BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa pengujian yang telah dilakukan,

pengujian dilakukan dalam beberapa bagian yang disusun dalam urutan dari yang

sederhana menuju sistem yang lengkap.

Dari penggabungan perangkat keras dan perangkat lunak diharapkan

didapat suatu sistem yang dapat mengendalikan mobile robot dengan PID

kontroler yang bekerja dengan baik dan optimal.

4.1. Pengujian Driver motor Electronic Speed Control (ESC)

4.1.1 Tujian Pengujian

Menguji moto driver Electronic Speed Control (ESC) apakah bekerja

dengan baik.

4.1.2 Alat yang dibutuhkan

1. Driver motor Electronic Speed Control (ESC).

2. Minimum sistem microcontroler master.

3. Osiloskop.

4. Power Supply.

4.1.3 Prosedur Pengujian

1. Nyalakan driver Electronic Speed Control (ESC).

2. Sambungkan pin data Electronic Speed Control (ESC) pada Minimum

system.

3. Beri input data pada Microcontroller, selanjutnya jalankan pada

osiloskop untuk mengetahui berjalan pada frekuensi berapa.

55

56

4.1.4 Hasil pengujian

Pada hasil pengujian moto driver Electronic Speed Control (ESC)

Gambar 4.1 hasil pengujian range data pada osiloskop.

Dari pengujian diatas didapatkan hasil pengujian data frekuensi

yang digunakan untuk menjalankan laju motor serta mundur. Hasil data

dari osiloskop berupa Time High (Th), Time Low (TL). Untuk memperoleh

nilai dari frekuensi didapatakan persamaan 1𝑇ℎ

+ 1TL

= nilai frekeensi

menggunakan satuan ms. Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Perhitungan frekuensi data motor maju dan mundur

Th (µs)

( Periode)

TL (µs)

(periode)

Nilai

frekuensi (ms) Keterangan

1500 17000 0,00072549 Diam

1550 16950 0,000704158 Maju

1551 16949 0,000703746 Maju

1552 16948 0,000703334 Maju

1553 16947 0,000702922 Maju

57

1554 16946 0,000702512 Maju

1555 16945 0,000702101 Maju

1556 16944 0,000701691 Maju

1557 16943 0,000701282 Maju

1558 16942 0,000700873 Maju

1559 16941 0,000700465 Maju

1560 16940 0,000700058 Maju

1250 17250 0,000857971 Mundur

1240 17260 0,000864389 Mundur

1230 17270 0,000870912 Mundur

1220 17280 0,000877543 Mundur

1210 17290 0,000884283 Mundur

1200 17300 0,000891137 Mundur

Dari tabel 4.1 didapatkan hasil dari nilai frekuensi yang digunakan

sebagai masukan data program pada mikrokontroler, sebagai proses

kerja motor Brushless saat motor diam, maju serta mundur.

4.2. Pengujian Microcontroller

4.2.1 Tujuan Pengujian

Pengujian Minimum system bertujuan menetahuai apakah

Microcontroller dapat melakukan proses signature, downloader dan

proses komunikasi Serial Pheriperal Interface (SPI) program dengan baik.

58

4.2.2 Alat yang dibutuhkan

1. Rangkaian Minimum sistem microcontroler master dan Minimum sistem

microcontroler slave.

2. Komputer.

3. Kabel Serial minimum system.

4. Kabel downloader.

5. Power supply.

4.2.3 Prosedur Pengujian

1. Aktifkan Power supply dan hubungkan ke Minimum system.

2. Sambungkan Minimum sistem microcontroler master dan slave dengan

menggunakan kabel SPI.

3. Pada salah satu Minimum system untuk download program menggunakan

kabel downloader pada port pararell .

4. Selanjutnya aktifkan komputer dan jalankan program CodeVision AVR.

5. Untuk download program yang telah dibuat ke dalam Minimum system

maka yang harus dilakukan adalah menjalankan menu Chip signature

programmer pada CodeVision AVR.

