212541173 perancangan dan analisis otomasi sistem kendali quadcopter melalui koordinat dengan global...
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
1/92
i
PERANCANGAN DAN ANALISIS OTOMASI SISTEM
KENDALI QUADCOPTER MELALUI KOORDINAT
DENGANGLOBAL POSITIONING SYSTEM TRACKER
Design and Analysis of Quadcopter Control System Automation
Coordinate with Global Positioning System Tracker
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Elektro dan Komunikasi Institut Teknologi Telkom
Oleh :
GHANI AKBAR HABIBIE
111118031
FAKULTAS ELEKTRO DAN KOMUNIKASI
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM
BANDUNG
2013
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
2/92
ii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN ANALISIS OTOMASI SISTEM
KENDALI QUADCOPTER MELALUI KOORDINAT
DENGAN GLOBAL POSITIONING SYSTEM TRACKER
Design and Analysis of Quadcopter Control System Automation
Coordinate with Global Positioning System Tracker
GHANI AKBAR HABIBIE
111118031
Telah disetujui dan disahkan sebagai Tugas Akhir
Program Sl Teknik Telekomunikasi Fakultas Elektro dan Komunikasi
Institut Teknologi Telkom
Pembimbi ! I Pembimbi ! II
M " S # $ % & '& (I $ "( M "S ) "
NIP* 0+,,0-.0/3
A! ! N !$& & # i ( S T"( M T"
NIP* 10880.1./3
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
3/92
iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
A!A : "#A I AK$A% #A$I$IE
I! : &&&&&'()&
A*A!AT : +l, "odean Km,&( "ang !anyar %T ()-() Sentul
Sidoagung "odean Sleman .ogyakarta
O TE*PO : ('/0121/&'12
E!AI* : ghani,h abibi e3 gmail,4o m
!enyatakan bah5a Tugas Akhir ini merupakan karya orisinal saya sendiri6
dengan judul :
PERANCANGAN DAN ANALISIS OTOMASI SISTEM
KENDALI QUADCOPTER MELALUI KOORDINAT
DENGAN GLOBAL POSITIONING SYSTEM TRACKER
Design and Analysis of Quadcopter Control System Automation Coordinate
with Global Positioning System Tracker
Atas pernyataan ini6 saya siap menanggung resiko-sanksi yang
dijatuhkan kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran
terhadap kejujuran akademik atau etika keilmuan dalam karya ini6 atau
ditemukan bukti yang menunjukkan ketidakaslian karya ini,
$andung6 &7 Februari 1(&)
"hani Akbar #abibie
&&&&&'()&
mailto:[email protected]:[email protected] -
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
4/92
i8
ABSTRACT
9uad4opter 5as one o ;A< =;nmaned Aerial the multi?rotor
in the te4hnologi4al sur a4e aeromodelling that had the ree mo8ement in air
used our brushless the motor, ;A< this 5as e@uipped by the 4ensor gyro
and the other 4ensor as stabili er le5 the air4ra t, 9uad4opter that 5as
supplemented 5ith "PS ="lobal Positioning System> e@uipment 4ould be
made use o as the sear4h implement or the target 5as based on the 4o?
ordinate that 5as determined in an autonomous manner, $e4ause o that
must be 4arried out by the integration bet5een the mo8ement o the air4ra t
and the 4al4ulation system o the "PS 4o?ordinate6 so as the air4ra t 4ould
mo8e in an aoutonomous manner headed the 4o?ordinate that 5as meant,
In the task o this end6 the 5riter analysed a mo8ement system
@uad4opter 5ith "PS e@uipment in the aspe4t o height a44ura4y6 the 4o?
ordinate a44ura4y6 BEP =Bir4ular Error Probability>6 and 1D%!S =1
Dimension %oot !ean S@uare> o the air4ra t, This mo8ement 5as pro8ided
a basis or by the 4al4ulation latitude and longitude to "PS e@uipment that
5as mentioned 5aypoint by the air4ra t as the aim 4o?ordinate, To get this
data6 5as used by the minimal system mikrokontroler ATmega1/C( as
light 4ontroller6 ESB as the 4ontrol o the speed o the motor as 5ell as
supporting e@uipment like the 4ensor gyro6 sonar6 and lash 4ard as logger
the data,
9uad4opter autonomous systems 4an a4hie8e the goal point 4oordinates
automati4ally =A;TO mode> ha8e a path 5ith a straight line rom the
starting point, At the A;TO mode6 9uad4opter dro8e at a 4onstant speed),)0 m - s and then do *OITE% at destination 5aypoint, hile doing
*OITE% mode =hold position>6 9uad4opter shi t 5ith the lo5est 8alue as ar
as /,C7 m, As or the estimated ma imum distan4e 9uad4opter is 1')(,' m
in A;TO mode 5ith li?po battery )(((mA#,
Key5ord : "PS6 BEP6 1D%!S6 autonomous6 5aypoint
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
5/92
8
ABSTRAK
Quadcopter merupakan sebuah ;A
multi rotor di bidang teknologi aeromodelling yang memiliki pergerakan bebas di udara menggunakan empat brushless motor, ;A< ini dilengkapi
sensor gyro dan sensor lain sebagai alat bantu penyetabil terbang pesa5at,
Quadcopter yang dilengkapi dengan perangkat "PS = Global Positioning
System> dapat diman aatkan sebagai alat pen4arian target berdasarkan
koordinat yang telah ditentukan se4ara autonomous , Oleh karena itu perlu
dilakukan integrasi antara pergerakan pesa5at dengan sistem perhitungan
koordinat "PS6 sehingga pesa5at dapat bergerak se4ara aoutonomousmenuju koordinat yang dimaksud,
Dalam tugas akhir ini6 penulis menganalisis sebuah sistem
pergerakan !uadcopter dengan perangkat "PS dalam segi akurasi
keinggian6 akurasi koordinat6 BEP = Circular "rror Probability >6 dan
1D%!S =1
Dimension #oot $ean S!uare >, Pergerakan tersebut didasari oleh
perhitungan latitude dan longitude pada perangkat "PS yang disebut
waypoint oleh !uadcopter sebagai koordinat tujuan, ;ntuk mendapatkan
data tersebut6 digunakan sistem minimum mikrokontroler ATmega1/C(
sebagai flight controller 6 ESB = "lectronic Speed Controller > sebagai kontrol
ke4epatan motor serta perangkat pendukung seperti sensor gyro 6altimeter
dan flash card sebagai logger data,
Sistem autonomous !uadcopter dapat men4apai titik koordinat
tujuan se4ara otomatis =mode A;TO> memiliki jalur dengan lintasan lurus
dari titik a5al, Pada saat mode A;TO6 !uadcopter melaju dengan
ke4epatan konstan
)6)0 m-s dan kemudian melakukan *OITE% pada waypoint tujuan, Saat
melakukan mode *OITE% = hold position >6!uadcopter terjadi pergeseran
dengan nilai terendah sejauh /6C7 m, Sedangkan untuk estimasi maksimum
jarak tempuh !uadcopter adalah 1')(6' m dengan mode A;TO dengan
baterai li?po )(((mA#,
Kata kun4i : "PS6 BEP6 1D%!S6 autonomous 6waypoint
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
6/92
8i
KATA PENGANTAR
Assalamu alaykum r, b,
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah S T yangtelah melimpahkan segala karunia dan hidayah? ya kepada penulis
sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai persyaratan untuk
menyelesaikan program studi Sarjana S& Teknik Telekomunikasi Fakultas
Elektro dan Komunikasi Institut Teknologi Telkom,
Dalam tugas akhir ini6 yang berjudul 4PERANCANGAN DAN
NALISIS OTOMASI SISTEM KENDALI QUADCOPTER MELALUI
KOORDINAT DENGAN GLOBAL POSITIONING SYSTEMTRACKER4 6 penulis mengharapkan agar ;A< autonomous !uadcopter
ini dapat dikembangkan lebih lanjut lagi sehingga dapat memaksimalkan
potensi anak bangsa untuk lebih memajukan teknologi di Indonesia,
Dengan kerendahan hati penulis penulis sangat mengharapkan kritik
serta saran untuk memperbaiki tugas akhir ini pada khususnya dan
kemampuan penulis pada umumnya, Kritik dan saran bisa disampaikan
melalui email : ghani% h abib i e &gmail%com % Semoga tugas akhir ini dapat
memberikan man aat bagi kita semua,
assalammu alaykum r, b
$andung6 &7 Februari 1(&)
Penulis
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected] -
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
7/92
8ii
UCAPAN TERIMA KASIH
Alhamdulillah6 segala puji hanya milik Allah atas karunia dan
rahmat ya yang telah memberikan segalanya pada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini, Pada kesempatan kali ini penulis ingin
mengungkapkan rasa terima kasih yang sedalam?dalamnya kepada :
&, Allah6 Tuhan Semesta Alam yang telah memberikan kekuatan6
keyakinan6 kemudahan6 kelan4aran6 dan segala apapun sehingga
penulis dapat menghadapi segala ujian dan tantangan dalam
penyelesaian seluruh tugas akhir ini,
1, $apak Slamet idodo dan Ibu Siti Sudaryatun selaku orang tua sayayang saya sayangi6 terimakasih untuk dukungan6 nasehat6 serta doa
yang selalu mengalir tanpa putus demi keberhasilan saya, Doa kalian
akan selalu mengiringi setiap langkah saya6 amin6 serta kedua kakak
saya6 A4hmad Fau an dan Akhmad Faishal6 terima kasih atas segala
dukungan dan arahannya selama ini, Serta adek #aryati Isti@omah6
yang selalu mendukung saya dalam menjalankan amanah di kampus
hingga tugas akhir ini6 semoga Allah selalu memberikan Binta? ya
kepadamu
), $apak !, Sar5oko6 selaku pembimbing I6 terima kasih untuk
bimbingan6 masukan6 kritikan6 ide?ide6 nasehat6 serta ilmu yang telah
diberikan, $apak Agung ugroho +ati6 selaku pembimbing II6 terima
kasih untuk bimbingan6 masukan6 kritikan6 nasehat6 serta ilmu yang
telah diberikan,
7, $apak Koredianto ;sman selaku dosen 5ali6 terima kasih untuk
bimbingan6 saran dan masukan selama ini,
/, Keluarga $esar *aboratoria $engkel !ekatronika yang telah
memberikan saya keluarga baru yang tak putus?putusnya menggali
ilmu di dalamnya6 serta suka6 duka yang dilalui di dalamnya,
C, Keluarga $"! 1(6 $apak +unaedi dan Ibu uraeni selaku pemilik6
dan rekan?rekan $"! serta e $"! 1( lain yang tidak dapat
disebutkan satu per satu6 terima kasih atas kesolid?an kalian sebagai
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
8/92
8iii
keluarga yang ke?1 saya di $andung6 semoga kita selalu bertemu
dalam rahmat? ya6amin,
0, Semua pihak yang telah membantu6 yang tidak dapat disebutkan satu
persatu, alau u4apan terima kasih tidak 4ukup6 semoga Allah
membalas semua kebaikan dengan karunia? ya,
Sesungguhnya kesempurnaan hanya milik Allah dan penulis
sangatlah jauh dari kesempurnaan, Semoga buku ini dapat berman aat bagi
pemba4a,
$andung6 &7 Februari 1(&)
Penulis
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
9/92
i
DAFTAR ISI
#A*A!A +;D;* ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, i
*E!$A% PE "ESA#A ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ii
#A*A!A PE% .ATAA O%ISI A*ITAS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, iii
A$ST%ABT ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, i8
A$ST%AK,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 8
KATA PE "A TA% ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 8i
;BAPA TE%I!A KASI# ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 8ii
DAFTA% ISI ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, i
DAFTA% "A!$A% ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
ii DAFTA% TA$E* ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
i8 DAFTA% SI "KATA
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 8 DAFTA% *A!PI%A
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 8i PE DA#;*;A
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &
&,& *atar $elakang ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &
&,1 Tujuan Penelitian ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1&,) Perumusan !asalah ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1
&,7 $atasan !asalah ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1
&,/ !etodologi Penelitian ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )
&,C Sistematika Penulisan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7
*A DASA TEO%I,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /
1,& !ikrokontroler ATmega1/C( ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /
1,1 !ikrokontroler ATmega)1;1 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 21,) !otor $rushless DB,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &)
1,),& Stator ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &7
1,),1 %otor ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &0
1,7 "yros4ope ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &'
1,7,& %otary "yros4opes,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &'
1,7,1
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
