DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENGENDALI QUADCOPTER MENGGUNAKAN HANDPHONE ANDROID MELALUI MEDIA WI-FI: BAGIAN PENERIMA

DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENGENDALI

QUADCOPTER MENGGUNAKAN HANDPHONE ANDROID

MELALUI MEDIA WI-FI: BAGIAN PENERIMA

Design and Implemetation Quadcopter Controller

Using Android Phone via Wi-Fi: Receiver Part

TUGAS AKHIR

untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma IV

Program Diploma IV Teknik Telekomunikasi Wireless Jurusan Teknik Elektro

diajukan oleh: WINDA D. CHAIRUL

08334026

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

                   

iv                    

v

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Winda D. Chairul NIM : 08334026

Tempat/Tanggal Lahir : Bandung, 28 November 1990

SD lulus tahun : 2002 di SD GIKI Bandung SLTP lulus tahun : 2005 di SMP Negeri 5 Bandung SLTA lulus tahun : 2008 di SMA Negeri 2 Bandung

Prestasi yang pernah dicapai:

1. Menjadi Bendahara Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Bandung Divisi Seni dan Olahraga periode 2009-2010

2. Menjadi semifinalis Lomba Paduan Suara Mahasiswa Antar Perguruan Tinggi Tingkat Nasional 2009                    

vi

"Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai kesanggupannya”

(Q.S 2 :286)

“Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan”

(Q.S 94 : 6)

“Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan?”

(Q.S 55 : 13)

                   

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T. atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dan Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul “Desain dan Implementasi Pengendali Quadcopter Menggunakan Handphone Android dengan Media Wi-Fi: Bagian Penerima”. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah, Nabi Muhammad S.A.W., beserta para sahabat dan keluarga beliau, dan semoga sampai kepada kita selaku umatnya.

Proses penyelesaian tugas akhir ini, tidak lepas dari bantuan semua pihak baik secara moril maupun materil. Oleh karena itu, dengan penuh rasa hormat penulis mengucapkan terima kasih kepada:

Bapak DR. Eril Mozef, M.S., D.E.A.

selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberi bimbingan, motivasi, pemikiran, pengarahan serta gagasan yang sangat berguna bagi penulis sejaperancangan hingga terselesaikannya tugas akhir ini.

Selama penyelesaian tugas akhir dan laporan tugas akhir ini penulis mendapat banyak bantuan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ayahanda Chairul Ummat dan Ibunda Luluk Mandayati yang telah memberikan doa serta kasih sayang yang begitu besar kepada penulis, 2. Kakak Rani Chairani, Om Muchtaridi, Tante Mia Kusmiatin, Mbak

Febriyanti, dan Abang Ratu Dishto Benamen, atas support moril dan materil kepada penulis,

3. Rizki Syam Nugroho yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir dan Laporan Tugas Akhir ini,

4. Teman-teman Nirkabel 2008 atas keceriaan yang selalu menjadi penyemangat bagi penulis,

5. Teman-teman Akhwat Tangguh Dormitory’08 atas ukhuwah yang terjalin selama ini,

6. Pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

                   

viii

Semoga laporan ini bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi kita semua. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi penyempurnaan laporan di masa yang akan datang.

Bandung, Juli 2012 Penulis Winda D. Chairul                    

ix ABSTRAK

Quadcopter merupakan alternatif tepat untuk membantu pencarian korban bencana, karena bentuknya yang relatif kecil dan dapat terbang stabil. Kontroler

aeromodelling yang dipakai untuk mengendalikan quadcopter biasanya

menggunakan media transmisi RF. Namun, media ini memiliki kelemahan yaitu dapat saling interferensi jika terdapat frekuensi yang sama. Selain itu, bentuk dari kontroler relatif besar sehingga repot untuk dibawa kemana-mana. Pada Tugas Akhir ini, direalisasikan suatu pengendali Quadcopter menggunakan handphone Android dengan media Wi-Fi. Kendali yang dimaksud yakni berupa kontrol navigasi (Aileron, Elevator, Throttle, dan Rudder) seperti pada kontroler aeromodelling biasanya. Digunakan media Wi-Fi karena transfer data yang lebih baik daripada media RF dan kebal terhadap interferensi. Wi-Fi juga memiliki fitur sekuritas untuk pengamanan jaringannya. Berdasarkan hasil pengujian, data yang dikirim dari handphone Android berhasil diterima dengan baik dan quadcopter berhasil dikendalikan. Jarak maksimum dari Wi-Fi yaitu 100 meter (LOS) dan 32 meter (NLOS).

