Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar ... · sistem kendali akan dibuat untuk...

i

TUGAS AKHIR

SISTEM KENDALI REMOTE CONTROL MINI-BLIMP

MENGGUNAKAN ANDROID SMARTPHONE DENGAN

KOMUNIKASI BLUETOOTH BERBASIS MIKROKONTROLER

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

HEN NANDA PERDANA KRISTYABUDI

NIM : 125114018

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

REMOTE CONTROL SYSTEM MINI-BLIMP VIA ANDROID

SMARTPHONE WITH COMMUNICATION USING BLUETOOTH

BASED ON MICROCONTROLLER

In partial fulfillment of the requirenment

For the degree of Sarjana Teknik

Departement of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technologi, Sanata Dharma University

HEN NANDA PERDANA KRISTYABUDI

NIM : 125114018

DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

2016


iii


iv


v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTO

MOTO :

Play Hard, Work Smart, and Do It by Heart.

Skripsi ini kupersembahkan untuk…

Yesus Kristus pembimbing yang setia

Bapak dan Ibu tercinta


vi


vii


viii

INTISARI

Sistem operasi Android merupakan suatu perangkat lunak yang telah

berkembang pesat pada saat ini. Oleh karena itu, banyak software developer yang

menjadikan Android sebagai terobosan baru dalam bidang perangkat lunak/sistem operasi

pada smartphone. Seiring meningkatnya penggunaan smartphone Android, sebagian

masyarakat menginginkan sesuatu yang lain dari penggunaan fungsi smartphone yang

sekedar digunakan untuk SMS, chat, telepon, internet, dan game.

Remote Control merupakan alat nirkabel yang digunakan untuk mengendalikan

suatu barang atau alat dari jarak tertentu yang digunakan pada mainan-mainan bergerak,

model-model miniatur kendaraan seperti mobil atau pesawat terbang. Sebuah rancangan

sistem kendali akan dibuat untuk menggantikan remot analog tersebut dengan benda yang

biasa digunakan sehari-hari yaitu smartphone Android dengan koneksi bluetooth. Oleh

karena itu, sistem kendali ini untuk memudahkan pengendalian alat tertentu hanya dengan

menggunakan satu buah alat saja. Dari sistem kendali robot mini-blimp berupa balon udara

yang dapat terbang maju, kanan, kiri, naik, dan turun.

Hal utama yang akan dibahas adalah bagaimana cara untuk robot mini-blimp

bergerak sesuai dengan keinginan user hanya dengan menggunakan smartphone Android

dengan koneksi bluetooth untuk mengirim perintah ke modul bluetooth yang terpasang

pada blimp dan setelah itu perintahnya akan diproses oleh papan Arduino untuk

menggerakkan blimp.

Kata kunci : blimp, aplikasi android, remote control, robot, bluetooth


ix

ABSTRACT

The Android operating system is a software which has been growing rapidly at

this time. Therefore, many software developers who make Android as a new breakthrough

in the field of software / operating system on a smartphone. With the increasing use of

Android smartphones, some people want something other than the mere use of smartphone

functions used for SMS, chat, phone, internet, and games.

Remote Control is a wireless device that is used to control a product or tool

from a distance that is used on the toys move, miniature models of vehicles such as cars or

airplanes. A draft control system will be created to replace the analog remote with ordinary

objects used in everyday life is an Android smartphone with a Bluetooth connection.

Therefore, the control system is to facilitate control of a particular device using just one

piece of equipment only. From the robot control system in the form of mini-blimp air

balloon to fly forward, right, left, up, and down.

The main thing to be discussed is how to mini-blimp robot moves according to

the user wishes simply by using an Android smartphone with a Bluetooth connection to

send commands to the bluetooth module mounted on a blimp and after that his order will

be processed by the Arduino board to move the blimp.

Keywords: blimp, android applications, remote control, robot, bluetooth


x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ucapkan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa karena

atas berkat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir

yang berjudul “Sistem Kendali Remote Control Mini-Blimp Menggunakan Android

Smartphone Dengan Komunikasi Bluetooth Berbasis Mikrokontroler”. Laporan tugas

akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan studi serta dalam

rangka memperoleh gelar sarjana.