10/92
1,/,& Prinsip Kerja ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 11
1,/,1 Tipe a44elerometer ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1)
1,C "lobal Positioning System ="PS>,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 17
1,C,& Kemampuan "PS,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 17
1,C,1 Produk yang Diberikan "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 17
1,C,) Segmen Penyusun Sistem "PS,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1/
1,C,7 Prinsip Penentuan Posisi dengan "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1/
1,C,/ Tipe Alat =%e4ei8er> "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1C
1,C,C Sinyal dan $ias pada "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1C
1,C,0 Error Sour4e pada "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 10
1,C,' !etoda Penentuan Posisi dengan "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 10
1,C,2 Ketelitian Posisi yang Diperoleh dari Sistem "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,, 10
1,0 Statistika,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1'
1,0,& %erata ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1'
1,0,1 Standar De8iasi ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1'
1,0,) Tingkat Kesalahan Pengukuran ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1'
1,0,7 Akurasi Koordinat "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 12
PE%A BA "A SISTE! ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )(),& Analisis Peran4angan Sistem ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )(
),1 $lok Diagram Sistem ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )(
),) Diagram Alir Sistem ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )&
),7 Analisis Kebutuhan Perangkat Keras,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ))
),7,& Frame F7/(9 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ))
),7,1 $rushless !otor 2/(K< ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ))
),7,) Ele4troni4 Speed Bontroller =ESB> ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )7),7,7 Propeller &(7/ ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )/
),7,/ Flight Bontroller ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )C
),7,C $aterai *iPolymer ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )'
),7,0 %emote Bontrol =%B>,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )'
),/ Analisis Kebutuhan Perangkat *unak ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )2
),/,& AP! Planner,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )2
),/,1 Firm5are Arduino Bopter
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
11/92
i
),C Perakitan perangkat ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )2
),0 Kon igurasi perangkat ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7(
),0,& Kon igurasi %emote Bontrol =%B>,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7(
),0,1 Kalibrasi ESB ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7&
),0,) Kalibrasi pada Flight Bontroller ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7)
),' Analisis Sistem Keseluruhan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 77
),2 Skenario Pengujian dan Pengukuran,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 77
),2,& Skenario Pengukuran Ketinggian ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 77
),2,1 Skenario Pengukuran Akurasi dan Presisi Koordinat "PS ,,,,, 7/
),2,) Skenario Pengujian 9uad4opter !anual ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7C
),2,7 Skenario Pengukuran aktu Terbang ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 70
),2,/ Skenario Pengujian dan Pengukuran Autonomous,,,,,,,,,,,,,,,,,, 70
A A*ISIS #ASI* PE ";+IA SISTE! ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 72
7,& Pengukuran dan Analisis Ketinggian 9uad4opter ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 72
7,&,& Ketinggian /( Sentimeter ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 72
7,&,1 Ketinggian &(( Sentimeter ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /(
7,&,) Ketinggian &/( Sentimeter ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /&
7,&,7 Ketinggian 1(( Sentimeter ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /&7,1 Pengukuran dan Analisis Akurasi dan Presisi Koordinat "PS ,,,, /1
7,1,& Koordinat Asal ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /)
7,1,1 Koordinat Tujuan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /C
7,) Analisis Estimasi +arak Tempuh !aksimal 9uad4opter ,,,,,,,,,,,,, /2
7,7 Pengukuran dan Analisis Autonomous 9uad4opter ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /2
7,7,& Koordinat Autonomous Gona 7' ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C(
7,7,1 Koordinat Autonomous Gona 72 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C/PE ;T;P ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0(
/,& Kesimpulan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0(
/,1 Saran,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0(
DAFTA% P;STAKA ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0&
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
12/92
ii
DAFTAR GAMBAR
"ambar 1,& IB !ikrokontroler ATmega1/C( ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0
"ambar 1,1 IB !ikrokontroler ATmega)1;1 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &1"ambar 1,) $lok Penyusun $otor 'rushless ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &/
"ambar 1,7 Pembagian Kutub !otor $*DB ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &/
"ambar 1,/ Sinyal Fasa !otor Trape(oidal ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &C
"ambar 1,C Sinyal Fasa !otor Sinusoidal ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &C
"ambar 1,0 Penampang Pengaturan !agnet,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &0
"ambar 1,' Sistem Kerja #otary Gyroscope ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &2
"ambar 1,2 Sistem Kerja ibrating Gyroscope ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1("ambar 1,&( Sistem Kerja )ptical Gyroscope ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1&
"ambar ),& $lok Diagram Sistem Keseluruhan,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )(
"ambar ),1 Diagram Alir Sistem Kerja Quadcopter Autonomous ,,,,,,,,,,,, )1
"ambar ),) Kon igurasi Arah Propeller ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7(
"ambar 7,& "ra ik #asil Pengukuran Ketinggian /( 4m ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 72
"ambar 7,1 "ra ik #asil Pengukuran Ketinggian &(( 4m ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /(
"ambar 7,) "ra ik #asil Pengukuran Ketinggian &/( 4m ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /&
"ambar 7,7 "ra ik #asil Pengukuran Ketinggian 1(( 4m ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /1
"ambar 7,/ +alur Pengukuran Akurasi Koordinat "PS ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /)
"ambar 7,C Distribusi H dan H. serta BEP=merah> J 1D%!S=hijau>
Koordinat Asal ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /7
"ambar 7,0 "ra ik Distribusi ormal Koordinat Asal ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, //
"ambar 7,' Distribusi H dan H. beserta BEP =merah> J 1D%!S =hijau>
Koordinat Tujuan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /0
"ambar 7,2 "ra ik Distribusi Data Koordinat Tujuan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /'
"ambar 7,&( Distribusi H dan H. serta BEP =merah> J 1D%!S =hijau>
!ode *OITE% Gona 7',,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C1
"ambar 7,&& "ra ik Distribusi Data Koordinat Autonomous Gona 7' ,,,,,, C)
"ambar 7,&1 +alur Koordinat Autonomous Gona 7' ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C7
"ambar 7,&) Distribusi H dan H. serta BEP =merah> J 1D%!S =hijau>
!ode *OITE% Gona 72,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C0
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
13/92
iii
"ambar 7,&7 "ra ik Distribusi Pengelompokan Data Autonomous Gona 72
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C'
"ambar 7,&/ +alur Koordinat Autonomous Gona 72 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C2
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
14/92
i8
DAFTAR TABEL
Tabel 1,& Spesi ikasi !ikrokontroler ATmega1/C( ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /
Tabel 1,1 Spesi ikasi !ikrokontroler ATmega)1;1 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &(Tabel ),& Spes i ikasi *rame F7/(9,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ))
Tabel ),1 Spes i ikasi 'rushless $otor 2/(K< ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ))
Tabel ),) Spesi ikasi ESB ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )/
Tabel ),7 Spesi ikasi "PS !a8link ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, )'
Tabel ),/ Kon igurasi !ode ESB ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 71
Tabel ),C Pemilihan !ode Program ESB,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 71
Tabel 7,& Koordinat H dan H. Asal ;T! ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /)Tabel 7,1 ilai BEP dan 1D%!S Koordinat Asal ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /)
Tabel 7,) ilai Pengelompokan Data Koordinat Asal ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, //
Tabel 7,/ Koordinat H dan H. Tujuan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /C
Tabel 7,C ilai BEP dan 1D%!S Koordinat Tujuan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /C
Tabel 7,0 Distribusi Pengelompokan Data Koordinat Tujuan,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /'
Tabel 7,' Distribusi Data Koordinat Tujuan ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /'
Tabel 7,&( Parameter Pengujian Gona 7' Autonomous ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C(
Tabel 7,&& Koordinat H dan H. Gona 7' Autonomous ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C(
Tabel 7,&1 ilai BEP6 1D%!S dan Pergeseran Koordinat Autonomous
Gona 7' ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C&
Tabel 7,&) Distribusi Pengelompokan Data Koordinat Autonomous Gona 7'
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C)
Tabel 7,&7 Distribusi Data Koordinat Autonomous Gona 7' ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C)
Tabel 7,&/ Parameter Pengujian Gona 72 Autonomous ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C/
Tabel 7,&C Koordinat dan . Gona 72 Autonomous ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C/
Tabel 7,&0 ilai BEP6 1D%!S6 dan Pergeseran Koordinat Autonomous
Gona 72 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, CC
Tabel 7,&' Distribusi Pengelompokan Data Koordinat Autonomous Gona 72
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C'
Tabel 7,&2 Distribusi Data Koordinat Autonomous Gona 72 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C'
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
15/92
8
DAFTAR SINGKATAN
;A< : Unmaned Aerial ehicle
BEP : Circular "rror Probability
1D%!S : 1 Dimension #oot $ean S!uare
%B : #emote Control
FB : *light Controller
FBd : *lash Card
$*DB : 'rushless Direct Current
PID : Proportional +ntegral Deri,ati,e
"PS : Global Positioning System
!EA : -ational $arine "lectronics Association
!E!S : $icro.machined "lectro.$echanical System
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
16/92
8i
DAFTAR LAMPIRAN
*A!PI%A A : Datasheet Perangkat Keras
*A!PI%A $ : %angkaian Schematic dan /ayout PB$ Elektronika
*A!PI%A B : Perhitungan Akurasi Sensor Tinggi J Koordinat
*A!PI%A D : Foto #asil Peran4angan Quadcopter
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
17/92
&
BAB 1PENDAHULUAN
1"1 L# #$ Be5#'# !
