ROBOT HOVERCRAFT PENJELAJAH DAERAH SULIT TERJANGKAU YANG DIKENDALIKAN SECARA NIRKABEL
Oleh Henry Sutanto NIM: 612008022
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
i
INTISARI
Hovercraft merupakan kendaraan yang dapat dioperasikan di daratan maupun di perairan, maka dirancanglah robot hovercraft sesuai dengan prinsip asli agar dapat melakukan pemantauan atau monitoring daerah sulit terjangkau, baik oleh manusia maupun kendaraan. Robot ini dikontrol secara nirkabel, dan memiliki spesifikasi khusus
yaitu terdapat GPS, kamera, dan penampil indikator baterai. Robot ini memiliki 2 motor sebagai pendorong dan 1 motor untuk mengangkat body robot.
Robot yang dirancang memiliki dimensi 35cm x 30cm x 20cm dan berat keseluruhan robot 1,6 kg. GPS pada perancangan robot ini berfungsi sebagai pemetaan posisi, data keluaran GPS berupa longitude, latitude, altitude, dan jarak perpindahan robot dari titik awal, yang akan tertampil pada monitor yang terdapat pada remote control. Pada monitor juga ditampilkan indikator baterai dan video streaming dari kamera.
ii
ABSTRACT
Hovercraft is a vehicle that can be operated both on land and water. Then designed hovercraft robot according to the original principles in order to conduct monitoring a difficult reached areas, either by humans or vehicles. This robot can be controlled wirelessly, and has many special fiture such as GPS module, camera, and battery capacity display. This robot has two motors as a driver and one motor to lift the robot body.
The designed robot has overall dimensions of 35x30x20 centimeters and has overall weight of 1,6 kgs. GPS module in this designed robot has a function as position mapping. The output data from the GPS are longitude, lattitude, and altitude, also distance movement from the starting point, which will be displayed on the monitor located on the remote control. On the monitor is also displayed video stream from the camera.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan pada Tuhan Yesus Kristus karena berkat dan anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Berkat Dia jugalah penulis dapat
menyelesaikan masa studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer dengan baik dan lancar.
Penulis juga berterima kasih juga semua yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh sebab iu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih banyak pada:
1. Keluargaku tercinta, papa Soetanto, mama Martha Cahyaningsih, kakak Yocelin Purnama Sari. Terima kasih untuk segalanya, Kalianlah sumber inspirasiku, semangat hidupku. Terima kasih yang tak terhingga buat doa kalian yang tak pernah putus sepanjang waktu untukku.
2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M. Sc. dan Bapak Deddy Susilo, S.T. selaku pembimbing I dan II, terima kasih atas bimbingan, arahan, serta kesediaan waktu dan tenaga untuk membimbing penulis selama pengerjaan skripsi ini.
3. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material maupun moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
4. Keluargaku yang lain, Yohanes Hendro Agus, keluarga di Salatiga, keluarga di Tuban, keluarga di Rembang terima kasih buat segala dukungan kalian.
5. Sahabat-sahabat setiaku, Andreas Kristianto, Kristian Visi Subekti, Edwin C. Mone, Ernanda AW, Eka Pramudia, Rudi setiawan. Kuliah dan skripsi ini, susah senang kita lalui bersama, semua untuk satu, satu untuk semua. Terimakasih buat segalanya!
6. Teman-teman penghuni lab skripsi XT selama penulis berkarya di sana, Riyo 08, Ditya 08, Yahya 08, Yudha 08, Ricky Cuk 08, Dhika 08, Danus 06, Penda 06, Rofian 07, Evan 07, Toras 07, Roy 07, Indra 07, Putu 07, Handoko 09.
iv
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat lebih berguna, khususnya bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata, semoga pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi siapapun yang membacanya.