Dalam penulisan tugas akhir ini banyak kesulitan yang penulis temui dan

banyak pula bantuan dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Maka dengan

selesainya penulisan tugas akhir ini penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-

dalamya untuk seluruh pihak yang membantu baik secara materil maupun moril. Pada

kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada:

1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik

Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si.,M.T. selaku dosen pembimbing kolokium

dan pendadaran yang dengan segala kesabaran hati memberikan pengarahan

serta membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Kepada seluruh staf dosen dan staf jurusan Teknik Elektro yang telah

memberikan banyak ilmu, arahan, dan masukan selama masa perkuliahan

berlangsung serta memberikan pelayanan yang terbaik bagi penulis dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Seluruh teman-teman seperjuangan angkatan 2012 Teknik Elektro yang telah

mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

6. Teristimewa untuk kedua orang tua tersayang dan adik tercinta yang selalu

memberikan semangat, motivasi, dan doa yang tiada henti-hentinya kepada

penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Seluruh teman-teman pemuda dan remaja GKJ Kotagede yang selalu

memberikan bantuan, motivasi, dan doa di dalam penyusunan tugas akhir ini.

8. Semua pihak yang membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir

ini baik secara langsung maupun tidak langsung.


xi


xii

DAFTAR ISI

Halaman Sampul (Bahasa Indonesia) ................................................................. i

Halaman Sampul (Bahasa Inggris)...................................................................... ii

Lembar Persetujuan ............................................................................................. iii

Lembar Pengesahan ............................................................................................ iv

Halaman Persembahan ........................................................................................ v

Lembar Pernyataan Keaslian Karya .................................................................... vi

Lembar Persetujuan Publikasi Karya .................................................................. vii

Intisari ................................................................................................................. viii

Abstract ............................................................................................................... ix

Kata Pengantar .................................................................................................... x

Daftar Isi.............................................................................................................. xii

Daftar Gambar ..................................................................................................... xv

Daftar Tabel ........................................................................................................ xvi

BAB 1: PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ........................................................................................ 3

1.4. Metodologi Penelitian ................................................................................ 3

BAB 2: DASAR TEORI

2.1. Android ...................................................................................................... 4

2.1.1. Antarmuka Android ....................................................................... 4

2.1.2. Aplikasi Android ............................................................................ 5

2.2. Remote Control .......................................................................................... 5

2.2.1. Komponen Remote Control ........................................................... 6

2.3. Blimp .......................................................................................................... 7

2.4. Modul Bluetooth HC-05 ............................................................................ 7

2.4.1. Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05 .............................................. 8

2.5. Arduino Nano ............................................................................................ 9

2.5.1. Pemrograman Arduino ................................................................... 9


xiii

2.5.2. Power Supply .................................................................................. 10

2.5.3. Input dan Output (I/O) .................................................................... 10

2.6. Motor DC ................................................................................................... 11

2.7. Driver Motor DC ....................................................................................... 12

2.7.1. Prinsip Kerja Driver Motor ............................................................. 12

2.7.2. Driver Motor DC L293D ................................................................ 12

2.8. Motor Servo ............................................................................................... 15

2.8.1. Prinsip Kerja Motor Sevo ............................................................... 16

2.9. App Inventor (Visual Block Programming) .............................................. 17

2.10. Hukum Archimedes pada Balon Udara ..................................................... 17

2.10.1. Hukum Archimedes ...................................................................... 17

2.10.2. Sejarah Penemuan Balon Udara ................................................... 18

2.10.3. Tipe Balon Udara .......................................................................... 19

2.10.4. Prinsip Kerja Balon Udara ............................................................ 19

2.10.5. Gaya yang Bekerja pada Balon Udara .......................................... 20

2.11. Teori Aerodinamika ................................................................................... 21

2.11.1. Gaya yang Bekerja pada Pesawat ................................................. 21

BAB 3: RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Proses Kerja Sistem ................................................................................... 25

3.2. Kebutuhan Perangkat Keras ...................................................................... 25

3.3. Kebutuhan Perangkat Lunak...................................................................... 26

3.4. Perancangan Alat ....................................................................................... 27

3.4.1. Perancangan Konstruksi Mekanik .................................................. 27

3.4.2. Perancangan Rangkaian Penggerak Motor DC .............................. 28

3.4.3. Perancangan Penggerak Motor Servo ............................................. 29

3.4.4. Rincian Komponen Mini-Blimp ..................................................... 30

3.4.5. Perancangan Gaya Angkat Blimp ................................................... 31

3.4.6. Arah dan Aliran Angin pada Penggerak Mini-Blimp ..................... 31

3.4.7. Perancangan Aplikasi Android ....................................................... 32

3.4.8. Program Mikrokontroler ................................................................. 35

3.4.9. Skematik Elektronis Mini-Blimp .................................................... 35


xiv

BAB 4: HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Implementasi Alat ............................................................................ 37