Sistem pengintaian dengan robot merupakan suatu terobosan
teknologi yang ber ungsi sebagai alat pela4ak suatu objek tertentu, %obot
tersebut digunakan sebagai media pemba5a sensor pela4ak6 kamera6 dan
perangkat lain sehingga memungkinkan pengguna dapat melihat kondisi
lingkungan dimana robot tersebut bergerak, amun tidak setiap robot dapat
di ungsikan sebagai media pemba5a6 dikarenakan berma4am?ma4am ungsi
dari masing?masing robot6 dengan kata lain robot memiliki keterbatasan
gerak ruang dan energi, Oleh karena itu pemilihan robot sebagai media
pemba5a alat pengintai harus memiliki sudut penglihatan yang luas dan
minim obstacle , Salah satu 4ontohnya adalah pesa5at ;A< atau biasa
disebut pesa5at tanpa a5ak, Pesa5at ;A< dapat dilengkapi berbagai
ma4am perlengkapan dan sensor?sensor pendukung agar lebih stabil dan
akurat,
Tahap pen4arian suatu tempat se4ara autonomous berdasarkan titik
koordinat- waypoint tertentu6 harus dilengkapi dengan perangkat "PS yang
terintegrasi dalam pesa5at ;A< tersebut, Perangkat "PS akan menangkap
sinyal !EA dari satelit "PS yang menghasilkan koordinat latitute dan
longitude terhadap lokasi perangkat "PS tersebut berada, ;ntuk
menentukan suatu titik tertentu "PS harus mendapatkan paling sedikit tiga
buah sinyal satelit "PS,
Dalam tugas akhir ini6 penulis merakit pesa5at ;A< multirotor dengan jenis !uadcopter yang dilengkapi dengan perangkat "PS dan
perangkat pendukung yang mendukung kestabilan terbang !uadcopter
tersebut, Perangkat "PS diintegrasikan dengan respon attitute !uadcopter 6
sehingga perlu adanya penerapan sistem PID guna mengatur kestabilan
terbang pesa5at, Parameter yang digunakan adalah perhitungan dan analisis
akurasi koordinat dengan posisi pesa5at6 akurasi6 ketinggian6 dan konsumsi
daya pada !uadcopter ,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
18/92
1
Quadcopter diprogram dengan koordinat waypoint yang dipilih dan
akan terbang dengan ketinggian konstan tertentu pada saat menuju
waypoint , amun untuk take off 6 pesa5at memerlukan bantuan dari %B
terlebih dahulu sebelum mendapatkan perintah A;TO6 yakni menuju
waypoint yang dimaksudkan,
1"2 T 6 # Pe e5i i#
Tujuan yang ingin di4apai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
&, !engetahui sistem integrasi setiap blok penyusun !uadcopter ,
1, !enganalisis hasil pengukuran ketinggian6 akurasi koordinat6 BEP6
1D%!S yang dihasilkan "PS,
), !engetahui dan menganalisis perbandingan koordinat perintah yang
dituju dengan koordinat *OITE% "PS saat !uadcopter autonomous ,
7, !engetahui dan menganalisis estimasi jarak tempuh maksimum
!uadcopter berdasarkan lama 5aktu terbang sistem !uadcopter ,
1"3 Pe$ m 7# M#7#5#
$eberapa masalah yang akan timbul dalam peran4angan dan analisis
perhitungan koordinat "PS pada pergerakan !uadcopter antara lain:&, $agaimana sistem integrasi setiap blok penyusun !uadcopter
1, $agaimana analisis hasil pengukuran ketinggian6 akurasi koordinat6
BEP6 dan 1D%!S yang dihasilkan "PS
), $agaimana analisis perbandingan koordinat perintah yang dituju
dengan nilai koordinat loiter "PS saat !uadcopter autonomous
7, $erapakah estimasi jarak tempuh maksimum berdasarakan lama
5aktu terbang !uadcopter
1", B# #7# M#7#5#
;ntuk membatasi 4akupan pembahasan masalah pada tugas akhir ini
maka diberikan batasan?batasan sebagai berikut:
a, Perangkat yang digunakan untuk membangun !uadcopter berupa
modul,
b, Faktor ke4epatan angin6 tekanan6 suhu6 dan tingkat gra8itasi pada
setiap tempat pengambilan data diasumsikan sama,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
19/92
)
4, Tidak membahas se4ara lanjut mengenai firmware dan software ,
d, Parameter pengukuran meliputi ketinggian6 akurasi koordinat6 BEP6
1D%!S6 beserta distribusi data yang dihasilkan "PS,
e, Perhitungan estimasi jarak tempuh maksimum !uadcopter
berdasarkan pengukuran lama 5aktu terbang !uadcopter ,
1"- Me & &5&!i Pe e5i i#
*angkah?langkah yang akan ditempuh dalam menyelesaikan tugas
akhir ini adalah:
&, Studi *iteratur
a, Pen4arian dan pengkajian teori mengenai integrasi sistem beserta
4ara kerjanya dari berbagai literatur serta sumber yang
berma4am? ma4am seperti buku6 internet6 jurnal6 5a5an4ara
langsung,
b, Pengumpulan data?data dan spesi ikasi sistem yang dipakai untuk
pembuatan perangkat sebagai pendukung sistem,
1, Analisa !asalah
!elakukan analisa dari teori yang telah didapat dengan berma4am?
ma4am sumber sehingga mendapatkan hasil yang semaksimal
mungkin,
), Peran4angan dan Pembuatan Sistem
Pembuatan sistem dengan melakukan integrasi antara perangkat
utama dan perangkat pendukung,
7, Simulasi Sistem
$erdasarkan standar yang ada6 tahap selanjutnya adalah melakukan
simulasi sistem untuk melihat kinerja sistem tersebut,
/, Eksperimen dan Analisa Sistem
+ika sistem telah berjalan dengan baik6 maka akan dilakukan
eksperimen untuk untuk mendapatkan nilai yang akan ditindaklanjuti
oleh analisis sistem sehingga menghasilkan sistem yang baik dan
e isien,
C, Penulisan *aporan
$erupa hasil peran4angan6 eksperimen dan analisis yang dituliskan
dalam sebuah laporan,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
20/92
7
1". Si7 em# i'# Pe 5i7#
Sistematika penulisan yang akan digunakan pada tugas akhir iniadalah sebagai berikut:
$A$ & Pendahuluan$erisi latar belakang permasalahan6 tujuan penelitian6 perumusan
masalah6 pembatasan masalah dan asumsi yang digunakan6 serta
metode penelitian yang dilakukan,
$A$ 1 *andasan Teori$erisi konsep dasar perangkat yang digunakan dalam pendukung
tentang peran4angan dan analisis data tersebut beserta 4ara kerjanya,$A$ ) Peran4angan Sistem
$erisi tentang peran4angan dan integrasi antara !uadcopter dengan
modul "S! dan "PS tra4ker sehingga menghasilkan suatu perangkat
tra4ker,
$A$ 7 Analisis #asil Pengujian Sistem$erisi tentang pengujian kerja alat dan analisa dari pengukuran alat
tersebut berdasarkan parameter?paramater yang telah ditetapkan
sebelumnya,
$A$ / Penutup$erisi kesimpulan atas hasil kerja yang telah dilakukan serta saran
untuk pengembangan maupun perbaikan selanjutnya,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
21/92
/
BAB 2
LANDASAN TEORI
2"1 Mi'$&'& $&5e$ ATme!#2-.0
ATmega1/C( merupakan mikrokontroler yang memiliki konsumsi daya
rendah dengan B!OS?'bit berbasis A 1/C
+umlah pin &((
!aksimum rekuensi operasi &C !#
BP; '?bit A 7(2C
Timers C
)utput Compare channels &C
+nput Capture channels 7
P ! channels &/
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
22/92
C
!ikrokontroler ini dapat menggabungkan instruksi yang 4ukup banyak
dengan dukungan )1 register General Purpose , Semua register tersebut
se4ara langsung terhubung ke /ogic Unit Arithmetic =A*;>6 yang
memungkinkan dua register independen dapat diakses dalam satu instruksi
tunggal yang dijalankan dalam satu siklus clock saja, Arsitektur tersebut
dapat menghasilkan kode yang lebih e isien sehingga dapat men4apai
throughputs sepuluh kali lebih 4epat daripada mikrokontroler BISB
kon8ensional,
ATmega1/C( ini menyediakan itur berikut ini: memori 1/CK byte +n.
