KONTROL KESEIMBANGAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR MPU 6050 BERBASIS ARDUINO
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika
Oleh :
Zarmariesyah Erman 0614 3032 1985
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
HALAMAN PENGESAHAN
KONTROL KESEIMBANGAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR MPU 6050 BERBASIS ARDUINO
LAPORAN AKHIR
Telah disetujui dan disahkan sebagai Laporan Akhir Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Studi Teknik Elektronika
Oleh :
Zarmariesyah Erman 061430321985
Palembang, September 2017 Menyetujui,
Pembimbing I
Niksen Alfarizal, S.T., M.Kom NIP. 197508162001121001
Pembimbing II
Johansyah Al Rasyid, S.T., M.Kom NIP. 197803192006041001
Mengetahui, Ketua Jurusan
Teknik Elektro
Yudi Wijanarko, S.T., M.T NIP. 196705111992031003
Ketua Program Studi Teknik Elektronika
Motto :
When Life Is Dragging You Back With Difficulties, It Means It’s
Going To Launch You Into Something Great. So Just Focus, And
Keep Aiming
Dengan rasa syukur kepada Allah SWT,
Laporan akhir ini saya persembahkan
kepada :
Orang tua Saya dan seluruh anggota
keluarga.
Bapak Niksen Alfarizal dan Bapak
Johansyah Al Rasyid atas ilmu yang
diberikan dan bimbingan yang sangat
luar biasa.
Sahabat – sahabatku yang selalu
memberikan dukungan.
ABSTRAK
Kontrol Keseimbangan Dengan Menggunakan Sensor MPU 6050 Berbasis Arduino
Oleh :
Zarmariesyah Erman 0614 3032 1985
Robot keseimbangan (Balancing Robot) beroda dua merupakan suatu robot mobile yang memiliki dua buah roda disisi kanan dan kirinya yang tidak akan seimbang apabila tanpa adanya kontroler. Pada penelitian ini dilakukan untuk membuat pengaturan keseimbangan robot beroda dengan kontrol PID. Didasarkan pada teori pendulum terbalik. Sebuah sistem kontrol yang sesuai yang dibutuhkan untuk mengontrol sistem sehingga seimbang dan stabil. Tujuan utama dari tugas akhir ini adalah dengan menggunakan strategi kontrol yang baik untuk menjaga robot dalam keadaan tegak lurus. Permasalahan yang timbul pada balancing robot adalah cara mempertahankan kondisi pada set point 0.
Pada tugas akhir ini, permasalahan pada balancing robot diselesaikan dengan menerapkan sistem pengontrolan yang salah satunya kontrol PID. Pengontrol PID menghitung nilai eror sebagai perbedaan antara variabel proses terukur dan nilai yang diinginkan. Pengontrol akan mengurangi error dengan mengatur masukan kontrol proses. Sedangkan sensor yang digunakan adalah accelerometer dan gyroscope. Posisi setimbang pada robot beroda dua antara -5° sampai 5°.
Tujuan akhir dari penelitian ini, diharapkan dengan menerapkan sensor gyroscope dan accelerometer diharapkan robot keseimbangan dapat mempertahankan posisi pada kondisi seimbang dan tegak lurus terhadap permukaan bumi pada bidang datar.
ABSTRACT
Balance Control By Using Sensor MPU 6050 Based Arduino
By :
Zarmariesyah Erman 0614 3032 1985
Robot balance (Balancing Robot) is a two-wheeled mobile robot that has two wheels on the right and left side that will not be balanced if without a
controller. In this research is done to make the balance of wheeled robot with PID control. Based on reversed pendulum theory. An appropriate control system is needed to control the system so that it is balanced and stable. The main purpose of this final task is to use a good control strategy to keep the robot in a state
perpendicular. The problem that arises in balancing robot is how to maintain the condition at set point 0.
In this final project, the problem in balancing robot is solved by applying the control system which one of the PID control. The PID controller calculates the error value as the difference between the measured process variable and the desired value. The controller will reduce the error by adjusting the process control input. While the sensors used are accelerometer and gyroscope. The equilibrium position of the two-wheeled robot is between -5 ° to 5 °.
The ultimate goal of this study, expected by applying gyroscope and accelerometer sensors is expected to balance the balance robot to maintain a position on a balanced condition and perpendicular to the surface of the earth on the plane.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kekuatan serta berkat rahmat dan hidayah penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini yang berjudul “Kontrol Keseimbangan Dengan Menggunakan Sensor MPU 6050 Berbasis Arduino” dengan baik. Laporan Akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Selama penyusunan Laporan Akhir ini penulis mendapat beberapa hambatan dan kesulitan, namun berkat dorongan dan bimbingan dari berbagai pihak, segala hambatan dan kesuliatan tersebut dapat terselesaikan. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar - besarnya kepada :
Bapak Niksen Alfarizal, S.T.,M.Kom Selaku Pembimbing I Bapak Johansyah Al Rasyid, S.T., M.Kom Selaku Pembimbing II
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat :
1. Bapak Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya
2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya
3. Bapak H. Herman Yani, S.T., M.Eng. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya
4. Bapak Amperawan, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya
6. Seluruh Dosen, Staf dan Teknisi pada Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya yang membantu penulis dalam kelancaran penulisan laporan ini.