4.2. Hasil Pengujian Aplikasi Android ............................................................. 38

4.2.1. Tampilan Aplikasi Android ............................................................ 38

4.2.2. Pengujian Aplikasi Android untuk Motor Servo ............................ 39

4.2.3. Pengujian Aplikasi Android untuk Motor DC ................................ 40

4.2.4. Listing Program Aplikasi Android pada App Inventor .................. 41

4.3. Kelebihan Sistem Kendali Menggunakan Smartphone ............................. 42

4.4. Hasil Perhitungan Gaya Angkat Blimp ..................................................... 43

4.5. Hasil Pengujian Gerak Mini-Blimp ........................................................... 44

4.6. Listing Program Mikrokontroler ................................................................ 45

BAB 5: HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 47

5.2. Saran .......................................................................................................... 47

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 48

LAMPIRAN ................................................................................................................. 50


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. RC-Blimp ........................................................................................ 7

Gambar 2.2. Bluetooth Module HC-05 ............................................................... 8

Gambar 2.3. Arduino Nano ................................................................................. 9

Gambar 2.4. Tampilan Arduino IDE .................................................................. 9

Gambar 2.5. Konfigurasi pin Arduino Nano ....................................................... 11

Gambar 2.6. Driver Motor H-Bride .................................................................... 12

Gambar 2.7. Konfigurasi Pin IC L293D ............................................................. 13

Gambar 2.8. Rangkaian Driver Motor DC H-Bridge dengan L293D ................. 14

Gambar 2.9. Bentuk fisik motor servo ................................................................ 15

Gambar 2.10. Kontrol sinyal PWM pada motor servo........................................ 16

Gambar 2.11. App Inventor Designer dan Program App Inventor ..................... 17

Gambar 2.12. Gaya yang diterima pada pesawat ................................................ 24

Gambar 3.1. Diagram blok system pengendalian Mini-Blimp ........................... 25

Gambar 3.2. Konstruksi Mini-Blimp dilihat dari samping ................................. 27

Gambar 3.3. Konstruksi Mini-Blimp dilihat dari belakang dan bawah .............. 27

Gambar 3.4. Rangkaian driver motor DC kanan dan kiri ................................... 28

Gambar 3.5. Lebar pulsa PWM dan posisi motor servo ..................................... 30

Gambar 3.6. Posisi servo dan arah aliran angin pada motor DC ........................ 32

Gambar 3.7. Perancangan tampilan aplikasi Android ......................................... 33

Gambar 3.8. Flowchart aplikasi Android ............................................................ 34

Gambar 3.9. Flowchart Program Mikrokontroler ............................................... 35

Gambar 3.10. Skematik elektronis pada Mini-Blimp ......................................... 36

Gambar 4.1. Hasil implementasi alat Mini-Blimp .............................................. 37

Gambar 4.2. Tampilan aplikasi android pada smartphone ................................. 38

Gambar 4.3. Hasil pengujian posisi slider aplikasi android terhadap sudut servo 39

Gambar 4.4. Program koneksi bluetooth ............................................................ 41

Gambar 4.5. Program status koneksi bluetooth .................................................. 41

Gambar 4.6. Program mengatur gerak blimp ke kanan dan ke kiri .................... 42

Gambar 4.7. Program mengatur gerak blimp maju dan stop .............................. 42

Gambar 4.8. Program mengatur slider aplikasi android ..................................... 42

Gambar 4.9. Listing program arah pergerakan blimp maju dan ke kanan .......... 46

Gambar 4.10. Listing program servo, arah pergerakan blimp kiri dan berhenti . 46


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Kontrol Driver Motor H-Bridge dengan IC l293D ............................ 14

Tabel 3.1. Kondisi putaran Motor DC terhadap pergerakan Mini-Blimp ........... 28

Tabel 3.2. Kondisi motor kanan dan kiri sesuai masukan PWM ........................ 29

Tabel 3.3. Kondisi motor servo sesuai masukan lebar pulsa PWM .................... 29

Tabel 3.4. Komponen Mini-Blimp ...................................................................... 30

Tabel 3.5. Keterangan perintah pada aplikasi Android ....................................... 33

Tabel 4.1. Hasil pengujian posisi slider untuk sudut motor servo ...................... 39

Tabel 4.2. Hasil pengujian button aplikasi android untuk kendali dua motor DC 40

Tabel 4.3. Rincian Komponen Mini-Blimp ........................................................ 43

Tabel 4.4. Tingkat keberhasilan pergerakan Mini-Blimp saat terbang ............... 45


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sistem operasi Android merupakan suatu perangkat lunak yang telah

berkembang pesat pada saat ini. Oleh karena itu, banyak software developer yang

menjadikan Android sebagai terobosan baru dalam bidang perangkat lunak/sistem operasi

pada smartphone. Seiring meningkatnya penggunaan smartphone Android, sebagian

masyarakat menginginkan sesuatu yang lain dari penggunaan fungsi smartphone yang

sekedar digunakan untuk SMS, chat, telepon, internet, dan game.