System Programmable *lash dengan kemampuan #ead.0hile.0rite 6 7
Kbytes EEP%O!6 ' Kbytes S%A!6 12 General Purpose I-O line 6 )1
register General Purpose 6 #eal Time Counter =%TB>6 CTimer3Counters
leksibel dengan membandingkan mode dan P !6 7 ;SA%Ts6 sebuah byte
berorientasi 1? wire serial interface 6 &C?channel 6 &(?bit ADB dengan pilihan
input stage dan gain yang dapat diprogram6 Timer gain 0atchdog yang
dapat diprogram dengan Osilator internal6 akses )n.Chip Debug
sistem6serta enam mode software hemat daya yang dapat dipilih, !ode
tersebut salah satunya adalah mode idle 6yakni mode yang dapatmenghentikan BP; pada saat sistem menjalankan S%A!6 Timer - Bounter6
SPI port6 dan sistem interrupt untuk terus ber ungsi, Sedangkan mode
Power.down dapat menghemat isi register namun dapat membekukan
Os4illator6 menonakti kan semua ungsi 4hip lainnya sampai dengan
interrupt berikutnya atau peresetan hardware , Selanjutnya6 dalam Power.
sa,e mode6 asynchronous timer terus berjalan sehingga memungkinkan
pengguna untuk mempertahankan basis 5aktu pada saat perangkat dalamkondisi N sleeping4 , Di dalam mode ADB noise reduction dapat
menghentikan BP; dan semua I-O modul ke4uali Asynchronous Timer dan
ADB6 untuk meminimalkan perpindahan noise selama kon8ersi ADB
berlangsung, Dalam modus siaga6 Os4illator Kristal-%esonator dapat
berjalan sementara sisa perangkat lain N sleeping4 , #al ini memungkinkan
kombinasi sistem yang dapat start.up sangat 4epat dengan konsumsi daya
yang rendah, Di mode "5tended Standby 6 baik )scillator utama dan
Asynchronous Timer terus berjalan,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
23/92
0
!ikrokontroler ini menggunakan teknologi high.density non,olatile
memory yang memudahkan dalam pemrograman sistem, )n.Chip ISP
*lash memungkinkan memori program dapat diprogram in.system melalui
SPI serial interface 6 oleh programmer memory non,olatile kon8ensional
itu sendiri atau dengan program 'oot )n.chip yang berjalan pada A
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
24/92
'
1, " D
Pin yang terhubung ke pentanahan- grounding
), Port A =PA0?PA(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
7, Port $ =P$0?P$(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
/, Port D =PD0?PD(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
C, Port E =PE0?PE(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
0, Port F =PF0?PF(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu saat
ADB pada port ini tidak digunakan,', Port " =P"0?P"(>
Port ini merupakan C?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
2, Port # =P#0?P#(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
&(, Port I =PI0?PI(> Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
&&, Port + =P+0?P+(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
25/92
2
&1, Port K =PK0?PK(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
&), Port * =P*0?P*(>
Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal
tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi tertentu,
&7, %ESET
Pin untuk pengaturan a5al- reset
&/, TA*&
Pin yang ber ungsi sebagai masukan menuju ke in8ersi )scillator
Amplifier dan masukan menuju ke rangkaian operasi internal clock
&C, TA*1
Pin ini meruipakan keluaran dari hasil in8ersi )scillator Amplifier
&0, A
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
26/92
&(
Tabel 1,1 Spesi ikasi !ikrokontroler ATmega)1;1
P#$#me e$ Ni5#i
!emori flash =Kbytes> )1
+umlah pin )1
!aksimum rekuensi operasi &C !#
BP; '?bit A (
S%A! =Kbytes> &
EEP%O! =$ytes> &(17
Timers 1
)utput Compare channels /
+nput Capture channels &
P ! channels 7
0atchdog .a
!ikrokontroler ATmega)1;1 dapat menggabungkan instruksi yang
4ukup banyak dengan dukungan )1 register General Purpose , Semua
register tersebut se4ara langsung terhubung ke /ogic Unit Arithmetic
=A*;>6 yang memungkinkan dua register independen dapat diakses dalam
satu instruksi tunggal yang dijalankan dalam satu siklus clock saja,
Arsitektur tersebut dapat menghasilkan kode yang lebih e isien
sehingga dapat
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
27/92
&&
men4apai throughputs sepuluh kali lebih 4epat daripada mikrokontroler
BISB kon8ensional,
ATmega)1;1 menyediakan itur berikut ini: memori )1 Kbyte +n?
System Programmable *lash dengan kemampuan #ead.0hile.0rite 6 &(17
bytes EEP%O!6 &(17 bytes S%A!6 11 General Purpose I-O line6 )1
register General Purose 6 1 Timer3Counters leksibel dengan
membandingkan mode dan P !6 & ;SA%T6 0atchdog Timer yang dapat
diprogram dengan )scillator internal6 sebuah SPI serial port 6 debug I%E
interface 6 akses )n.Chip Debug sistem6 serta / mode software hemat daya
yang dapat dipilih, !ode tersebut salah satunya adalah mode idle 6 yakni
mode yang dapat menghentikan BP; pada saat sistem menjalankan S%A!6
Timer 3 Counter 6 dan sistem interrupt untuk terus ber ungsi, Sedangkan
mode Power.down dapat menghemat isi register namun dapat membekukan
)scillator 6 menonakti kan semua ungsi chip lainnya sampai dengan
interrupt berikutnya atau peN reset4 an hard5are, Selanjutnya6 dalam modus
siaga6 )scillator Crystal3#esonator dapat berjalan sementara sisa perangkat
lain N sleeping4 , #al ini memungkinkan kombinasi sistem yang dapat start.
up sangat 4epat dengan konsumsi daya yang rendah, Di mode "5tended Standby 6 baik )scillator utama dan Asynchronous Timer terus berjalan,
!ikrokontroler ini menggunakan teknologi high.density non,olatile
memory yang memudahkan dalam pemrograman sistem, )n.Chip ISP
*lash memungkinkan memori program dapat diprogram in.system melalui
SPI serial interface 6 oleh programmer memory non,olatile kon8ensional itu
sendiri atau dengan program 'oot )n.chip yang berjalan pada A
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
28/92
&1
ATmega)1;1 juga didukung banyak program dan software pengembang
termasuk: B compilers 6 assemblers makro6 program debugger - simulator6
in? 4ir4uit emulator 6 dan kit e8aluasi,
"ambar 1,1 IB !ikrokontroler ATmega)1;1
$erikut ini adalah ungsi umum dari pin maupun port Atmega)1;1:
&,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
29/92
&)
dengan internal tahanan pull.up yang dapat digunakan untuk ungsi
tertentu jika analog comparator tidak di ungsikan,
0, D?
Pin D? menyediakan asilitas ;S$ *ull Speed -egati,e Data
Upstream Port untuk komunikasi data melalui ;S$
', D
Pin D menyediakan asilitas ;S$ *ull Speed Positi,e Data
Upstream Port untuk komunikasi data melalui ;S$
2, ;" D
Pin ;S$ Ground
&(, ;,
&1, %ESET
Pin masukan penyetelan ulang- reset &), TA*&
Pin yang ber ungsi sebagai masukan menuju ke in8ersi )scillator
Amplifier dan masukan menuju ke rangkaian operasi internal clock
&7, TA*1-PB(
Pin ini merupakan keluaran dari hasil in8ersi )scillator Amplifier
jika di ungsikan oleh *use , Pin ini juga menyediakan generic I-O,
2"3 M& &$ B$ 7 5e77 DC
$otor 'rushless Direct Current =$*DB> merupakan salah satu tipe
motor yang kepopulerannya meningkat sangat 4epat, $*DB motor
digunakan di peralatan industri seperti alat rumah tangga6 otomoti 6
aerospace 6 pengguna langsung6 medis6 dan industri peralatan serta
instrumentasi,
Seperti namanya6 motor $*DB tidak menggunakan brushes =sikat>
pada saat melakukan commutation =pergantian> polaritas magnet
pada
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
30/92
&7
elektromagnet6 namun melakukan commutaion se4ara elektronik, !otor
$*DB memiliki banyak keunggulan dibandingkan motor DB brushed dan
motor induksi, $erikut ini merupakan keunggulan motor $*DB:
&, !emiliki tingakt ke4epatan yang lebih baik dibanding karekteristik
torsi6
1, %espon dinamik yang tinggi6
), E isiensi tinggi6
7, /ong operating life 6
/, -oiseless operation 6
C, %entang ke4epatan yang tinggi,
Selain itu6 rasio torsi yang dihasilkan oleh motor brushless lebih tinggi6
hal tersebut berman aat dalam penerapannya6 yakni dimana ruang dan berat
merupakan aktor yang sangat diutamakan,
!otor $*DB merupakan tipe syncchronous motor, #al ini berarti
medan magnet dihasilkan oleh stator dan medan magnet yang dihasilkan
oleh rotor berbutar di rekuensi yang sama, Oleh karena itu motor $*DB
tidak memiliki N slip4 yang banyak ditemui di tipe motor induksi,
!otor $*DB banyak didesain dengan kon igurasi single.phase 6 1? phase 6 dan )? phase , Sesuai dengan jenisnya6 stator memiliki jumlah lilitan
yang sama, Sedangkan motor $*DB yang paling populer adalah motor
$*DB ) asa,
2"3"1 S # &$
Stator motor $*DB terdiri atas tatanan baja yang dilapisi lilitan
ditempatkan pada slot yang se4ara a5ial dipotong di sepanjang pinggiran