Kata kunci: quadcopter, aeromodelling, remote control, Wi-Fi, Arduino, PWM

ABSTRACT

Quadcopter is a right tool for helping the search of disaster victims, because of the relatively small shape and have a good stability in flight. Aeromodelling controller which is used for controlling the quadcopter is usually use RF for transmission. But, this media have much weakness, such as interferences when there is a same frequency. Beside that, the shape of the controller is not smaal enough so can be difficult to carry it anywhere.This Final Project realizing a quadcopter controller using Android phone via Wi-Fi. The controller mentioned is navigation control (Aileron, Elevator, Throttle, and Rudder) just like the common aeromodelling controller. Wi-Fi media was used because it has a better data transfer than RF and immune to interference. Wi-Fi also have security feature to secure the network. Based on measurement, data that were transfered from handphone is successfully received and quadcopter successfully controled. Maximum coverage of Wi-Fi is 100 metres (LOS) and 32 metres (NLOS).

Keyword: quadcopter, aeromodelling, remote control, Wi-Fi, Arduino, PWM

                   

x

DAFTAR ISI

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... iv

LEMBAR PERSEMBAHAN ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

ABSTRAK ... ix

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 1

1.3 Pemecahan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Tugas Akhir ... 2

1.5 Batasan Masalah ... 2

1.6 Manfaat yang Diharapkan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 4

2.1 Tinjauan Pustaka ... 4 2.2 Landasan Teori ... 6 2.2.1 Quadcopter ... 6 2.2.2 Wireless Fidelity ... 7 2.2.3 Arduino ... 10 2.2.4 Modul WizFi210 ... 12

BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI ... 14

3.1 Perancangan ... 14

3.1.1 Spesifikasi Teknis ... 14

3.1.2 Perancangan Sistem Kontroler ... 14

3.2 Implementasi ... 18                    

xi

3.2.1 Perakitan Quadcopter... 18

3.2.2 Perakitan Modul... 21

3.2.3 Konfigurasi WizFi210 ... 22

3.2.4 Pemrograman Arduino... 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1 Hasil Pengujian dan Pengukuran ... 27

4.1.1 Pengujian Link Komunikasi Wi-Fi saat NLOS (Non Line of Sight) ... 27

4.1.2 Pengujian Link Komunikasi Wi-Fi saat LOS (Line of Sight) ... 28

4.1.3 Pengukuran dan Perbandingan Output PWM Receiver Remote Kontrol dan Output PWM Receiver Arduino ... 29

4.2 Analisis ... 33 BAB V PENUTUP ... 36 5.1 Kesimpulan ... 36 5.2 Saran ... 36 DAFTAR PUSTAKA ... xv LAMPIRAN                    

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Parameter-parameter navigasi pada quadcopter (Aileron, Elevator,

Throttle dan Rudder) ... 6

Gambar 2. Quadcopter DIY (Do It Yourself) ... 6

Gambar 3. Jaringan Ad-hoc ... 10

Gambar 4. Jaringan Infrastructure ... 10

Gambar 5. Sistem Minimum Arduino Uno SMD ... 12

Gambar 6. Peta pin-pin pada ATmega328 ... 12

Gambar 7. Modul WizFi210 ... 13

Gambar 8. Diagram blok sistem kontroler ... 15

Gambar 9. Modul WizFi210 dan Arduino Uno ... 16

Gambar 10 Skema receiver sistem kontroler ... 16

Gambar 11. Diagram alir sistem receiver kontroler ... 17

Gambar 12. Quadcopter Hobby King ... 18

Gambar 13. Rancangan frame quadcopter ... 19

Gambar 14. Quadcopter dengan frame alumunium ... 20

Gambar 15. Quadcopter dengan Frame Carbon Fiber ... 20

Gambar 16. Arah propeller quadcopter ... 21

Gambar 17. Modul penerima yang terintegrasi dengan control board, ESC, dan brushless motor ... 22