Seiring dengan naiknya keinginan masyarakat dan teknologi yang semakin

canggih, dibuatlah suatu sistem remote control menggunakan smartphone. Remote Control

adalah alat nirkabel yang digunakan untuk mengendalikan suatu barang atau alat dari jarak

tertentu. Alat ini juga digunakan pada mainan-mainan bergerak dan model-model miniatur

kendaraan seperti mobil dan pesawat terbang. Sinyal yang digunakan pada remote control

untuk mengendalikan sebuah miniatur mainan adalah sinyal analog yang digunakan untuk

memancarkan gelombang radio. Namun, untuk mengendalikan R/C ini hanya bisa

digunakan menggunakan remot yang menggunakan sinyal analog yang diatur pada

frekuensi tertentu dan remot ini bukanlah benda yang umum yang dibawa kemanapun

dalam kehidupan sehari-hari. Sebuah rancangan sistem kendali akan dibuat untuk

menggantikan remot tersebut dengan benda yang biasa kita gunakan sehari-hari yaitu

smartphone Android dengan koneksi bluetooth, yang mampu menggantikan sinyal analog

pada remot yang dipakai untuk R/C tersebut.

Tujuan dari sistem kendali ini adalah untuk memudahkan pengendalian alat

tertentu hanya dengan menggunakan satu buah alat saja. Dari sistem kendali robot mini-

blimp berupa balon udara yang dapat terbang maju, kanan, kiri, naik, dan turun, R/C ini

nantinya bisa dikembangkan menjadi alat pengawas bergerak otomatis dengan

menambahkan kamera kecil. Permasalahan utama yang akan dibahas adalah bagaimana

cara untuk robot mini-blimp bergerak sesuai dengan keinginan kita hanya dengan

menggunakan smartphone Android dengan koneksi bluetooth untuk mengirim perintah ke


2

modul bluetooth yang terpasang pada blimp dan setelah itu perintahnya akan diproses oleh

papan Arduino untuk menggerakkan blimp.

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari skripsi ini adalah menciptakan alat kendali remote control yang

dikontrol melalui aplikasi smartphone Android dengan koneksi bluetooth menggunakan

mikrokontroler. Membuat aplikasi Android untuk mengatur gerak robot mini-blimp.

Manfaat yang ingin dicapai dalam skripsi ini adalah :

1. User dapat membuat kendali remot analog menggunakan smartphone yang terkoneksi

bluetooth sehingga mudah dalam penggunaan sehari-hari.

2. Menggembangkan sistem remot kontrol yang praktis.

1.3. Batasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini lebih dan memudahkan dalam pembahasan sehingga

tujuan dapat tercapai, maka perlu adanya batasan-batasan masalah. Beberapa batasan yang

digunakan dalam Tugas Akhir ini sebagai berikut :

1. Platform Android yang digunakan adalah versi 4.3 (Jelly Bean) ke atas

2. Mikrokontroler menggunakan Arduino Nano

3. Koneksi Mini-Blimp dengan smartphone menggunakan media komunikasi

nirkabel berupa bluetooth

4. Pembuatan aplikasi android digunakan untuk inputan menggunakan aplikasi App

Inventor

5. Output berupa 2 buah motor DC untuk menggerakkan putaran propeller supaya

Mini-Blimp dapat terbang dan bergerak ke kanan, kiri, maju, dan 1 buah servo

untuk mengatur gerak ke atas dan bawah

1.4. Metodologi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai, metode-metode yang digunakan

dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literatur, yaitu dengan cara mendapatkan data dengan meembaca buku,

jurnal yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini.


3

2. Dokumenter, yaitu dengan mendapatkan sumber informasi berdasarkan data atau

arsip yang telah ada sehingga dapat membantu penulis dalam mengerjakan tugas

akhir ini.

3. Pengumpulan data, metode untuk mendapatkan data dari topik yang diambil

dengan cara mengajukan pertanyaan secara langsung kepada pihak-pihak yang

berkompeten mengenai hal-hal yang dipelajari selama pengerjaan tugas akhir.

4. Perancangan, mengaplikasikan teori yang didapat dari studi pustaka dan dari

hasil bimbingan, sehingga tersusun suatu perancangan sistem untuk bagian

perangkat keras juga untuk perangkat lunak.