6. Setelah prose signature selesai maka selanjutnya proses compile project

dengan menekan F9 pada keyboard menggunakan proses download

program ke Microcontroller masuk ke menu kemudian make project

pada CodeVision AVR.

59

4.2.4 Hasil pengujian

Dari percobaan di atas apabila menu Chip signature programmer,

download program dapat berhasil dikerjakan maka Minimum system dapat

dikatakan bekerja dengan baik. Tampilan dari program Chip signature

pada pada CodeVision AVR yang akan digunakan untuk menuliskan

program dan melakukan percobaan terhadapat Minimum system. Pada jalur

pin SPI yang akan dibuat sebagai pengiriman data dalam kedaan terhubung

pada Minimum system master dan slave.

Gambar 4.2 Tampilan chip Signature.

60

Gambar 4.3 Tampilan Konfigurasi Minimum sistem microcontroler master.

4.3. Pengujian Sensor Ultrasonic Distance

4.3.1 Tujuan Pengujian

Tujuan dari pengujian sensor ini adalah mengetahui apakah sensor dapat

mengukur jarak dengan baik.

4.3.2 Alat yang dibutuhkan

1. Sensor Ultrasonic Distance.

2. Power Supply.

3. Minimum sistem microcontroler master.

4. Lcd.

4.3.3 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan sensor Ultrasonic Distance dengan power supply dengan

tegangan 5 v, kaki data tancapkan ke pin data mimimum sistem master.

61

2. Pengukuran hasil sensor Ultrasonic Distance berupa data inputan jarak

menggunakan Lcd.

3. Download program jarak ke Minimum sistem microcontroler master.

4.3.4 Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian sensor Ultrasonic Distance didapatkan hasil

inputan jarak terhadap sensor, dapat dilihat pada tabel 4.2. Data dari hasil

pengujian ini akan dipergunakan oleh Microcontroler untuk diolah dengan

pengendali PID. Untuk catu daya sensor direkomendasikan menggunakan

rangkaian power menggunakan penguatan arus dobel Tip 41 pada input

Vcc. Tip berfungsi menguatkan arus, karena untuk mengolah data sensor

Ultrasonic Distance membutuhkan kesetabilan arus.

Pengujian terhadap sensor Ultrasonic Distance dilakukan dengan

mengukur jarak suatu benda terukur yang diletakkan di hadapan sensor,

pembacaan sensor dibatasi pada jarak 10 cm – 100 cm. Hasil data dari

sensor Ultrasonic Distance berupa data digital, selanjutnya data akan

diolah ke Microcontroler. Untuk dapat memperoleh nilai pada ditampilkan

Lcd , didapatkan perhitungan serta karakteristik sensor Ultrasonic

Distance.

1. Perhitungan kecepatan sinyal suara di udara

Vs = 344 m/s = 34400 cm/s = 34400 cm/1000000 µs = 1 cm/34400 =

29,069767441 µs. Karena Sensor Ultrasonic Distance menggunakan

pantulan maka untuk mengukur jarak 1 cm sama dengan 2t sehingga 1

cm = 2 x 29,069767441 µs = 58, 139534 µs ~ 58 µs. Berarti setiap

tertunda 58 uS bertambah jarak sebesar 1 cm.

62

2. Perhitungan nilai sensor menjadi jarak (lihat gambar 2.10 untuk

referensi).

Trigger dipergunakan untuk mengirimkan sinyal ke halangan. Dalam

Proses tersebut terdapat waktu berhenti yang dipergunakan untuk

proses jeda sensor. Waiting Time (Wt) adalah waktu tunggu dari sinyal

trigger untuk terpantul kembali, dimana waktu tunggu tersebut akan

diasumsikan menjadi jarak. Keterangan S = jarak (cm), dan Wt = Waktu

tunggu (µs). Misalkan dari pembacaan sensor sensor didapat Wt = 270

µs, maka jarak terdeteksi sensor terhadap benda adalah

S = 𝑊𝑡58 µs

= 270 µs58µs/cm

= 4,6 cm. Data hasil uji coba pengukuran sensor

Ultrasonic Distance ditujukkan dalam tabel 2.2.