bagian dalam, ;ntuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1,)
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
31/92
&/
"ambar 1,) $lok Penyusun $otor 'rushless
Se4ara umum6 stator menyerupai suatu motor induksi6 namun lilitan
tersebut didistribusikan dengan 4ara yang berbeda, Kebanyakan motor
$*DB memiliki tiga lilitan stator yang terhubung dalam mode bintang,
Setiap lilitan tersebut dibangun dengan banyak coil =kumparan> yang saling
berhubungan untuk membentuk satu lilitan, Satu atau lebih coil ditempatkan
di slot dan saling berhubungan untuk membuat satu lilitan, !asing?masing
lilitan didistribusikan melalui pinggiran stator untuk membentuk kutub
dengan jumlah genap,
Pada gambar 1,7 terlihat pada bagian ;6 , 'ack E!F merupakan tegangan yang dihasilkan lilitan, Fungsi
back
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
32/92
&C
E!F adalah membalikkan 4atuan tegangan utama pada lilitan menurut
hukum *en 6 agar motor tetap berputar, 'ack E!F dipengaruhi oleh tiga
aktor: sudut rotor6 medan magnet yang dihasilkan magnet rotor6 dan jumlah
lilitan pada stator,
Terdabat dua jenis 8arian lilitan stator6 yakni: motor trape(oidal dan
sinusoidal , Seperti yang ditunjukkan pada setiap nama 8arian6 motor
trape(oidal memberikan ba4k E!F dalam mode trapesium dan motor
sinusoidal memberikan ba4k E!F bermode sinusoidal 6 seperti yang
ditunjukkan pada gambar 1,/, Selain back E!F6 arus asa juga berbentuk
trapesium dan sinusoidal pula sesuai dengan jenis 8arian motor, #al ini
membuat torsi output dengan motor sinusoidal halus daripada yang daritrapesium motor, amun6 konsekuensinya adalah tambahan biaya6 motor
sinusoidal memerlukan hubungan lilitan yang lebih banyak karena distribusi
coil pada pinggiran stator6 sehingga menambah jumlah lilitan tembaga,
"ambar 1,/ Sinyal Fasa !otor Trape(oidal
"ambar 1,C Sinyal Fasa !otor Sinusoidal
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
33/92
&0
Tergantung dari nilai kontrol 4atu daya yang akan digunakan6
pemilihan nilai tegangan stator yang tepat dapat ditentukan, Sebagai 4ontoh
motor 7' 8olt6 atau kurang dari nilai tersebut digunakan di dunia otomoti 6
robotik pergerakan lengan6 dan lain?lain, !otor dengan &(( 8olt atau lebih
digunakan di peralatan rumah tangga6 sistem otomasi dan peralatan industri,
2"3"2 R& &$
%otor terbuat dari magnet permanen dan dapat ber8ariasi dari dua
sampai delapan pasang kutub ;tara =;> dan Selatan =S>, $erdasarkan
medan magnet yang diperlukan dalam rotor6 pemilihan bahan magnetik
sangat diperlukan untuk membuat rotor, *errite magnet se4ara umum
digunakan untuk membuat magnet permanen, #al tersebut menjadikan
tingkat penggunaan di kalangan idustri meningkat, *errite magnet sedikit
lebih mahal tetapi hanya memiliki kerapatan fluks lemah dalam ,olume
tertentu, #al tersebut berkebalikan pada bahan paduan yang memiliki
kepadatan magnet tinggi setiap ,olume dan memungkinkan rotor untuk
menekan lebih jauh pada torsi yang sama, Perpaduan magnet tersebut
meningkatkan rasio si(e.to.weight dan memberikan torsi yang lebih tinggi
untuk motor dengan ukuran yang sama menggunakan ferrite magnet,
-eodymium = d>6 Samarium Cobalt =SmBo>6 serta paduan
-eodymium 6 *errite dan 'oron = dFe$> merupakan beberapa 4ontoh
paduan magnet yang tergolong jarang, Penelitian yang berkelanjutan akan
meningkatkan kerapatan luks untuk menekan rotor lebih jauh, Pada gambar
1,C menunjukkan penampang dari pengaturan magnet yang berbeda pada
rotor,
"ambar 1,0 Penampang Pengaturan !agnet
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
34/92
&'
2", G9$&7)&:e
Gyroscope merupakan perangkat utama yang digunakan untuk na8igasi
dan pengukuran ke4epatan sudut Q&R, Gyroscope dapat mengukur ke4epatan
putaran dalam tiga arah, 6?a5is gyroscope biasanya diimplementasikan
dengan 6?a5is accelerometer untuk menyediakan enam derajat kebebasan
atau biasa disebut dengan C degree.of.freedom =DoF> motion tracking
system ,
Gyroscope bere8olusi dari perangkat mekanik?inersia yang berputar
terdiri atas rotor6 as roda6 dan gimbal menjadi berbagai inkarnasi perangkat
elektronik dan optik, !asing?masing perangkat meman aatkan beberapa
properti isik dari sistem yang memungkinkan mendeteksi ke4epatan rotasi
pada beberapa sumbu, Terdapat tiga jenis dasar gyroscope : rotary
=classical > gyroscopes 6 ,ibrating structure g yroscope 6 dan optical
gyroscopes
2","1 R& #$9 G9$&7)&:e7
Gyroscope klasik meman aatkan hukum kekekalan momentum sudut
yang menyatakan bah5a momentum sudut total sistem adalah konstan
dalam kedua besar dan arah jika torsi eksternal resultan yang bekerja pada
sistem adalah nol Q7R, Gyroscope biasanya terdiri dari 4akram yang berputar
atau beban pada poros yang dipasang pada serangkaian gimbal, Setiap
gimbal terdapat 4akram yang berputar dengan sudut tambahan dari
kebebasan putaran, "imbal tersebut memungkinkan rotor berputar tanpa
menerapkan setiap net e5ternal tor!ue pada gyroscope , +adi selama
gyroscope berputar6 maka akan mempertahankan orientasi konstan, Ketika
torsi eksternal atau rotasi pada sumbu diberikan pada perangkat ini6
orientasi dapat dipertahankan dan pengukuran ke4epatan sudut dapat
diukur karena adanya enomena presisi,
Presisi terjadi karena sebuah benda berputar pada beberapa sumbu
memiliki torsi eksternal yan diterapkan dalam arah tegak lurus terhadap
sumbu putar =sumbu masukan>, Pada sistem rotasi ketika net e5ternal
tor!ue terjadi6 8ektor momentum sudut =yang berada di sepanjang sumbu
putar> akan bergerak dalam arah 8ektor torsi yang diterapkan, Sebagai
hasil dari
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
35/92
&2
torsi tersebut6 sumbu putar berotasi pada sumbu yang tegak lurus terhadap
kedua sumbu masukan dan sumbu putar =disebut sumbu keluaran>, %otasi
pada sumbu keluaran kemuadian akan mendeteksi dan memberikan umpan
balik pada sumbu masukan dimana perangkat motor atau perangkat sejenis
akan berlaku torsi dalam arah berla5anan6 menghilangkan presisi
gyroscope dan mempertahankan orientasi, Peristi5a pembatalan-
penghilangan ini juga dapat di4apai dengan dua gyroscope yang
berorientasi pada sudut?sudut yang benar satu sama lain,
;ntuk mengukur tingkat rotasi6 nilai perhitungan torsi di pulsa kan
pada inter8al 5aktu yang teratur, Setiap pulsa me5akili masing?masing
rotasi sudut tetap 6 dan jumlah pulsa dalam inter8al 5aktu t yang tetapakan sebanding dengan perubahan sudut selama periode 5aktu tertentu,
Dengan demikian6 penerapan nilai perhitungan torsi sebanding dengan laju
rotasi yang akan diukur,
"ambar 1,' Sistem Kerja #otary Gyroscope
2","2 ;ib$# i ! G9$&7)&:e
ibrating structure gyroscope atau gyroscope dengan struktur getar adalah perangkat !E!S = $icro.machined "lectro.$echanical System >
yang mudah didapatkan se4ara koersial6 terjangkau6 dan ukuran yang ke4il,
Dasar untuk memahami operasi dari gyroscope struktur getar adalah sama
dengan pemahaman prinsip gaya Boriolis, Dalam sistem putarannya6 setiap
titik berputar dengan ke4epatan rotasi yang sama, Sebagai salah satu
pendekatan sumbu rotasi sistem6 ke4epatan rotasi tetap sama6 namun
ke4epatan dalam arah tegak lurus terhadap sumbu rotasi menurun, Dengan
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
36/92
1(
demikian6 proses pergerakan dalam arah garis lurus menuju atau menjauh
dari sumbu rotasi saat sistem berputar6 ke4epatan lateral akan meningkat
atau menurun dalam rangka mempertahankan posisi sudut yang relati
sama =bujur> terhadap badan perangkat, Tindakan memperlambat atau
memper4epat adalah per4epatan6 dan gaya Boriolis adalah 5aktu
per4epatan massa obyek dimana bujur harus dipertahankan, "aya Boriolis
sebanding dengan ke4epatan sudut obyek berputar dan ke4epatan dari
obyek bergerak menuju atau menjauh dari sumbu rotasi,
"ambar 1,2 Sistem Kerja ibrating Gyroscope
Pada gyroscope struktur getar terdapat micro.machined yang terhubungke outer.housing oleh suatu pegas, )uter.housing terhubung ke papan
sirkuit tetap oleh set ke?dua dari pegas ortogonal, $eban terus didorong
se4ara sinusoidal sepanjang set pertama dari pegas, Setiap rotasi sistem
akan mendorong per4epatan Boriolis di beban6 mendorongnya ke arah set
ke?dua pegas, Pada 5aktu beban didorong jauh dari sumbu rotasi6 beban
akan mendorong tegak lurus dalam satu arah6 dan karena didorong kembali
ke sumbu rotasi6 maka akan didorong ke arah yang berla5anan6 karenagaya Boriolis yang bekerja pada beban,
"aya Boriolis terdeteksi oleh si at kapasiti jari yang berada di
sepanjang housing beban dan struktur yang keras, Ketika beban didorong