5. Pembuatan, merupakan tahap pengerjaan alat yang sebelumnya telah dirancang.

Membuat komponen elektronis dan mengukur beban komponen elektronis

terebut, kemudian ukuran balon menyesuaikan beban dari komponen elektronis

tersebut.

6. Pengujian, merupakan metode untuk mengetahui hasil dari perancangan sistem

yang dibuat, ujicoba dilakukan berkali-kali sehingga di dapatkan data yang

akurat, dilakukan pada bagian perangkat keras juga pada perangkat lunak.

7. Analisa dan penyimpulan, proses pendalaman terhadap alat yang dibuat apakah

sudah berhasil sesuai dengan yang direncanakan atau belum, selanjutnya akan

dilakukan pengujian baik secara teoritis ataupun praktis, dan jika terdapat

kekurangan maka akan dilakukan beberapa perbaikan sistem sehingga akhirnya

penulis dapat mengambil sebuah kesimpulan dari penelitian ini


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Android

Android merupakan sebuah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telpon

seluler seperti telpon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan platfrom terbuka

(Open Source) bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk

digunakan oleh bermacam peranti bergerak. Telepon pertama yang memakai sistem operasi

Android adalah HTC Dream, yang dirilis pada 22 Oktober 2008 [1].

Semenjak kehadirannya pada 9 Maret 2009, Android telah hadir dengan versi

1.1, yaitu sistem operasi yang sudah dilengkapi dengan pembaruan estetis pada

aplikasinya, seperti jam alarm, voice search, pengiriman pesan dengan Gmail, dan

pemberitahuan email. Hingga tahun 2016, Android telah berkembang dengan pesat. Versi

terakhir yang diproduksi disebut sebagai Android versi 6.0 atau Android Marshmallow.

2.1.1. Antarmuka Android

Antarmuka pengguna pada Android didasarkan pada manipulasi langsung,

menggunakan masukan sentuh yang serupa dengan tindakan di dunia nyata, misalnya

menggesek (swiping), mengetuk (tapping), dan mencubit (pinching), untuk memanipulasi

obyek di layar. Masukan pengguna direspon dengan cepat dan juga tersedia antarmuka

sentuh layaknya permukaan air, seringkali menggunakan kemampuan getaran perangkat

untuk memberikan umpan balik haptik kepada pengguna. Perangkat keras internal

seperti akselerometer, giroskop, dan sensor proksimitas digunakan oleh beberapa aplikasi

untuk merespon tindakan pengguna, misalnya untuk menyesuaikan posisi layar dari potret

ke lanskap, tergantung pada bagaimana perangkat diposisikan, atau memungkinkan

pengguna untuk mengarahkan kendaraan saat bermain balapan dengan memutar perangkat

sebagai simulasi kendali setir.

Ketika dihidupkan, perangkat Android akan memuat pada layar depan

(homescreen), yakni navigasi utama dan pusat informasi pada perangkat, serupa

dengan desktop pada komputer pribadi. Layar depan Android biasanya terdiri dari ikon

aplikasi dan widget; ikon aplikasi berfungsi untuk menjalankan aplikasi terkait, sedangkan


5

widget menampilkan konten secara langsung dan terbarui otomatis, misalnya prakiraan

cuaca, kotak masuk surel pengguna, atau menampilkan tiker berita secara langsung dari

layar depan. Di bagian atas layar terdapat status bar, yang menampilkan informasi tentang

perangkat dan konektivitasnya. Status bar ini bisa "ditarik" ke bawah untuk membuka layar

notifikasi yang menampilkan informasi penting atau pembaruan aplikasi. Notifikasi ini

akan tetap ada sampai pengguna melihatnya, atau dihapus dan di nonaktifkan oleh

pengguna.

2.1.2. Aplikasi Android

Android memungkinkan penggunanya untuk memasang aplikasi pihak ketiga,

baik yang diperoleh dari toko aplikasi seperti Google Play, Amazon Appstore, ataupun

dengan mengunduh dan memasang berkas APK dari situs pihak ketiga. Di Google Play,

pengguna bisa menjelajah, mengunduh, dan memperbarui aplikasi yang diterbitkan oleh

Google dan pengembang pihak ketiga, sesuai dengan persyaratan kompatibilitas

Google. Google Play akan menyaring daftar aplikasi yang tersedia berdasarkan

kompatibilitasnya dengan perangkat pengguna, dan pengembang dapat membatasi aplikasi

ciptaan mereka bagi operator atau negara tertentu untuk alasan bisnis. Pada bulan

September 2012, ada lebih dari 675.000 aplikasi yang tersedia untuk Android, dan

perkiraan jumlah aplikasi yang diunduh dari Play Store adalah 25 miliar.

