Dwi Setyo Darmawan (0612 3033 0987) POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015

(1)

i

RANCANG BANGUNG SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE)

LAPORAN AKHIR

Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi

Oleh :

Dwi Setyo Darmawan (0612 3033 0987)

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG

(2)

ii

RANCANG BANGUNG SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE)

Oleh :

Dwi Setyo Darmawan (0612 3033 0987)

Palembang, Juni 2015 Menyetujui,

Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing II

(RA. Halimatussa’diyah, S.T., M.Kom) (Ade Silvia Handayani, ST., MT)

NIP. 197406022005012002 NIP. 197609302000032002

Mengetahui,

Ketua Jurusan Ketua Program Studi

( Ir. Ali Nurdin, M.T ) ( Ciksadan, ST., M.Kom )

(3)

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini. Salam dan shlawat selalu tercurah pada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW beserta para pengikutnya hingga akhir zaman.

Laporan Akhir ini berjudul “RANCANG BANGUN SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE)” yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan diploma III Politeknik Negeri Sriwijaya Jurusan Teknik Elektro.

Pada kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada:

1. Bapak RD Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.

2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.

3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.

4. Bapak Ciksadan, S.T., M.Kom. selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi D-III Politeknik Negeri Sriwijaya.

5. Ibu RA. Halimatussa’diyah, S.T., M.Kom selaku Pembimbing I Laporan Akhir yang telah membantu dalam penyelesaian laporan akhir.

6. Ibu Ade Silvia Handayani, ST., MT selaku Pembimbing II Laporan Akhir

yang telah membantu dalam penyelesaian laporan akhir.

(4)

iv

8. M. Itang Rusady dan Tia Apsari selaku Rekan Tugas Akhir yang senantiasa saling berbagi ilmu dan pikiran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

9. Semua pihak yang telah membantu baik berupa tenaga maupun pikiran selama penyusunan Laporan Akhir ini.

Dalam penyusunan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatannya, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangatlah diharapkan guna pebaikan dimasa yang akan datang.

Akhir kata penulis mengharapkan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua yang membacanya, Amin.

Palembang, Juni 2015

(5)

v

Motto

Successful person is not a person who have perfect brain

but a person who take advantage of his/her not perfect

brain as well as possible

Orang besar bukanlah orang yang otaknya sempurna

tetapi orang yang mengambil sebaik

–

baiknya manfaat

dari otaknya yang tidak sempurna

-Dwi Setyo Darmawan-

Kupersembahkan kepada :



Allah SWT



Nabi Muhammad SAW



Kedua Orang Tuaku



Saudara - saudara Kandungku



Kedua Dosen Pembimbimbingku

Ibu R.A. Halimatussa’diyah,

S.T.,M.Kom.

&

Ibu Ade Silvia Handayani, S.T.,M.T.



_{Rekan TA ku yang Luar Biasa’}

M. Itang Rusady

Tia Apsari



Teman Seperjuangan 6TD, Telkom,

Elektro, Polsri

(6)

vi ABSTRAK

RANCANG BANGUN SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE)

(2015 : xi + 57 Halaman + 25 Gambar + 5 Tabel + 10 Lampiran + Daftar Pustaka)

Dwi Setyo Darmawan 061230330987

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI ABSTRAK

Raspberry Pi B+ adalah sebuah komputer mini seukuran kartu kredit yang

dikembangkan di Inggris oleh Yayasan Raspberry Pi. Raspberry pi B+ memiliki banyak fungsi salah satunya dapat digunakan sebagai pengendali utama dimana sebagai pengontrol perangkat color object tracking dengan menggunakan library

OpenCV untuk dapat mengolah gambar yang ditangkap oleh kamera Raspberry Pi

sehingga dapat menjejak objek berwarna. Pada perancangan mobile robot ini akan diterapkan Raspberry Pi B+ sebagai pengendali utama pengenalan gambar dengan menggunakan OpenCV dan dihubungkan pada Arduino Uno. Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno berperan penting sebagai pengolah dan pemprosesan data pada mobile robot. Arduino Uno disini berfungsi sebagai pengirim data yang telah diproses sebelumnya oleh Raspberry Pi B+ menuju servo untuk mengerakkan mobile robot, sensor ultrasonik sebagai sensor jarak dan sensor MPU 6050 Gyro

Accelerometer yang berfungsi menyeimbangkan mobile robot sehingga dapat

berdiri dengan menggunakan dua roda. Berdasarkan pengujian, transmitter dan

receiver pada Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno bekerja pada tegangan 5 V Dc.

Mobile robot ini memerlukan tegangan input baterai LiPo dalam keadaan full karena ketika diberikan tegangan input dari baterai yang dalam kondisi 10% maka

Arduino Uno tidak bekerja secara maksimal dalam mengirimkan data menuju

servo, sensor ultrasonik dan sensor MPU 6050 gyro accelerometer.

(7)

vii ABSTRACT

MOBILE ROBOT OBJECT DETECTION SYSTEM DESIGN BASED ON RASPBERRY PI B + (HARDWARE)

(2015 : xi + 57 Pages + 25 Images + 5 Tables + 10 Attachments + List of

Raspberry Pi B+ is a credit card-sized mini computer which developed ini England

by Raspberry Pi Fondation. Raspberry pi B+ has many function one of it can be

used as main controller as control devices color object tracking using library

OpenCV to process image which detected by Raspberry Pi camera so that it can

detect colour object. In this mobile robot design Raspberry Pi B+ will implemented as main controller image identification using OpenCV and connected

to Arduino Uno. Raspberry Pi B+ and Arduino Uno has important role as

baterai LiPo in full condition because when given by input voltage from baterai in 10% condition Arduino Uno does not work maximall in sending data to servo, ultrasonic censor and MPU 6050 gyro accelerometer censor.

