MUALIF DWIYANA
NIM. 201552006
DOSEN PEMBIMBING
Mohammad Iqbal, S.T., M.T.
Budi Gunawan, S.T., M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2020
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
RANCANG BANGUN PROTOTIPE ALAT
PEMOTONG RUMPUT DENGAN SISTEM PENGENDALI
MENGGUNAKAN ANDROID
M KHOIRONI MUALIF DWIYANA NIM. 201552006 Kudus, 13 Februari 2020 Menyetujui, Pembimbing Utama, Mohammad Iqbal, S.T., M.T. NIDN. 0619077501 Pembimbing Pendamping, Budi Gunawan, S.T., M.T. NIDN. 0613027301 Mengetahui Koordinator Skripsi
Imam Abdul Rozaq, S.Pd., M.T. NIDN. 0629088601
iii
HALAMAN PENGESAHAN
RANCANG BANGUN PROTOTIPE ALAT
PEMOTONG RUMPUT DENGAN SISTEM PENGENDALI
MENGGUNAKAN ANDROID
M KHOIRONI MUALIF DWIYANA NIM. 201552006
Kudus, 13 Februari 2020
Menyetujui,
Ketua Penguji,
F. Shoufika Hilyana, S.Si., M.Pd. NIDN. 0006108503
Anggota Penguji I,
Imam Abdul Rozaq, S.Pd., M.T. NIDN. 0629088601
Anggota Penguji II,
Mohammad Iqbal, S.T., M.T. NIDN. 0619077501
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Mohammad Dahlan, S.T,. M.T. NIDN. 0601076901
Ketua Program Studi Teknik Elektro
Dr. Solekhan, S.T., M.T. NIDN. 061907201
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : M Khoironi Mualif Dwiyana
NIM : 201552006
Tempat & Tanggal Lahir : Blora, 22 November 1995
Judul Skripsi : Rancang Bangun Prototipe Alat Pemotong Rumput Dengan Sistem Kendali Menggunakan
Android
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan skripsi ini berdasarkan hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari skripsi ini. Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam skripsi dengan cara penulisan referensi yang sesuai.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila dikemudian hari terdapat penimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.
Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak manapun.
Kudus, 13 Februari 2020 Yang memberi pernyataan,
Materai 6000
M Khoironi Mualif Dwiyana NIM. 201552006
v
RANCANG BANGUN PROTOTIPE ALAT
PEMOTONG RUMPUT DENGAN SISTEM PENGENDALI
MENGGUNAKAN ANDROID
Nama mahasiswa : M Khoironi Mualif Dwiyana
NIM : 201552006
Pembimbing :
1. Mohammad Iqbal, S.T., M.T. 2. Budi Gunawan, S.T., M.T.
RINGKASAN
Pertumbuhan rumput yang liar dan tidak terkendali mengakibatkan suatu lahan terlihat tidak bersih dan tidak enak dilihat, karena itu perlu dilakukan pemotongan untuk mengontrol pertumbuhan rumput, beberapa cara pemotongan rumput saat ini masih menggunakan peralatan tradisional yang mengharuskan berkontak fisik dan menguras tenaga manusia, sehingga membuat pekerjaan tersebut lama selesainya.
Langkah awal dengan adanya perkembangan teknologi komunikasi tanpa kabel seperti Bluetooth, dan perangkat canggih seperti Smartphone Android.
Maka pada tugas akhir ini saya akam membuat prototipe alat pemotong rumput yang dikendalikan dengan Android via Bluetooth, dengan mencari referensi dari jurnal peneliti sebelumnya. Prototipe yang saya buat menggunakan Smartphone
untuk mengendalikan dua buah motor penggerak, pada roda bagian depan, satu buah motor untuk pisau pemotong dan satu buah Sensor Ultrasonic pada bagian depan prototipe.