Aplikasi Android dikembangkan dalam bahasa pemrograman Java dengan

menggunakan kit pengembangan perangkat lunak Android (SDK). SDK ini terdiri dari

seperangkat perkakas pengembangan, termasuk debugger, perpustakaan perangkat lunak,

emulator handset yang berbasis QEMU, dokumentasi, kode sampel, dan tutorial. Didukung

secara resmi oleh lingkungan pengembangan terpadu (IDE) Eclipse, yang menggunakan

plugin Android Development Tools (ADT). Perkakas pengembangan lain yang tersedia di

antaranya adalah Native Development Kit untuk aplikasi atau ekstensi dalam C atau

C++, Google App Inventor, lingkungan visual untuk pemrogram pemula, dan berbagai

kerangka kerja aplikasi web seluler lintas platform.

2.2. Remote Control

Remote Control atau yang biasa disebut pengendali jarak jauh merupakan

sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mesin dari jarak

jauh. Istilah remote control juga sering disingkat menjadi remot saja. Pada umumnya,


https://id.wikipedia.org/wiki/Java_(bahasa_pemrograman)

https://id.wikipedia.org/wiki/Pengembangan_perangkat_lunak_Android

https://cahaya14design.wordpress.com/artikel-2/pengertian-fungsi-remote-controller/

6

pengendali jarak jauh digunakan untuk memberikan perintah dari kejauhan kepada televisi

atau barang-barang elektronik lainnya seperti system streo, mainan dan pemutar DVD.

Remot kontrol untuk perangkat biasanya berupa benda kecil nirkabel yang

digenggam dengan sederetan tombol untuk menyesuaikan berbagai setting. Kebanyakan

remot berkomunikasi dengan perangkatnya melalui sinyal-sinyal infra merah dan melalui

sinyal radio.

2.2.1. Komponen Remote Control

Komponen-komponen remote control yang dijelaskan adalah jenis remote

control yang sering dijumpai di peralatan-peralatan elektronika rumah, menggunakan

gelombang infra merah sebagai pembawa sinyal. Sebuah sistem remote control terdiri dari

beberapa bagian [8] :

a. Transmitter (pengirim sinyal), Alat ini berfungi untuk mengirimkan instruksi ke

peralatan elektronika. Alat ini adalah sebuah LED (light emitting diode) sinar infra

merah yang berada di pesawat remote control.

b. Panel. Panel ini berisi sejumlah tombol di pesawat remote control. Setiap tombol

memiliki fungsi yang berbeda-beda.Bentuk panel ini tergantung dari jenis alat yang

dikendalikannya.

c. Papan rangkaian elektronik, dalam setiap remote control terdapat sebuah papan

rangkaian elektronik, dalam bentuk sirkuit terintegrasi. Fungsi komponen ini adalah

membaca tombol yang ditekan pengguna kemudian membangkitkan transmitter

untuk mengirimkan sinyal dengan pola sesuai tombol yang ditekan

d. Receiver (penerima sinyal), alat ini berada di dalam alat elektronika yang akan

menerima instruksi. Untuk jenis sinar infra merah alat yang digunakan adalah

fototransistor infra merah. Alat ini berperan dalam mendeteksi pola sinyal infra

merah yang dikirimkan remote control. Gelombang infra merah adalah salah satu

nama untuk lebar frekuensi pada spektrum gelombang elektromagnetik. Pada

spektrum gelombang electromagnet, panjang gelombang infrared lebih panjang

dari cahaya tampak dan lebih pendek dari gelombang radio. Prinsip cara kerja

remote control sendiri sebetulnya cukup sederhana, sinyal sinar infra merah

dipancarkan dari pemancar remote control membentuk pola sinyal tertentu.

Selanjutnya pola sinyal tersebut akan diterima oleh peralatan elektronik, lalu pola

sinyal tersebut akan diterjemahkan menjadi instruksi tertentu.


7

2.3. Blimp

Blimp adalah sebuah balon udara atau pesawat yang tidak kaku, merupakan

pesawat mengambang tanpa sebuah kerangka kerja yang mendukung di dalamnya dan juga

tanpa baja di alasnya. Sebaliknya, pesawat ini hanya mengandalkan pada tekanan berasal

dari gas yang dapat mengangkat (helium) pesawat ini sendiri.