7. Teman – teman seperjuangan kelas 6 ED yang telah membantu dengan berbagai pengetahuan dalam pembuatan laporan akhir ini.
Panulis menyadari bahwa dalam penyusunaan Laporan Akhir ini masih terdapat kekurangan dan kekeliruan, baik mengenai isi maupun cara penulisan. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun.
Akhir kata penulis mengharapkan semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua dan semoga segala bantuan serta bimbingan yang penyusun dapatkan selama ini mendapat rahmat dan ridho Allah SWT, Aamiin Ya Robbal ‘alamin.
Palembang, September 2017
DAFTAR ISI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Robot Keseimbangan (Balancing Robot) ... 4
2.2. Sensor Gyroscope dan Accelerometer ... 5
2.3. Modul MPU 6050 6-Axis Gyroscope & Accelerometer Module ... 7
2.9.1.PID Digital ... 22
2.9.2.Kontrol Proporsional ... 23
2.9.3.Kontrol Integral ... 24
2.9.4.Kontrol Derivatif ... 25
BAB III TINJAUAN PUSTAKA 3.1. Blok Diagram Rangkaian ... 28
BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA 4.1 Tujuan Pembahasan ... 33
4.2 Pengujian Perangkat Keras ... 33
4.2.1.Pengujian Sensor Accelerometer ... 33
4.2.2.Pengujian Sensor Gyroscope ... 35
4.1Pengujian Perangkat Lunak ... 35
4.3.1.Pengujian Complementary Filter ... 35
4.3.2.Pengujian Kontroler PID ... 36
4.3Pergerakan Motor Robot Balancing Terhadap Sensor Gyroscope dan Accelerometer ... 42
4.4Analisa ... 43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan ... 45
5.2Saran ... 45 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Pandulum Terbalik ... 4
Gambar 2.2. Balancing Robot Beroda Dua Menyeimbangkan Diri ... 5
Gambar 2.3. Gyroscope ... 6
Gambar 2.4. Sensor Accelerometer ... 7
Gambar 2.5. Diagram Blok MPU 6050 Gyroscope dan Accelerometer ... 8
Gambar 2.6. Arduino Uno ... 12
Gambar 2.13 Rangkaian Kontrol Proporsional ... 23
Gambar 2.14 Rangkaian Kontrol Integral ... 24
Gambar 2.15 Rangkaian Kontrol Derivatif ... 26
Gambar 3.1. Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras ... 28
Gambar 3.2. Rangkaian Keseluruhan Robot Keseimbangan ... 29
Gambar 3.3. Mekanik Robot Keseimbangan ... 30
Gambar 3.4 Dimensi Mekanik Robot Keseimbangan ... 31
Gambar 3.5. Flowchart. ... 32
Gambar 4.1. Grafik Pengujian Sensor Gyroscope. ... 35
Gambar 4.2. Grafik Pembacaan Comeplementary Filter Pada Robot ... 36
Gambar 4.3. Grafik Pengujian Kontrol P Dengan Nilai KP = 15 ... 37
Gambar 4.10. Grafik Pengujian Kontrol PID Dengan Nilai KP = 15 KD = 680
KI = 0.8 ... 40 Gambar 4.11. Grafik Pengujian Kontrol PID Dengan Nilai KP = 15 KD = 680
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1.Fungsi Kaki/Pin IC L298 ... 16 Tabel 2.2.Data Karakter Elektronis IC L298 ... 16 Tabel 2.3.Efek Pengontrol Proporsional, Integral dan Derivatif Pada Sistem Loop
Tertutup ... 27 Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan Sensor Gyroscope dan
Accelerometer ... 34 Tabel 4.2. Arah Perputaran Motor DC Terhadap Sensor Gyroscope dan
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Pelaksanaan Revisi Laporan Akhir
Lampiran B Lembar Rekomendasi Ujian Laporan Akhir Lampiran C Lembar Konsultasi Pembimbing I
Lampiran D Lembar Konsultasi Pembimbing II Lampiran E Lembar Kesepakatan Pembimbing I Lampiran F Lembar Kesepakatan Pembimbing II Lampiran G Data Sheet MPU 6050
Lampiran H Data Sheet Arduino Mega 2560 Lampiran I Data Sheet Motor Driver