Prototipe ini memiliki jarak koneksi Bluetooth dengan penghalang (pepohonan) kurang lebih 20 m, sedangkan tanpa penghalang kurang lebih 40m. Prototipe ini bergerak dengan kecepatan 30,902 RPM, sedangkan untuk penggerak pisau potong dengan kecepatan 1733,6 RPM. Pada bagian Sensor Ultasonic jika mengenai penghalang akan berhenti pada jarak 50 cm. Berdasarkan perhitungan mampu memotong rumput hingga 9,31.
vi
DESIGN OF PROTOTYPE TOOL
GRASS CUTTER WITH CONTROL SYSTEM USING ANDROID
Student Name : M Khoironi Mualif Dwiyana
Student Identity Number : 201552006
Supervisor :
1. Mohammad Iqbal, S.T., M.T. 2. Budi Gunawan, S.T., M.T.
ABSTRACT
The growth of wild and uncontrolled grass causes a land to look unclean and unsightly, because it needs to be cut to control the growth of grass. Some methods of cutting grass are still using traditional equipment that requires physical contact and drains human labor, thus making work it was long time ago.
The initial step with the development of wireless communication technologies such as Bluetooth, and sophisticated devices such as Android smartphones. So in this final project I will make a prototype of a lawn mower that is controlled with Android via Bluetooth, by finding references from previous research journals. The prototype that I made uses a Smartphone to control two motor drives, on the front wheel, one motor for cutting blades and one Ultrasonic Sensor on the front of the prototype.
This prototype has a Bluetooth connection distance with a barrier (trees) of approximately 20 m, while without a barrier of approximately 40m. This prototype moves with a speed of 30.902 RPM, while for cutting knife drive with a speed of 1733.6 RPM. In the Ultasonic Sensor if the barrier will stop at a distance of 50 cm. Based on calculations can cut grass up to 9.31 hours.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Alhamdulilah, segala puji hanya milik Allah SWT yang telah melimpahkan segala nikmat, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi dengan judul “Rancang Bangun Prototipe Alat Pemotong Rumput Dengan Sistem Kendali Menggunakan
Android”. Penyusunan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat yang harus
ditempuh untuk menyelesaikan Program Studi Teknik Elektro S-1 pada Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
Selama penulisan dan penyusunan laporan skripsi ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Suparnyo, S.H., M.S. selaku Rektor Universitas Muria Kudus. 2. Bapak Mohammad Dahlan, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik
Unversitas Muria Kudus.
3. Bapak Dr. Solekhan, S.T., M.T. selaku Ka. Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus.
4. Bapak Mohamad Iqbal, S.T., M.T. selaku pembimbing I yang telah memberikan motivasi, ide dan gagasan dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini.
5. Bapak Budi Gunawan, S.T., M.T. selaku pembimbing II sekaligus Dosen Pembimbing Akademik yang selalu sabar dalam memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini.
6. Seluruh Dosen, Laboran dan karyawan Teknik Elektro Universitas Muria Kudus atas segala ilmu yang bermanfaat bagi penulis.
7. Keluarga Teknik Elektro Angkatan 2015 atas gelak tawa dan solidaritas yang luar biasa sehingga membuat hair-hari kuliah lebih berarti dan luar biasa.
8. Seluruh Civitas Akademik Universitas Muria Kudus atas ilmu dan pengalaman yang bermanfaat bagi penulis.
viii
9. Kedua orang tua dan seluruh keluarga saya yang senantiasa mendo’akan, 10.Kepada teman saya Eva, Nia, Ayuk, Iba, Santi, Nisa, Ima, Ika, Lantana,
Ulfa, Haza, Amel, Hana, Kiki dan Juba yang selalu memberi perhatian. 11.Kepada kakak – kakak saya Udin, Saiful, Irfan yang selalu memberi
motivasi.
12.Teman sehidup semati Andika, Andri, David, Iput, Ali, Aan, Ghozali, Lutfi, Makmur, Zulfikar, Alif, Singgih yang selalu mendengarkan keluh kesahku.