Tabel 4.2 data hasil pengukuran sensor Ultrasonic Distance

No

Jarak terukur

(cm)

Jarak terdeteksi sensor Ultrasonic

Distance di nilai lcd

Tengah (cm) Kanan (cm) Kiri (cm)

1. 5 5 5 5

2. 10 10 10 10

3. 15 15 15 15

4. 20 20 20 20

5. 27 27 27 27

6. 30 30 30 30

7. 34 34 34 34

63

8. 40 40 40 40

9. 50 50 50 50

10. 60 60 60 60

11. 65 65 65 65

12. 70 70 70 70

13. 80 80 80 80

14. 90 90 90 90

15 100 100 100 100

Dari Pengujian Tabel 4.2 didapatkan hasil inputan sensor Ultrasonic

Distance yang dipergunakan sebagai batas jarak halangan terhadap sensor

yang dirumuskan pada satuan cm. Pada tampilan gambar 4.4 dapat dilihat

nilai data pada masing-masing sensor Ultrasonic Distance.

Gambar 4.4 Pengujian sensor Ultrasonic Distance benda pada sensor Tengah.

64

4.4. Pengujian Kendali PID

4.4.1 Tujuan Pengujian

Pengujian Proportional integral Derivatif (PID) dilakukan untuk

mengetahui apakan rumusan yang digunakan dalam pembuatan kendali PID

dapat berjalan sesuai yang diharapkan.

4.4.2 Alat yang dibutuhkan

1. Minimum sistem microcontroler master Atmega 32.

2. Driver motor ESC.

3. Sensor Ultrasonic Distance.

4.4.3 Prosedur pengujian

1. Hubungkan output Gnd dan Vcc Sensor Ultrasonic Distance ke output

rangkaian power.

2. Hubungkan Gnd Driver motor ESC ke salah satu pin Gnd rangkaian

power.

3. Nyalakan Minimum sistem microcontroler master.

4. Download program kendali Proportional integral Derivatif (PID.

4.4.4 Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian set tuning Proportional integral Derivatif

(PID) dapat dilihat pada tabel 4.3. Ketika jarak sensor mendekati set point

maka data dari Electronic Speed Control (ESC) yang berupa data frekuensi

akan memberi respon ke motor Brushless untuk dapat mengurangi laju

kecepatan motor. Pada proses Pengambilan data Proportional integral

Derivatif (PID) dilakukan dengan set tuning pada program laju motor dan

65

jarak sensor Ultrasonic Distance sebagai inputan terhadap halangan di

depan robot. Hasil dari set tuning kendali PID ini dapat memperbaiki

respon kecepatan dengan nilai Kp= 1, Kd= 0, Ki=0. Pada metode PID

menggunakan titik set point terhadap halangan pada jarak 50 cm. Saat laju

robot mendekati halangan pada jarak 50 cm robot akan menurunkan

kecepatan hingga mencapai set point.

Hasil percobaan dan perhitungan diperoleh data tabel sebagai berikut.

Tabel 4.3 Hasil pengujian algoritma proposional derivative

No Ref jarak

obstacle (cm)

Target berhenti dari

set point (cm)