oleh gaya Boriolis6 perbedaan kapasitansi akan terdeteksi sebagai sinyal
jari diba5a lebih dekat se4ara bersamaan, Ketika beban didorong dalam
arah yang berla5anan6 set berbeda dari si at jari tersebut diba5a lebih
dekat se4ara
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
37/92
1&
bersamaan6 sehingga sensor dapat mendeteksi baik besaran dan arah
ke4epatan sudut dari sistem, QCR
2","3 O: i)#5 G9$&7)&:e7)ptical Gyroscope s dikembangkan segera setelah penemuan teknologi
laser, Daya tarik dari jenis ini karena tidak mengandung bagian yang
bergerak6 dan tidak rentan terhadap keausan mekanis atau N drift4 , )ptical
Gyroscope beroperasi pada prinsip e ek Sagna4, E ek ini dapat dilihat
dalam pengaturan ring inter erometri, Di sini6 sinar laser pertama?tama
dibagi oleh half sil,ered mirror , Kemudian dua sinar melintasi jalan identik
tetapi arah berla5anan sekitar lingkaran yang terdiri dari 4ermin datar dan berisi udara tabung lurus atau kabel serat optik panjang, Kedua sinar
kemudian bergabung kembali pada detektor, Ketika sistem berputar6 salah
satu sinar harus menempuh jarak yang lebih panjang daripada sinar
berla5anan untuk membuatnya ke detektor, Perbedaan panjang lintasan
=atau Doppler shift > terdeteksi sebagai pergeseran asa dengan
inter erometri, Pergeseran asa ini sebanding dengan ke4epatan sudut dari
sistem,
"ambar 1,&( Sistem Kerja )ptical Gyroscope
Gyroscope optik terdiri dari ) Gyroscope tersusun ortogonal satu sama
lain untuk deteksi rotasi tiga sumbu rotasi ortogonal tersebut, $iasanya
Gyroscope ini diimplementasikan dengan )? a5is accelerometer s sehingga
memberikan gerakan penuh penginderaan dalam C DoF, Seperti halnya
Gyroscope rotor6 opti4al Gyroscope terbatas dalam bentuk isik yang ke4il6
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
38/92
11
sedangkan jumlah dan luas kabel serat optik dibutuhkan dan kehadiran
peralatan optik sangat diperlukan, +adi gyroscope ini sering digunakan
dalam aplikasi angkatan laut dan penerbangan6 dan dimana ukuran isik
tidak menjadi masalah, Oleh karena itu giroskop optik biasanya tidak
tersedia se4ara komersial,
2"- A))e5e$&me e$
Satu dari inersial sensor yang umum adalah accelerometer 6 sebuah
sensor dinamik yang mempunyai kemampuan merasakan dalam jarak luas,
Acelerometer tersedia dalam beberapa ukuran6 yaitu satu6 dua atau tiga
sumbu orthogonal, Accelerometer tersebut khususnya dipakai satu dari tiga
mode:
Sebagai ukuran intersial dari ke4epatan dan posisi
Sebagai sensor ke4ondongan6 kemiringan6atau orientasi pada 1 atau
) dimensi6 sebagai re erensi dari akselerasi gra8itasi =&gU 2,' m-s 1>
Sebagai sensor getaran atau tubrukan
Ada banyak keuntungan memakai analog accelerometer sebagai
perbandingan dengan inclinometer seperti sensor kemiringan 4airan6
inclinometer 4enderung untuk hasil in ormasi biner =menandai sebuah
ketetapan dari on atau off >6 serta hanya dapat mendeteksi saat kemiringan
mele5ati beberapa ambang sudut,
2"-"1 P$i 7i: Ke$6#
Kebanyakan accelerometer adalah $icro."lectro.$echanical Sensors
=!E!S>, Prinsip dasar dibalik kerja !E!S accelerometer adalah
berpindahnya bagian ke4il benda kedalam permukaan silikon yang
tergabung dalam lingkaran dan ditangguhkan oleh tiang ke4il, Konsisten
dengan hukum gerak e5ton II =FUma>6 gerak akselerasi yang terjadi pada
suatu perangkat6 sebuah gaya akan bertambah saat perpindahan sebuah
benda, Tiang pendukung berguna sebagai pegas dan luida =biasanya udara>
dimampatkan didalam IB yang ber ungsi sebagai sebuah pengatur6
akibatnya terjadi sistem lapisan gumpalan isik, QEl5enspoek &22)R
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
39/92
1)
2"-"2 Ti:e #))e5e$&me e$
Ada beberapa prinsip berbeda yang mana sebuah analog accelerometer
dapat dibuat, Dua tipe yang biasanya meman aatkan capaciti,e sensing dan
pie oelektrik effect untuk merasakan berpindahnya benda yang sebanding
dengan akselerasi yang diterapkan,
2"-"2"1 C#:#)i i
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
40/92
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
41/92
1/
2"."3 Se!me Pe 9 7 Si7 em GPS
Se4ara umum ada tiga segmen dalam sistem "PS yaitu segmen sistem
kontrol6 segmen satelit6 dan segmen pengguna, Satelit "PS dapat
dianalogikan sebagai stasiun radio angkasa6 yang diperlengkapi dengan
antena?antena untuk mengirim dan menerima sinyal Vsinyal gelombang,
Sinyal?sinyal ini selanjutnya diterima oleh recei,er "PS di-dekat
permukaan bumi6 dan digunakan untuk menentukan in ormasi posisi6
ke4epatan6 maupun 5aktu, Selain itu satelit "PS juga dilengkapi dengan
peralatan untuk mengontrol attitude satelit, Satelit?satelit "PS dapat dibagi
atas beberapa generasi yaitu : blok I6 blok II6 blok IIA6 blok II% dan blok
IIF, #ingga april &222 ada ' satelit blok II6 &' satelit blok II A dan & satelit blok II % yang operasional,
Se4ara umum segmen sistem kontrol ber ungsi mengontrol dan
memantau operasional satelit dan memastikan bah5a satelit ber ungsi
sebagaimana mestinya, Segmen pengguna terdiri dari para pengguna satelit
"PS di manapun berada, Dalam hal ini alat penerima sinyal "PS ="PS
r ecei,er > diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal ?sinyal dari
satelit "PS untuk digunakan dalam penentuan posisi6 ke4epatan dan 5aktu,Komponen utama dari suatu #ecei,er "PS se4ara umum adalah antena
dengan pre ?ampli ier6 bagian %F dengan pengidenti ikasi sinyal dan
pemroses sinyal6 pemroses mikro untuk pengontrolan #ecei,er 6 data
sampling dan pemroses data = solusi na8igasi >6 osilator presisi 6 4atu daya6
unit perintah dan tampilan6 dan memori serta perekam data,
2".", P$i 7i: Pe e # P&7i7i e !# GPS
Prinsip penentuan posisi dengan "PS yaitu menggunakan metode
reseksi jarak6 dimana pengukuran jarak dilakukan se4ara simultan ke
beberapa satelit yang telah diketahui koordinatnya, Pada pengukuran "PS6
setiap epoknya memiliki empat parameter yang harus ditentukan : yaitu )
parameter koordinat 6.6G atau *6$6h dan satu parameter kesalahan 5aktu
akibat ketidaksinkronan jam osilator di satelit dengan jam di #ecei,er "PS,
Oleh karena diperlukan minimal pengukuran jarak ke empat satelit,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
42/92
1C
2"."- Ti:e A5# >Re)ei dapat mengidenti ikasi sinyal dari setiap
satelit, Pada saat itur M Anti.Spoofing M diakti kan6 maka kode P akan
dienkripsi dan selanjutnya dikenal sebagai kode P=.> atau kode .,
Ketika sinyal melalui lapisan atmos er6 maka sinyal tersebut akan
terganggu oleh konten dari atmos er tersebut, $esarnya gangguan di sebut
bias, $ias sinyal yang ada utamanya terdiri dari 1 ma4am yaitu bias
ionosfer dan bias troposfer , $ias ini harus diperhitungkan =dimodelkan
atau diestimasi atau melakukan teknik differencing untuk metode
di erensial dengan jarak baseline yang tidak terlalu panjang> untuk
mendapatkan solusi akhir koordinat dengan ketelitian yang baik, Apabila
bias diabaikan maka dapat memberikan kesalahan posisi sampai dengan
orde meter,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
43/92
10
2"."@ E$$&$ S& $)e :# # GPS
Pada sistem "PS terdapat beberapa kesalahan komponen sistem yang
akan mempengaruhi ketelitian hasil posisi yang diperoleh, Kesalahan?
kesalahan tersebut 4ontohnya kesalahan orbit satelit6 kesalahan jam satelit6
kesalahan jam recei,er 6 kesalahan pusat ase antena6 dan multipath , #al?hal
lainnya juga ada yang mengiringi kesalahan sistem seperti e ek imaging 6
dan noise, Kesalahan ini dapat dieliminir salah satunya dengan
menggunakan teknik differencing data,
2"."8 Me & # Pe e # P&7i7i e !# GPS
!etoda penentuan posisi dengan "PS pertama?tama terbagi dua6 yaitu
metoda absolut6 dan metoda di erensial, !asing?masing metoda kemudian
dapat dilakukan dengan 4ara real time dan atau post ? processing , Apabila
obyek yang ditentukan posisinya diam maka metodenya disebut
statik, Sebaliknya apabila obyek yang ditentukan posisinya bergerak6 maka
metodenya disebut kinematik, Selanjutnya lebih detail lagi kita akan
menemukan metoda?metoda seperti SPP6 D"PS6 %TK6 Sur8ei "PS6 #apid
statik 6 pseudo kinematik6 dan stop and go6 serta masih ada beberapa metode
lainnya,
2"."+ Ke e5i i# P&7i7i 9# ! Di:e$&5e #$i Si7 em GPS
;ntuk aplikasi sipil6 "PS memberikan nilai ketelitian posisi dalam
spektrum yang 4ukup luas6 mulai dari meter sampai dengan
milimeter, Sebelum mei 1((( =SA on> ketelitian posisi "PS metode
absolut dengan data psedorange men4apai )( ? &(( meter, Kemudian
setelah SA o ketelitian membaik menjadi ) ? C meter, Sementara ituTeknik D"PS memberikan ketelitian &?1 meter6 dan teknik %TK
memberikan ketelitian &?