13.Teman seperjuangan skripsi Wahyu, Arif, Yuda, Riko, Mustain, Syafi’i, yang bersedia mumet dan mobal-mobal bersama.
14.Seseorang yang pernah menyakitiku sehingga memotivasiku untuk menjadi pribadi yang lebih baik.
15.Barisan para mantan dan yang telah pergi tanpa sempat aku miliki. 16.Semua calon mantan pacar yang mewarnai hari – hariku.
17.Calon ibu dari anak – anak saya kelak yang memotivasiku untuk meraih mimpi
Semoga segala bantuan yang telah diberikan menjadi catatan amal tersendiri di hari perhitungan kelak dan semoga Allah SWT memberikan balasan yang setimpal. Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan laporan skripsi ini, tetapi penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kritik dan saran senantiasa mengharapkan kesempurnaan laporan skripsi ini.
Akhir kata semoga laporan ini dapat menambah khasanah pustaka di lingkungan almamater Universitas Muria Kudus. Amin.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Kudus, 13 Februari 2020
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
PERNYATAAN KEASLIAN ... iv
RINGKASAN ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR SIMBOL ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 3 1.3 Batasan Masalah ... 3 1.4 Tujuan ... 4 1.5 Manfaat ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Penelitian Terkait Pemotong Rumput ... 5
2.2 Robot ... 10 2.2.1 Sejarah Robot ... 11 2.2.2 Kegunaan Robot ... 11 2.2.3 Karakteristik Robot ... 12 2.2.4 Tipe Robot ... 12 2.3 Arduino Uno ... 12 2.4 Modul Bluetooth HC-05 ... 14
x
2.5 Driver Motor L298N ... 17
2.6 Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 20
2.7 Motor DC ... 22
2.8 Android ... 23
2.9 Software MIT App Inventor 2 ... 23
2.10 Software Arduino IDE ... 25
BAB III METODOLOGI ... 27
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 27
3.2 Metode Penelitian ... 27
3.2.1 Study Literature ... 28
3.2.2 Perancangan Hadware ... 29
3.2.2.1 Komponen Pembuatan Prototipe ... 30
3.2.2.2 Perancangan Kerangka Prototipe ... 31
3.2.2.3 Perancangan Aktuator ... 31
3.2.2.4 Wiring Modul Bluetooth dengan Arduino ... 32
3.2.2.5 WiringDriver Motor dengan Arduino ... 33
3.2.2.6 Wiring Sensor Ultrasonik dengan Arduino ... 33
3.2.2.7 Perancangan Hardware Prototipe Keseluruhan ... 34
3.2.3 Perancangan Software ... 35
3.2.3.1 Perancangan Program Arduino ... 37
3.2.3.2 Perancanga InterfaceApp Inventor ... 39
3.3 Pengujian Prototipe ... 41
3.3.1 Pengujian Perangkat Elektronik ... 41
3.3.2 Pengujian Mekanik ... 42
3.3.3 Pengujian Aplikasi Android Bluetom ... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43
4.1 Hasil Prototipe ... 43
4.1.1 Hasil Hardware ... 43
4.1.2 Hasil Software ... 44
4.2 Pengujian Perangkat Elektronik ... 44
4.2.1 Pengukuran Daya ... 44
xi
4.2.3 Pengujian Sensor Ultrasonik ... 46
4.3 Pengujian Mekanik ... 47
4.3.1 Pengujian Aktuator ... 47
4.3.2 Pengujian Mekanik Pisau Potong ... 48
4.4 Pengujian Aplikasi Android Bluetom ... 49
BAB V PENUTUP ... 51 5.1 Kesimpulan ... 51 5.2 Saran ... 51 DAFTAR PUSTAKA ... 52 LAMPIRAN ... 53 BIODATA PENULIS ... 62
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Desain Pemotong Rumput Otomatis ... 5