(8)

viii DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... .i

HALAMAN PENGESAHAN ... .ii

KATA PENGANTAR ... .iii

DAFTAR LAMPIRAN ... .xi

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah... 2

1.4 Maksud dan Tujuan ... 2

1.5 Manfaat ... 3

1.6 Metodelogi Penelitian ... 4

1.6.1 Perancangan Perangkat Keras ... 5

1.6.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 5

1.6.3 Pengujian Robot ... 5

1.6.4 Analisa ... 5

1.7 Sistematika Penulisan ... 6

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1Sensor Ultrasonic HC-SR04... ... 7

2.2Raspberry Pi ... 7

2.3Hardware Raspberry Pi ... 12

2.4Arsitektur Raspberry Pi ... 15

2.5Software system Raspberry Pi ... 16

2.6System Operasi Raspberry Pi ... 17

2.7Giroskop dan Accelerometer... 22

2.8Motor Stepper ... 23

2.9Baterai LiPo ... 24

2.10 Arduino ... 24

(9)

ix

BAB III. RANCANG BANGUN ... 27

3.1Tujuan Perancangan ... 27

3.2Langkah – langkah perancangan ... 28

3.2.1 Perancangan Elektronik ... 28

3.2.2 Perancangan Mekanik ... 28

3.3Perancangan Blok Daigram... 28

3.4Gambar Rangkaian ... 30

3.4.1Gambar Rangkaian Modul Raspberry Pi B+ ... 30

3.4.2Gambar RangkaianArduino Uno ... 31

3.4.3Gambar Rangkaian Modul Camera Raspberry Pi ... 33

3.4.4Gambar Rangkaian Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 35

3.4.5Gambar Rangkaian Sensor MPU 6050 Gyro Accelerometer ... 36

3.4.6Gambar Rangkaian Motor Servo Tower Pro ... 37

3.4.7Tata Letak Raspberry Pi ... 38

3.5Perancangan Kontruksi Mekanik ... 38

3.6Instalasi Raspberry Pi ... 39

3.7Koneksi Pin Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno ... 40

3.8Flowchart ... 42

3.9Prinsip Kerja Alat ... 43

BAB IV. PEMBAHASAN ... 45

4.1 Pengukuran Alat ... 45

4.2 Tujuan Pengukuran ... 45

4.3 Alat – alat yang digunakan ... 45

4.4 Langkah – langkah pengukuran ... 45

4.5 Titik Uji Pengukuran ... 46

4.5.1 Titik Uji Pengukuran pada Tegangan Input Baterai LiPo 12V ... 46

4.5.2 Titik Uji Pengukuran pada Modul Raspberry Pi B+ ... 47

4.5.3 Titik Uji Pengukuran pada Modul Arduino Uno ... 50

4.6 Analisa Kerja Rangkaian ... 53

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 56

5.1Kesimpulan ... 56

5.2Saran ... 57

DAFTAR PUSTAKA ... 58

(10)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Gambar Diagram Pin Sensor Ultrasonik HC-SR04... 7

2.2 Diagram Blok Arsitektur Raspberry Pi... 15

2.3 Raspberry Pi B rev2 ... 20

2.4 Arduino Uno ... 25

3.1 Blok Diagram Rangkaian ... 29

3.2 Gambar Rangkaian Modul Raspberry Pi B+ ... 30

3.3 Gambar Rangkaian Arduino Uno ... 32

3.4 Gambar Rangkaian Modul Camera Raspberry Pi ... 33

3.5 Konfigurasi Pin Sensor Ultrasonik HC-SR04 ... 35

3.6 Gambar Rangkaian Sensor MPU 6050 Gyro Accelerometer ... 36

3.7 Gambar Rangkaian Motor Servo Tower Pro ... 37

3.8 Tata Letak Rangkaian Raspberry Pi ... 38

3.9 Koneksi Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno ... 41

3.10 Flowchart Alat ... 42

4.1 Titik Pengukuran 1 Pada Tegangan Input Batera LiPo 12V ... 46

4.2 Titik Pengukuran 2 pada GPIO 14 Tx Raspberry Pi B+ ... 47

4.3 Titik Pengukuran 3 pada GPIO 15 Rx Raspberry Pi B+ ... 47

4.4 Hasil pengukuran osiloskop pada Transmitter Modul Raspberry Pi B+ ... 48

4.5 Hasil pengukuran osiloskop pada Receiver Modul Raspberry Pi B+ ... 49

4.6 Titik Pengukuran 4 pada pin 9 Arduino Baterai Full ... 50

4.9 Titik Pengukuran 4 pada pin 9 Arduino Baterai 10%... 51

4.10 Titik Pengukuran 5 pada pin 10 Arduino Baterai 10%... 52

(11)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Tabel Spesifikasi Raspberry Pi ... 9

2.2 Dimensi pada Raspberry Pi ... 14

4.1 Data Hasil Pengukuran pada Baterai LiPo 12V ... 47

4.2 Data Hasil Pengukuran pada Modul Raspberry Pi B+ ... 48

(12)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1. DataSheet Modul Raspberry Pi B+ 2. DataSheet Modul Arduino Uno

3. DataSheet Sensor Ultrasonik HC-SR04 4. DataSheet Modul Camera Raspberry Pi

5. DataSheet Sensor MPU 6050 Gyro Accelerometer 6. DataSheet Motor Servo TowerPro

7. DataSheet Motor Servo Continous 8. DataSheet UBEC