/ sentimeter, ;ntuk posisi dengan ketelitian milimeter diberikan oleh
teknik sur8ai "PS dengan peralatan "PS tipe geodetik dual rekuensi dan
strategi pengolahan data tertentu,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
44/92
1'
2"@ S # i7 i'#
2"@"1 Re$# #
%erata merupakan nilai per5akilan sebaran data untuk men4ari nilai
delta =standar de8iasi> suatu persebaran data, $erikut ini merupakan rumus
rata?rata suatu persebaran data:
8 U1 i
Keterangan:=1
8 U rata?rata
n U jumlah data
8i U data ke i
2"@"2 S # #$ De
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
45/92
2"@", A' $#7i K&&$ i # GPS
Akurasi Koordinat "PS dapat dihitung nilainya berdasarakan
persebaran data koordinat dengan BEP= Circular "rror Probability > dan
1D%!S =1
Dimension #oot $ean S!uare >, Sehingga berdasarkan data ;!T "asting
dan ;T! -orthing 6 data dihitung nilai masing?masing standar de8iasi titik
a5al sehingga dapat dihitung nilai BEP /(X dan 1D%!S 2/X, BEP
merupakan pendekatan probabilitas kebenaran suatu pengukuran /(X dari
keseluruhan data, Sedangkan 1D%!S ber ungsi menjadi lingkaran
toleransi akurasi dari suatu nilai perhitungan titik koordinat "PS, $erikut
ini perhitungan lingkaran BEP dan 1D%!S:
BEP U (6/2 =St, De8 ;T! "asting St, De8 ;T! -orthing >
1D%!S U 1 (St. Dev UTM )2 + (St. Dev UTM
)2
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
46/92
Sensor gyro:altimeter:
accelerator:compass
!odul "PS
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3"1 A #5i7i7 Pe$# )# !# Si7 em
Pada sub bab analisis peran4angan sistem akan dibahas peran4angan
sistem serta kronologi pengukuran dan pengujian, Selain itu akan dijabarkan
pula spesi ikasi perangkat keras serta kon igurasinya dengan dukungan
perangkat lunak, Perangkat keras sistem terdiri atas modul?modul yang
terintegrasi dalam blok?blok sistem6 sehingga menghasilkan parameter?
parameter yang diinginkan untuk pengujian, Parameter yang menjadi a4uan
pengukuran adalah: ketinggian6 akurasi koordinat "PS6 kepresisian
koordinat "PS6 radius koordinat "PS6 perbandingan nilai jalur yang
dihasilkan "PS pada !uadccopter 6 pengujian terbang !uadcopter se4ara
autonomous6 serta konsumsi daya !uadcopter ,
#asil pengukuran yang didapat dari skenario yang ditentukan6
dianalisis dan dibandingkan sehingga menghasilkan suatu nilai, ilai
tersebut sebagai a4uan untuk melakukan perbaikan atau maintenan4e
pesa5at terhadap keakurasian perangkat dan kestabilan terbang !uadcopter ,
#al tersebut digunakan untuk mengoptimalkan sistem terbang !uadcopter ,
3"2 B5&' Di#!$#m Si7 em
!otor &
Transmitter %B #ecei,er
!ikrokontroller ATmega1/C(
ESB
!otor 1
!otor )
!ikrokontroller ATmega)1;1 *lash Card !otor 7
;S$
"ambar ),& $lok Diagram Sistem Keseluruhan
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
47/92
3"3 Di#!$#m A5i$ Si7 em
!ulai
!enghidupkan transmitter remote control
!enghidupkan recei,er dansistem !uadcopter
Inisialisasi motor dan sel baterai *i?Po oleh ESB
Inisialisasi sinyal P ! olehmikrokontroler dan ESB
Inisialisasi sensor?sensor danmodul "PS olehmikrokontroler
!elakukan lock koordinatoleh "PS
/ock b erhasil Ktidak
ya
Proses arming @uad4opter
!ulai menyimpan parameter data ke flash card
Pemilihan modeSTA$I*IGED
Proses deteksi sinyal P !dari %B dan kontrol P !motor oleh mikrokontroler
Pemilihan modeA;TO
=autonomous >
i ii
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
48/92
i ii
Pemba4aan per intahkoordinat tujuan dankoordinat sekarang
Deteksi koordinat sepan jang jalur yang dile5ati
Koordinat TujuanditemukanK
tidak
ya
Pemilihan mode*OITE%
Deteksi koordinat danmempertahankan posisi
Pemilihan modeSTA$I*IGED K
ya
tidak
Kontrol manual dan landing
!ematikan sistem!uadcop t er
Penyimpanan data ke flash card berakhir
Selesai
"ambar ),1 Diagram Alir Sistem Kerja Quadcopter Autonomous
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
49/92
3", A #5i7i7 Keb # Pe$# !'# Ke$#7
3","1 F$#me F,-0Q
*rame @uad F7/( merupakan frame yang berukuran diameter 7/( mm,
*rame ini terbuat dari bahan atom agar tidak terlalu berat dan lebih kuat,
Selain itu frame ini 4ukup lentur6 sehingga dapat mengurangi
getaran-gon4angan pada saaat pesa5at mendarat atau terjadi crash ,
*rame ini memiliki 7 lengan untuk menempatkan motor pada masing?
masing ujung lengan, Selain itu frame ini memiliki landing gear ke4il pada
bagian ba5ah masing?masing ujung lengan agar perangkat lain tidak kontak
langsung ke landasan, #al tersebut berguna untuk melindungi flight
controller agar tidak terkena benturan ke tanah jika terjadi crash ,
Tabel ),& Spes i ikasi *rame F7/(9
P#$#me e$ Ni5#i
Diagonal wheelbase =mm> 7/(
*rame weight =gram> 1'1
Takeoff weight =gram> '(( Y &C((
3","2 B$ 7 5e77 M& &$ +-0K;
'rushless motor merupakan komponen yang 4ukup penting dalam
menentukan responsi itas !uadcopter , 'rushless motor yang dipakai
bernilai
2/( K /C
Arus standar =A> &/ Y 1/
Arus maksimum =A> )(
Z 0/X
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
50/92
Perhitungan daya dorong motor ini adalah sebagai berikut:
TU ==Z P>1 1[ % 1 rho > (6))))
Keterangan:
T U thrust = e5ton>
Z U propeller ho,er effeciency =X> U
P U shaft power =5att> U
% U propeller radius =m> U
rho U air density U
Z U 0/X
P U < I motor efficiency
U &&6& &0 0/X
U &7&6/1/ 5att
% U / in4h U (6&10 m
rho U &611 kg-m)
!aka jika dihitung :
T U ==0/X &7&6/1/> 1 1[ =(6&10> 1 &611 >(6))))
T U &&6&C e5ton Y &6&)'(()127 Kg Y &&)' gram? force
Pada !uadcopter pastinya menggunakan 7 motor sekaligus6 apabila
dihitung T keseluruhan6 maka &&)' 7 U 7//1 gram? or4e, Sedangkan
untuk mengangkat beban total pesa5at se4ara stabil dan tanpa masalah6
maka
idelanya berat pesa5at maksimum adalah1
dari T =7 motor>6 sehingga
dapat3
dihitung :1
7//1 U &/&06) gram? force ,3
3","3 E5e) $& i) S:ee C& $&55e$ >ESC?
ESB yang digunakan adalah berjenis brushless6 terdiri atas susunan
!OSFET = $etal )5ide Semiconductor *ield "ffect Transistor > untuk
mengendalikan ke4epatan motor brushless, ESB bekerja se4ara 4epat untuk
menghidupkan atau mematikan pulsa ke motor6 sehingga respon kendali
motor 4epat, Selain itu ESB yang digunakan telah berbasis mikroprosessor6
sehingga dapat diprogram sesuai dengan kebutuhan, Keempat ESB yang
digunakan tergabung dalam satu isik6 atau dapat disebut sebagai Quattro
ESB6 sehingga tidak memerlukan kon igurasi wiring yang banyak, $erikut
ini adalah tabel spesi ikasi ESB !OSFET yang digunakan,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
51/92
Tabel ),) Spesi ikasi ESB
P#$#me e$ Ni5#i
Arus konstan =A> 1(
Arus lebih=\&( s> =A> 1/
Keluaran $EB /< 3 )A
$assa =gr> &&1
;kuran =P * T> 0( C1 && =9uattro>
ESB memberikan 4atuan pada motor sesuai dengan sinyal Pulse 0idth
$udulation =P !> yang masuk pada input ESB, Selain itu ESB ini juga
memiliki asilitas 'attery "liminator Circuit =$EB> yang memiliki keluarantegangan ke4il untuk men4atu flight controller serta sensor yang lain,
$erikut ini merupakan itur yang dimiliki ESB !OSFET ini:
&, 'rake 6 ber ungssi untuk menghentikan motor se4ara spontan6
1, Soft start 6 ber ungsi sebagai pengatur lama 5aktu menyalakan
sistem6
), 'attery type 6 pemilihan baterai yang digunakan6
7, $icroprocessor 6 ber ungsi untuk mengatur itur agar dapat
diprogram6
/, Cut )ff 6 ber ungsi sebagai pemotong arus jika baterai akan habis,
ESB !OSFET ini memiliki (6((1 Ohm resistansi, !enurut hukum
Ohm6 maka dapat dihitung tegangan hilang pada ESB6 yakni: < loss U IESB%
U 1( (6((1 U (6(7 8olt, Kemudian berdasarkan hukum Ohm ke?dua6 daya
yang hilang dapat diketahui6 yakni: P U < loss I ESB U (6(7 1( U (6' att,Oleh karena itu6 ESB !OSFET ini lebih e isien karena daya yang hilang
hanya sekitar (6' att untuk setiap motor, Sedangkan daya konstan
maksimum yang dapat dihasilkan setiap motor adalah: P U < sistem I ESB U
&&6& 1( U 111 att,
3",", P$&:e55e$ 10,-
Propeller yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah berbahan plastik
dengan ukuran &(7/6 yakni memiliki panjang &( in4h dan memiliki nilai
mailto:5V@3Amailto:5V@3A -
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
52/92
pitch 76/ in4h, ilai 76/ in4h berarti pada saat satu putaran6 propeller
mampu bergerak maju sepanjang 76/ in4h, Pemilihan ini berdasarkan
spesi ikasi dari motor brushless dan jumlah sel baterai yang digunakan,
Propeller ini memiliki arah Clock 0ise =B > - #e,erse dan Counter Clock
0ise =BB >6 masing?masing satu pasang,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
53/92
keseluruhan sistem, Selain itu clock yang dimiliki6 yakni &C !# 6 dapat
memproses data se4ara 4epat,
3","-"2 Mi'$&'& $&55e$ ATme!#32U2Pada blok sistem mikrokontroller ATmega)1;1 merupakan pengolah
sinyal = Pulse Pause $odulation > PP!6 atau ber ungsi sebagai PP!