Gambar 2.2 Mesin Pemotong Rumput Tenaga Surya untuk Navigasi ... 7
Gambar 2.3 Prototipe Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari ... 8
Gambar 2.4 Rangkaian Pemotong Rumput dengan Stik PS ... 8
Gambar 2.5 Mikrokontroler Arduino Uno ... 13
Gambar 2.6 Modul Bluetooth HC-05 ... 17
Gambar 2.7 Driver Motor L298N ... 18
Gambar 2.8 Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 20
Gambar 2.9 Sistem Pewaktu pada Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 21
Gambar 2.10 Motor DC ... 22
Gambar 2.11 Android ... 23
Gambar 2.12 Bagian Desainer App Inventor ... 24
Gambar 2.13 Bagian Blok App Inventor ... 25
Gambar 2.14 Software Arduino ... 26
Gambar 3.1 Diagram Alur Pembuatan Prototipe ... 28
Gambar 3.2 Sistem Perancangan Hardware Prototipe ... 29
Gambar 3.3 Rancangan Kerangka Prototipe ... 31
Gambar 3.4 Blok Rancangan Aktuator Prototipe ... 32
Gambar 3.5 WiringBluetooth dengan Arduino ... 32
Gambar 3.6 WiringDriver Motor dengan Arduino ... 33
Gambar 3.7 WiringSensor Ultrasonik dengan Arduino ... 33
Gambar 3.8 Prototipe Tampak Samping ... 34
Gambar 3.9 Prototipe Tampak Depan ... 35
Gambar 3.10 Flowcart Perancangan Software ... 36
Gambar 3.11 Inisialisasi Port ... 37
Gambar 3.12 Mendefinisikan Tipe Port ... 37
Gambar 3.13 Perintah untuk Motor ... 38
Gambar 3.14 Tampilan Interface Android ... 39
Gambar 3.15 Mengkoneksikan Bluetooth ... 40
xiii
Gambar 3.17 Pengiriman Data sesuai Tombol Perintah ... 41
Gambar 4.1 Tampilan Keseluruhan Prototipe Pemotong Rumput ... 43
Gambar 4.2 Pengujian Kecepatan Putar Roda ... 48
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Logika H-Bridge dan kombinasi biner ... 9
Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino Uno ... 14
Tabel 2.3 Spesifikasi Bluetooth HC-05 ... 17
Tabel 2.4 Spesifikasi Driver Motor L298N ... 20
Tabel 2.5 Spesifikasi Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 21
Tabel 3.1 Rincian Komponen Fisik ... 30
Tabel 3.2 Rincian Komponen Elektronik ... 30
Tabel 4.1 Pengukuran Daya Pada Prototipe ... 44
Tabel 4.2 Pengujian Bluetooth ... 45
Tabel 4.3 Pengujian Sensor Ultrasonik ... 46
Tabel 4.4 Pengujian Aktuator ... 47
Tabel 4.5 Pengujian Mekanik Pisau Potong ... 48
xv
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
V Kecepatan Km/jam
Τ Torsi Newton meter
P Daya Watt
I Arus Ampere
S Jarak Meter
V Tegangan Volt
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Kegiatan Pembuatan Alat ... 53
Lampiran 2 Kegiatan Penguian Alat ... 54
Lampiran 3 List Program Arduino ... 55
Lampiran 4 List Program Apk ... 58
Lampiran 5 Tampilan Interface Apk ... 60
xvii
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
A : Ampere AC : Alternating Current BT : Bluetooth C : Connector DC : Direct Current IC : Integrated Circuit
IDE : Integrated Development Environment
LOS : Line Of Sight
PC : Personal Computer
PCB : Printed Circuit Board
PS : Play Station
PV : Photo Voltaik
PVC : Poli Vinyl Chloride
PWM : Pulse Width Modulation
RPM : Revolusi Per Menit RSD : Relatif Standard Deviasi
SD : Standar Deviasi
SDM : Sumber Daya Manusia SPI : Serial Peripheral Interface
USB : Universal Serial Bus