Salatiga, Januari2014
v
1.3. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II ROBOT HOVERCRAFT ... 5
2.1. Gambaran Alat ... 5
a) Sistem Angkat dan Gaya Angkat pada Robot ... 5
b) Sistem Dorong dan Gaya Dorong pada Robot... 6
2.2. Cara Kerja Sistem ... 6
BAB III PERANCANGAN ALAT ... 11
3.1. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ... 11
3.1.1. Perangkat Keras Modul Mekanik ... 11
3.1.1.1. Modul Mekanik Master ... 11
3.1.1.2. Modul Mekanik Robot Hovercraft ... 12
3.1.1.3. Perancangan Propeller ... 13
3.1.2. Perangkat Keras Modul Elektronik... 14
3.1.2.1. Perancangan Modul Mikrokontroler Master. 15 3.1.2.2. Perancangan Mikrokontroler Slave ... 16
3.1.2.3. Perancangan Modul Driver Motor BLDC .... 18
3.1.2.4. Perancangan Modul Motor BLDC ... 19
3.1.2.5. Perancangan Motor Servo ... 19
vi
3.1.2.7. Perancangan Modul GPS ... 20
3.1.2.8. Perancangan Sensor Tegangan ... 21
3.1.2.9. Perancangan Sensor Arus ... 23
3.1.2.10. Perancangan Sistem Catu Daya ... 24
a). Catu Daya Master... 24
b). Catu Daya Slave... 24
3.2. Perancangan Perangkat Lunak ... 25
3.2.1. Perangkat Lunak Mikrokontoler Master ... 26
3.2.2. Perangkat Lunak Mikrokontroler Slave ... 28
3.3. Perhitungan menentukan jarak perpindahan robot dari titik awal ... 29
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 31
4.1. Pengujian GPS sebagai Pemetaan Posisi ... 31
4.2. Pengujian Pengukuran Komunikasi Data RF ... 32
4.3. Pengujian Pengukuran Pengiriman Data Video Sender ... 32
4.4. Pengujian Gaya Angkat pada Robot Hovercraft ... 33
4.5. Pengujian Laju Robot pada Bidang Miring ... 34
4.6. Pengujian Jarak Perpindahan Robot dari Titik Awal ... 35
4.7. Pengujian Sensor Tegangan ... 36
4.8. Pengujian Catu Daya Sistem... 37
4.8.1. Pengujian Catu Daya Master ... 37
4.8.2. Pengujian Catu Daya Slave... 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 40
5.1. Kesimpulan ... 40
5.2. Saran Pengembangan ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Kendaraan Hover dengan 2 Tenaga Dorong ... 2
Gambar 2.1 Sistem Mekanisme pada Hovercraft ... 5
Gambar 2.2 Blok Diagram Modul Master ... 6
Gambar 2.3 Blok Diagram Modul Slave ... 7
Gambar 2.4 Mekanik Modul Master... 8
Gambar 2.5 Tampilan pada Monitor LCD TV ... 9
Gambar 2.6 Realisasi Mekanik Robot Hovercraft ... 10
Gambar 3.1 Realisasi Mekanik Modul Master ... 12
Gambar 3.2 Realisasi Mekanik Robot Hovercraft ... 13
Gambar 3.3 Propeller 3 Blade 5x6 ... 14
Gambar 3.4 Propeller 5x5 ... 14
Gambar 3.5 Skema Perancangan Mikrokontroler Master ... 15
Gambar 3.6 Skema Perancangan Mikrokontroler Slave ... 17
Gambar 3.7 Servo HXT900 ... 19
Gambar 3.8 Koneksi Diagram Ic Video Overlay ... 20
Gambar 3.9 Koneksi antara GPS u-Blox CN-06 dengan Mikrokontroler ... 21
Gambar 3.10 Modul GPS u-Blox CN-06 ... 21
Gambar 3.11 Skema Perancangan Pembagi Tegangan ... 22
Gambar 3.12 Perancangan Diagram Sensor Arus ACS712 ... 23
Gambar 3.13 Skema Regulator Tegangan LM2596S ... 25
Gambar 3.14 Regulator Tegangan LM2596S ... 25
Gambar 3.15 Diagram Alir Perangkat Lunak Mikrokontroler Master ... 26
Gambar 3.16 Diagram Alir Perangkat Lunak Mikrokontroler Slave ... 28
Gambar 4.1 Pengujian Keakuratan Data Keluaran GPS ... 31
Gambar 4.2. Pengujian Laju Robot pada Bidang Miring ... 35
Gambar 4.3. Hasil Pengujian Sensor Tegangan ... 37
Gambar 4.4. Hasil Pengujian Catu Daya Regulator LM2596S ... 38
Gambar 4.5. Hasil Pengujian Tegangan Keluaran ESC pada Catu Daya Slave ... 39
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Konfigurasi Penggunaan Pin Atmega 328 pada Master ... 15
Tabel 3.2 Konfigurasi Penggunaan Pin ATmega2560 pada Slave ... 18
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Keakuratan Data Keluaran GPS ... 31
Tabel 4.2 Pengujian Laju Robot pada Bidang Miring ... 34
Tabel 4.3 Pengujian Jarak Perpindahan Robot dari Titik Awal ... 35
ix
DAFTAR SINGKATAN
ADC Analog to Digital Converter
ADJ Adjustable
AVR Advance Versatile Risc
BLDC Brushless Dc Motor
CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
CPU Central Processing Unit
CW Clockwise
CCW Counter Clockwise
DC Direct Current
ESC Electronic Speed Control
GPS Global Positioning System
IC Integrated Circuit
I/O Input-Output
LED Light Emitting Diode
LCD Liquid Crystal Display
LIPO Lithium Polymer
MR Magneto Resistive
PWM Pulse Width Modulation
RF Radio Frequency
RISC Reduced Instruction Set Computer
R/W Read-Write
SCL Serial Clock
SDA Serial Data
SPI Serial Peripheral Interface
SRF Sonar Range Finder
