212541173 perancangan dan analisis otomasi sistem kendali quadcopter melalui koordinat dengan global...

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


2/92

ii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR



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


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 :



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]


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


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


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


Penulis
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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


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,


Penulis


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


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


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&


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


13/92

iii

"ambar 7,&7 "ra ik Distribusi Pengelompokan Data Autonomous Gona 72

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C'

"ambar 7,&/ +alur Koordinat Autonomous Gona 72 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C2


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'


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


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


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 ,


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,


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,


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,


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 &/


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,


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


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 D =PD0?PD(>



C, Port E =PE0?PE(>



0, Port F =PF0?PF(>


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


2, Port # =P#0?P#(>



&(, Port I =PI0?PI(> Port ini merupakan '?bit bi.directional I-O port dengan internal


&&, Port + =P+0?P+(>




25/92

2

&1, Port K =PK0?PK(>



&), Port * =P*0?P*(>



&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


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


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


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:

&,


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


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,)


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


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


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


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


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


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


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


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


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


40/92


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,


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,


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,


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


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


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


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


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


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


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,


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


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,


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,


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


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,


56/92

), Pemasangan strap pengikat baterai pada upper board frame%


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,


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,


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

212541173 perancangan dan analisis otomasi sistem kendali quadcopter melalui koordinat dengan global...

Documents