Gambar 2.1. RC-Blimp [1]

Istilah Blimp merujuk pada pesawat yang terbang bebas. Istilah ini berbeda

dengan Moored Ballon (Balon Udara). Balon Udara berbeda dengan Blimp, karena blimp

memiliki sebuah cockpit seperti pesawat yang menggerakannya dan yang satunya tidak

memiliki cockpit hanya tali yang bersandar kepada balon dan diterbangkan menggunakan

gas. Blimp juga memiliki baling-baling untuk menggerakkannya. Pada Gambar 2.1. dapat

dilihat kebanyakan mainan RC-Blimp diisi gas helium menggunakan propeler sebagai

penggerak blimp tersebut.

2.4. Modul Bluetooth HC-05

Bluetooth adalah suatu teknologi komunikasi wireless yang memanfaatkan

frekuensi radio ISM 2.4 GHz untuk menghubungkan perangkat genggam secara terpisah

(handphone, PDA, komputer, printer, dan lain-lain) dengan jangkauan yang relatif pendek.

Perangkat-perangkat genggam yang terpisah tersebut dapat saling bertukar informasi atau

data dengan menggunakan Bluetooth. Tujuan dari perancangan Bluetooth adalah sebagai

teknologi yang murah, handal, berdaya rendah, dan efisien.

Pada Gambar 2.2. ditunjukkan bentuk fisik modul bluetooth HC-05. Modul

Bluetooth HC-05 adalah modul untuk membuat embedded project yang memiliki

kemampuan berkomunikasi secara serial dengan protokol standar Bluetooth versi 2.0.

Papan Inti HC-05 sudah dipasangkan dengan adapter koneksi (back-plane break-out

board) sehingga mudah untuk digunakan dengan menghubungkan modul ini dengan kabel


8

koneksi. Modul inti HC-05 memiliki dua modus kerja: modus eksekusi manual (merespons

saat diperintahkan) dan modus koneksi otomatis. Modus koneksi ini dapat dipilih lewat

PIN (PIO.11) pada papan inti, pada modul ini sudah diset ke mode eksekusi manual.

Pada mode eksekusi manual, modul ini dioperasikan lewat perintah AT (AT commands)

yang dikirimkan secara serial. Koneksi secara default diset di kecepatan 9,600 bps [3].

Gambar 2.2. Bluetooth Module HC-05

2.4.1. Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05

a. Memenuhi spesifikasi Bluetooth v2.0 + EDR

b. Frekuensi kerja pada pita frekuensi ISM 2.4 GHz

c. Modulasi GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)

d. Daya emisi ≤ 4 dBm (Class 2)

e. Sensitivitas ≤ - 84 dBm pada 0.1 % BER

f. Kecepatan pada mode asinkron maksimum 2.1 Mbps (Max) / 160 kbps

g. Kecepatan pada mode sinkron 1Mbps

h. Fitur keamanan dengan otentifikasi dan enkripsi data

i. Catu daya 3,3 Volt DC dengan konsumsi arus 50 mA

j. Rentang suhu operasional dari -20°C hingga + 75°C

k. Ukuran modul 15,2 x 35,7 x 5,6 mm

l. Jarak jangkauan 10 – 20 m


9

2.5. Arduino Nano

Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang

berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Arduino Nano

diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau

ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Gambar 2.3. menunjukkan bentuk fisik modul

Arduino Nano yang berukuran kecil. Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang

sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak

menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack dan dihubungkan ke komputer

menggunakan port USB Mini-B. [4]

Gambar 2.3. Arduino Nano

2.5.1. Pemrograman Arduino

Pemrograman board Arduino Nano dilakukan dengan menggunakan Arduino

Software (IDE) yang ditunjukkan pada Gambar 2.4. Chip ATmega328 yang terdapat pada

Arduino Nano telah diisi program awal yang sering disebut bootloader. Bootloader

tersebut yang bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana

menggunakan Arduino Software, tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain.

Gambar 2.4. Tampilan Arduino IDE


10

2.5.2. Power Supply

Development Board Arduino Nano dapat diberi tenaga dengan power yang

diperoleh dari koneksi kabel Mini-B USB, atau via power supply eksternal. External power

supply dapat dihubungkan langsung ke pin 30 atau Vin (unregulated 6V - 20V), atau ke

pin 27 (regulated 5V). Sumber tenaga akan otomatis dipilih mana yang lebih tinggi

tegangan. Beberapa pin power pada Arduino :

a. GND adalah ground atau negatif

b. Vin adalah pin yang memberikan power langsung ke board Arduino dengan

rentang tegangan yang disarankan 5V - 12V

c. Pin 5V adalah pin output dimana pada pin tersebut mengalir tegangan 5V yang

telah melalui regulator

d. 3V3 adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V

yang telah melalui regulator

e. REF Ini adalah pin yang menyediakan referensi tegangan mikrokontroller.