Nilai Kp Nilai Kd Nilai Ki

1. 50 cm 40 cm 0,1 0,1 0

2. 50 cm 45 cm 0,1 0,1 1

3. 50 cm 37 cm 0,1 0 0

4. 50 cm 20 cm 1 0 0

5. 50 cm 45 cm 0,1 1 1

6. 50 cm 50 cm 1 1 1

7. 50 cm 53 cm 1 2 0,1

8. 50 cm 60 cm 2 1 0

9. 50 cm 50 cm 1 0 2

10. 50 cm 55 cm 2 0 1

11. 50 cm 68 cm 3 0 0

12. 50 cm 65 cm 2 1 1

66

13. 50 cm 70 cm 3 1 0

14. 50 cm 68 cm 3 0 1

15. 50 cm 56 cm 3 0,1 0

16. 50 cm 53 cm 2 0,1 0

17. 50 cm 49 cm 0,1 0,1 0,1

18 50 cm 68 cm 3 0,1 0

19 50 cm 70 cm 4 0 0

20 50 cm 75 cm 4 0 1

21. 50 cm 69 cm 4 0,1 0

22. 50 cm 53 cm 1 3 0

23. 50 cm 40 cm 1 0 0,1

24. 50 cm 50 cm 0,1 0,1 2

25. 50 cm 80 cm 6 0 0

26. 50 cm 65 cm 3 0,1 0

27. 50 cm 68 cm 4 0,1 0,1

28. 50 cm 45 cm 1 3 0

29. 50 cm 83 cm 6 1 0

30. 50 cm 55 cm 2 0,1 0

Pada pengujian tabel 4.3 start menjalankan robot sensor akan

tengah akan langsung mendeteksi adanya halangan, dan laju motor semakin

bertambah, jika jarak robot ke halangan semakin detak maka sensor akan

67

merespon dan langsung menurunkan laju motor sampai mencapai set point

pada jarak 50 cm. Pada proses menghindar halangan robot laju akan

diturunkan dan juga melakukan proses pengereman motor sehingga tidak

sampai menabrak bidang halangan.

4.5. Pengujian pergerakan Kemudi

4.5.1 Tujuan Pengujian

Pengujian pergerakan kemudi dilakukan untuk mengetahui apakah

pergerakan kemudi sesuai dengan sensor tengah, kanan dan juga kiri. Jika

sensor tengah mendeteksi adanya halangan maka kemudi akan membelok ke

kanan. Apabila sensor kanan mendeteksi adanya halangan maka kemudi

membelok ke kiri, serta sensor kiri apabila mendeteksi halangan maka

kemudi membelok ke kanan. Adanya halangan pada sensor kanan dan

sensor tengah maka kemudi membelok ke kiri, sebaliknya bila sesnor tengah

dan sensor kiri terdapat halangan maka kemudi akan membelok ke kanan.

Jika ketiga sensor tidak mendeteksi halangan maka kemudi akan tetap lurus.

4.5.2 Alat yang dibutuhkan

1. Sensor Ultrasonic Distance.

2. Rangkaian power.

3. Minimum sistem slave.

4. Motor servo.

5. Power supply.

4.5.3 Prosedur Pengujian

1. Nyalakan power supply.

68

2. Hubungkan power supply dengan microcontroller dan rangkaian power.

3. Hubungkan output Gnd dan Vcc Sensor Ultrasonic Distance ke output

rangkaian power.

4. Output dari rangkaian power ke port input dari microcontroller.

5. Hubungkan data servo dengan pin microcontroller dan Gnd, Vcc ke input

rangkaian power.

6. Download program untuk mengendalikan kemudi ke Minimum sistem

slave .

4.5.4 Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian kemudi dapat dilihat pada tabel 4.4, bahwa proses

sistem kemudi pada sensor tengah, sensor kanan, dan sensor kiri akan

mendeteksi halangan secara terus menerus. Bila semua sensor tidak

mendeteksi adanya halangan di depan, kanan dan dikiri, pada input lcd akan

diberi masukan data 200 cm yang berarti halangan lebih dari 2 meter. Secara

perhitungan pada tampilan lcd sudah menggunakan satuan cm pada titik

halangan terhadap robot.