Gambar 18. Langkah-langkah pengaturan konfigurasi WizFi210 ... 23

Gambar 19. Tampilan Terminal Receive saat ditekan button “Connect” ... 24

Gambar 20. Tampilan Terminal Receive saat ditekan button “Save” pada form 24 Gambar 21. Tampilan Terminal Receive saat ditekan button “Save” pada form Set Default. ... 24

Gambar 22. Tampilan Terminal Receive saat checkbox Autoconnect on next reboot di klik. ... 24

Gambar 23. Denah pengujian link komunikasi saat NLOS ... 27

Gambar 24. Grafik RTT pada kondisi NLOS ... 34

Gambar 25. Grafik RTT pada kondisi LOS ... 35

Gambar 26. Grafik Packet Lost pada kondisi LOS ... 35

                   

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Spesifikasi Wi-Fi... 9

Tabel 2. Spesifikasi Arduino Uno ... 11

Tabel 3. Spesifikasi WizFi210 ... 13

Tabel 4. Hasil Ping Test Kondisi NLOS ... 28

Tabel 5. Hasil Ping Test Kondisi LOS ... 29

Tabel 6. Hasil Pengukuran PWM Masing-Masing Kanal pada Receiver Remote Kontrol Aeromodelling ... 30

Tabel 7. Nilai yang diterima pada Serial Monitor dan Hasil Pengukuran PWM Masing-Masing Kanal pada Receiver Sistem Kontroler Quadcopter via Wi-Fi ... 32                    

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A (ATMEGA48PA/88PA/168PA/328P) ... A LAMPIRAN B (WIZFI210) ... B LAMPIRAN C (PROGRAM SEDERHANA) ... C

                   

xv

DAFTAR PUSTAKA

[1] Rendy Ariffian, “Perancangan dan Implementasi Kendali Robot Jarak Jauh Melalui Media Wireless Fidelity (Wi-Fi)”, Laporan Proyek Akhir, Program Studi D4 Teknik Telekomunikasi Nirkabel, Politeknik Negeri Bandung, Maret 2012

[2] Afdhol Dzikri, dkk. “Rancang Bangun Aplikasi Kontrol Robot Ruangan Berbasis Wireless”, Politeknik Negeri Batam, 8 April 2012

[3] Fakhruddin, “Rancang Bangun Rescue Robot dengan Kendali Wireles”, Laporan Tugas Akhir, Universitas Hasanuddin, 8 April 2012

[4] Wikipedia, Quadrotor [Online], Available:

http://en.wikipedia.org/wiki/Quadrotor [29 Januari 2012]

[5] Wikipedia, Wi-Fi [Online], Available: http://id.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi [2 Februari 2012]

[6] Wikipedia,802.11a [Online], Available: http://id.wikipedia.org/wiki/802.11a [8 April 2012]

[7] Erick Kristanto Gunawan, dkk, “IEEE 802.11b”, Makalah Jurusan Teknik Elektro FT Universitas Gajah Mada, Yogyakarta, 8 April 2012

[8] Sarah Setya Andini, dkk, “IEEE 802.11g”, Makalah Jurusan Teknik Elektro FT Universitas Gajah Mada, Yogyakarta, 10 April 2012

[9] Mariza Azhar, dkk, “IEEE 802.11n”, Makalah Jusuran Teknik Elektro FT Unifersitas Gajah Mada, Yogyakarta, 10 April 2012

[10] Arduino [Online], Available: http://arduino.cc/en/ [30 Januari 2012]

[11] Arduino, Arduino Uno [Online], Available:

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno [1 Februari 2012] [12] WizFi210/220 User Manual [1 Februari 2012]