en4oder, Selain itu6 blok ini ber ungsi pula sebagai inter a4e perangkat
flight controller ke komunikasi ;S$ melauli port micro ;S$, Sehingga data
yang didapat dapat diteruskan se4ara 4epat ke perangkat komputer melalui
komunikasi serial,
Pemilihan mikrokontroler ini dikarenakan memiliki port komunikasi
full speed ;S$6 port serial6 serta 4lo4k yang tinggi yakni &C !# , #al
tersebut 4ukup untuk membantu mengirimkan in ormasi data serial yang
diterima ATmega1/C( yang kemudian diteruskan ke ATmega)1;1,
In ormasi tersebut kemudian diolah dan dikirim komputer melalui
komunikasi serial,
3","-"3 F5#7 C#$
Pada kartu flash ini dipasang IB AT7/D$ yang ber ungsi sebagaimemori penyimpan data dengan maksimal kapsitas 7!byte, Tipe
penyimpan ini berupa data flash 6 yang tersimpan pada memori flash IB
AT7/D$, IB ini mampu men4apai ke4epatan CC !# 6 sehingga
penyimpadanan data pada IB ini tergolong 4epat,
+ika ditinjau se4ara sistem6 proses penyimpanan data pada flash card
akan mulai berjalan apabila !uadcopter dalam keadaan arming dan terdapat
sinyal P ! yang masuk ke flight controller , Proses arming ini merupakantahap mengun4ian motor !uadcopter yang siap untuk diterbangkan, +ika
telah dilakukan arming 6 maka motor !uadcopter siap untuk berputar bila
stick throttle dinaikkan-nilai P ! bertambah,
3","-", G5&b#5 P&7i i& i ! S97 em >GPS? M& 5e MT332+
"PS yang dipilih merupakan "PS yang standar6 namun memiliki isik
yang ringkasi sehingga tidak memakan banyak tempat, $erikut ini adalah
itur dan spesi ikasi yang dimiliki oleh modul "PS !T))12,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
54/92
Tabel ),7 Spesi ikasi "PS !a8link
P#$#me e$ Ni5#i
BP; A%!0E+?S
Tegangan =8olt> )61Y/
Frekuensi =!# > &/0/671
!assa =gr> C
Dimensi =P * T> &C &C C mm
Akurasi posisi )m 1D?%!S
Akurasi ke4epatan (6& m-s
Akurasi akselerasi (6& m-s 1
Akurasi 5aktu &(( ns %!S
3","-"- Se 7&$
Sensor yang digunakan untuk membantu kestabilan dan na8igasi
!uadcopter adalah sebagai berikut:
&, $agnetometer #!B/'')*6 yang ber ungsi sebagai pendeteksi medan
magnet bumi untuk penunjuk arah mata angin6
1, !P;?C((( = 6.a5is gyro dan 6.a5is accelerometer >6 ber ungsi untuk mengukur tingakat kemiringan dan per4epatan gerak !uadcopter 6
), Altimeter !S/C&&?(&$A()6 ber ungsi untuk mengukur ketinggian6
tekanan6 dan suhu,
3",". B# e$#i LiP&59me$
$aterai yang digunakan adalah lithium polymer ) sel6 dengan kapasitas
)((( mA#, +umlah sel yang dipakai 4ukup untuk mensuplai motor beserta
flight controller dan sesuai dengan spes ikasi perangkat ESB, Selain itu
kapasitas )((( mA# sangat 4ukup untuk menerbangkan !uadcopter dalam
5aktu yang 4ukup lama untuk melalukan autonomous system !uadcopter ,
3","@ Rem& e C& $&5 >RC?
%B digunakan untuk mengontrol !uadcopter melalui #adio *re!uency
=%F> dengan rekuensi 167 "# , %B yang digunakan adalah tipe T".?2
yang memiliki channel dengan jumlah 2 buah, channel yang tersedia 4ukup
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
55/92
untuk mengontrol !uadcopter beserta mode terbang yang nantinya akan
digunakan, %B terdiri atas transmitter dan recei,er yang harus ter binding
sebelum digunakan,
3"- A #5i7i7 Keb # Pe$# !'# L #'
3"-"1 APM P5# e$
AP! Planner ber ungsi sebagai ";I antara flight controller dengan
komputer6 sehingga flight controller dapat diprogram dan diatur sesuai
dengan kebutuhan, $erikut ini itur dari AP! Planner ";I:
&, *light Data 6 ber ungsi untuk menampilkan status dari !uadcopter 6 baik
dari nilai sensor6 maupun data modul "PS,
1, *light Planner 6 ber ungsi untuk membuat waypoint !uadcopter
berdasarkan koordinat yang diinginkan,
), Configuration 6 yakni ber ungsi untuk kalibrasi perangkat dan mengatur
perangkat keras yang di ungsikan6 serta log yang akan disimpan,
7, B*I mode 6 ber ungsi untuk komunikasi se4ara serial melalui terminal
dengan port tertentu6 sesuai dengan ,irtual port yang terdeteksi dengan
baudrate &&/1((,
3"-"2 Fi$m%#$e A$ i & C&: e$ ;2"8"1Q #
!erupakan firmware !uadcopter yang berbasis arduino, *irmware ini
bersi at open source 6 sehingga dapat dimodi ikasi sesuai dengan
peren4anaan sistem yang diinginkan, *irmware ini di load pada
ATmega1/C( sebagai sistem pengatur !uadcopter yang paling utama,
Dengan kata lain6 firmware ini mengitegrasikan seluruh sistem6 baik dari
nilai P !6 sensor6 koordinat "PS6 serta perintah menyimpan datap pada flash card ,
3". Pe$#'i # :e$# !'#
$erikut ini merupakan langkah perakitan perangkat dan modul
pembangun !uadcopter :
&, Perakitan frame F7/(9,
1, Pemasangan motor brushless ke setiap ujung lengan frame dengan
baud yang telah disediakan frame F7/(9 kit,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
56/92
), Pemasangan strap pengikat baterai pada upper board frame%
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
57/92
7, ESB dipasang pada bagian ba5ah upper board frame 6 dan diikat
dengan kabel ties, Sebelum pemasangan harus dilakukan kalibrasi ESB
terlebih dahulu agar mode yang digunakan sesuai6 untuk lebih jelasnya
pada bagian kon igurasi, Setalah dilakukan kalibrasi maka sambungkan
ESB dengan motor,
/, Selanjutnya6 *light Controller =FB> dipasang di atas lower board frame
dengan menggunakan double tape tebal agar mengurangi getaran saat
!uadcopter terbang, Selain itu FB akan terlindung jika !uadcoper
terjadi crash , Perhatikan pemasangan FB karena arah FB tidak boleh
terbalik, Pemasangan FB akan menentukan mode bentuk terbang
!uadcopter 6 plus mode = > atau 4ross mode = >, Pada pemasangan FB
kali ini akan digunakan mode silang = >,
C, Kemudian recei,er dari %B dipasang di atas lower board frame 6 yakni
di samping flight controller agar pemasangan kabel ;umper dengan
flight controller ,
0, *angkah selanjutnya adalah pemasangan propeller pada shaft motor
brushless , Perhatikan arah pemasangan propoller B dan BB ,
$erikut ini arah pemasangan propeller yang digunakan,
"ambar ),) Kon igurasi Arah Propeller
3"@ K& i! $#7i :e$# !'#
3"@"1 K& i! $#7i Rem& e C& $&5 >RC?
Pada kon igurasi %B6 pastikan %B pada mode )6 dengan throttle dan
rudder pada ;oystick kiri sedangkan pitch dan roll berada pada ;oystickkanan,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
58/92
Pada mode )6 maka throttle otomatis terdapat pada channel )6 hal ini
menjadi a4uan untuk kon igurasi ESB,
3"@"2 K#5ib$#7i ESCESB harus dikalibrasi terlebih dahulu sebelum dipakai6 hal ini sangat
penting terhadap kinerja ESB pada 5aktu digunakan, Terdapat tiga mode
untuk melakukan start up 6 yakni: normal mode 6 throtttle setting 6 dan
program mode ,
&, -ormal $ode
$erikut ini merupakan tahap untuk masuk ke normal mode :
a, Pastikan stik throttle %B pada posisi paling ba5ah6 kemudian
nyalakan transmitter%
b, Sambungkan li?po baterai ke ESB6 dan $EB ke recei,er 6 maka akan
mun4ul nada L]&1)M yang berarti 4atu daya terdeteksi baik,
4, Kemudian akan terdengar Lbeep?beep?beepM yang menandakan
baterai ) sel,
d, Ketika penge4ekan sistem selesai6 maka akan terdengar Lbeep?????M
yang menandakan sistem siap terbang
1, Throttle Setting
$erikut ini merupakan tahap untuk masuk ke throttle setting mode:
a, #idupkan transmitter %B dan naikkan stik throttle pada posisi paling
atas,
b, Sambungkan baterai ke ESB6 dan $EB ke recei,er dan tungguselama
1 detik dan nada Lbeep?beep?M terdengar dan itu berarti nilai throttle
tertinggi telah dideteksi,4, "eser stik throttle ke posisi paling ba5ah6 maka nada Lbeep?M akan
terdengar6 yang menandakan sel baterai dideteksi,
d, Kemudian nada Lbeep?????M terdengar6 berarti nilai throttle terendah
telah dideteksi,
), Program mode
a, !asuk mode program
&> #idupkan transmitter %B dan naikkan stik throttle pada posisi paling atas,
-
7/23/2019 212541173 Perancangan Dan Analisis Otomasi Sistem Kendali Quadcopter Melalui Koordinat Dengan Global Positioning System Tracker
59/92
1> Sambungkan baterai ke ESB6 dan $EB ke recei,er dan tunggu
selama 1 detik maka nada Lbeep?beep?M terdengar dan itu berarti
nilai throttle tertinggi telah dideteksi,
)> Tunggu / deik hingga terdengar nada L]&1)M berarti telah
memasuki mode program,
b, Pemilihan mode pemrograman
Setelah memasuki program mode maka terdapat ' pilihan mode yan