Tabel 4.4 pengujian Kemudi

Sensor

Tengah (cm)

Sensor

Kanan (cm)

Sensor

Kiri (cm)

Kondisi Halangan Keterangan

kemudi

200 200 200 Tak ada halangan Lurus

50 200 200 Tengah Kanan

50 50 200 Tengah dan Kanan Kiri

50 200 50 Tengah Kiri Kanan

200 200 50 Kiri Kanan

200 50 200 Kanan Kiri

69

Dari Pengujian tabel 4.3 diperoleh hasil output dari sensor Ultrasonic

Distance yang ditampilkan pada lcd. Untuk menggambarkan proses

tersebut, dapat dilihat pada gambar 4.5. Saat robot berada pada titik 50 cm

sensor tengah akan langsung merespon sistem kemudi untuk membelok ke

arah kanan. Saat terdapat halangan di tengah dan kiri maka sistem kemudi

akan berbelok ke kiri, juga sebaliknya bila halangan terdapat di tengah dan

kanan maka sistem kemudi berbelok ke kiri.

Gambar 4.5 Proses robot obstacle avoidance.

Pada gambar 4.6 robot mendeteksi adanya halangan di tengah maka langsung

merespon kemudi ke kanan. Begitu juga pada gambar 4.6 robot mengalami

loss pada proses pembacaan sensor Ultrasonic Distance dikarenakan torsi

motor kencang sehingga pada robot harus mundur terhadap halangan.

70

Gambar 4.6 Kondisi robot mendekati titik obstacle avoidance.

Dari hasil tabel 4.3 dapat disimpulkan bahwa kemudi dapat berjalan sesuai

dengan yang diharapkan, terlihat dari tampilan lcd pada gambar 4.7.

Gambar 4.7 Tampilan Lcd pada Sensor Ultrasonic Distance.

4.6. Evaluasi Sistem Keseluruhan

Pengujian terakhir adalah pengujian sistem secara keseluruhan dari

awal hingga akhir, dimana pengujian ini dilakukan dengan menjalankan

aplikasi keseluruhan. Robot diletakkan di tempat yang lapang dengan

71

disertai halangan. Nantinya bisa kita lihat apakah robot apat berhenti secara

perlahan ketika mendekati jarak yang diinginkan, dan kemudian bergeser

untuk menghindari halangan.

4.6.1 Tujuan Pengujian

Tujuan dari aplikasi ini adalah untuk mengetahui sistem pada

aplikasi apakah dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Dimulai dari

mendeteksi halangan, berhenti perlahan, berbelok dan mundur.

4.6.2 Alat yang dibutuhkan

1. Komputer.

2. Rangkaian Minimum sistem slave dan Master.

3. Rangkaian Driver motor ESC

4. Rangkaian power

5. Sensor Ultrasonic Distance

6. Kabel data Spi

7. Motor servo kemudi.

8. Obstacle

4.6.3 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan sensor Ultrasonic Distance Minimum sistem Master.

2. Hubungkan motor servo serta driver motor ESC pada Minimum sistem

Slave.

3. Nyalakan Minimum sistem Master dan slave.

72

4. Hubungkan Gnd dan Vcc motor servo, sensor Ultrasonic Distance serta

driver ESC ke output rangkaian power.

5. Download program kemudi ke microcontroler Minimum sistem master.

6. Download program sensor Ultrasonic Distance untuk merespon jarak

dan PID ke microcontroler Minimum sistem slave.

7. Meletakkan obstacle.

4.6.4 Hasil Pengujian

Setelah melalui seluruh prosedur pengujian diatas didapatkan hasil

robot sudah dapat berhenti pada set point yang diinginkan oleh user dan

kemudi dapat berbelok sesuai dengan yang diinginkan. Dapat dilihat pada

gambar 4.8. Sistem PID akan mengontrol kecepatan motor serta jarak

halangan terhadap robot dipergunakan sebagai set point. Proses kemudi

digunakan sebagai proses menghindar halangan. ESC dipergunakan sebagai

pengatur frekuensi pergerakan robot maju dan mundur

Gambar 4.8 robot melaju menghindari halangan