Biasanya digunakan pada board shield untuk memperoleh tegangan yang

sesuai, 5V atau 3.3V.

2.5.3. Input dan Output (I/O)

Pada Gambar 2.5. Arduino Nano memiliki 14 buah digital pin yang dapat

digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(),

digitalWrite(), dan digital(Read). Pin-pin tersebut bekerja pada tegangan 5V, dan setiap pin

dapat menyediakan atau menerima arus 20 mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-

50k ohm (secara default dalam posisi discconnect). Nilai makimum adalah 40 mA untuk

menghindari kerusakan chip mikrokontroller

Beberapa pin memiliki fungsi khusus :

a. Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk

menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.

b. External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan

untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt()

c. PWM, Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan

menggunakan fungsi analogWrite()

d. SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung

komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library


11

e. LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital

pin no 13.

f. I2C : Pin A4 (SDA) dan A5 (SCL). Pin ini mendukung komunikasi I2C (TWI)

dengan menggunakan Wire Library.

g. AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.

h. Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller.

Biasanya digunakan untuk dihubungkan dengan switch yang dijadikan tombol

reset.

Gambar 2.5. Konfigurasi Pin Arduino Nano

2.6. Motor DC

Motor DC adalah suatu alat elektromagnetis yang berfungsi mengubah energi

listrik arus searah menjadi energi gerak atau mekanik. Motor yang paling sederhana untuk

pengaktifannya. Motor DC terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor

adalah bagian yang berputar, berupa koil dimana arus listrik dapat mengalir. Stator adalah

bagian yang tetap dan menghasilkan medan magnet dari koilnya.

Prinsip kerja motor DC adalah jika kumparan dialiri arus listrik maka kedua

kumparan akan bekerja gaya Lorentz. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan

magnet dengan arah dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong


12

sebuah kawat penghantar yang dialiri arus, maka akan timbul gerak. Gaya ini disebut gaya

Lorentz, yang besarnya sama dengan F. Prinsip motor, aliran arus di dalam penghantar

yang berada di dalam pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya

pada penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.

2.7. Driver Motor DC

2.7.1. Prinsip Kerja Driver Motor

Bentuk rangkaian driver motor yang umum digunakan yaitu H-Bridge.

Berbentuk seperti huruf H yang memiliki perbedaan fungsi di setiap sisinya. Prinsip

sederhana dari pergerakan rangkaian driver motor DC ini adalah sebagai berikut [5] :

Gambar 2.6. Driver Motor H-Bridge

Pada Gambar 2.6. driver motor yang digunakan yaitu Transistor Bipolar

(BJT). Motor akan bergerak forward atau searah jarum jam apabila transistor pada sebelah

kiri atas dan kanan bawah aktif (high) serta transistor kiri bawah dan kanan atas tidak aktif

(low). Pada kondisi ini kutub positif pada motor DC mendapatkan tegangan sumber dan

kutub negatifnya terhubung dengan ground sehingga ada perbedaan potensial yang

menyebabkan motor berputar. Untuk pergerakan berlawanan jarum jam (reverse)

kebalikan dari seluruh kondisi pada keadaan forward.

2.7.2. Driver Motor DC L293D

Driver Motor DC H-Bridge dengan IC L293D merupakan rangkaian penggerak

motor DC yang sederhana dan dapat mengontrol 2 unit motor DC secara PWM maupun

dengan logika TTL. Untuk membuat driver motor DC dengan teknik H-Bridge


13

menggunakan IC L293D dapat dirakit pada PCB yang kecil. IC L293D adalah IC yang

didesain khusus sebagai driver motor DC dan dapat dikendalikan dengan rangkaian TTL

maupun mikrokontroler. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat

dihubungkan ke ground maupun ke sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D

sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam satu unit chip IC L293D terdiri

dari 4 buah driver motor DC dengan kemampuan mengalirkan arus 1A tiap drivernya.

Sehingga dapat digunakan untuk membuat driver H-bridge untuk dua buah motor DC [6].

.

Gambar 2.7. Konfigurasi Pin IC L293D

Fungsi Pin Driver Motor DC IC L293D yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.

sebagai berikut :

a. Pin EN (Enable, EN1.2, EN3.4) berfungsi untuk mengijinkan driver

menerima perintah untuk menggerakan motor DC.

b. Pin In (Input, 1A, 2A, 3A, 4A) adalah pin input sinyal kendali motor DC.

c. Pin Out (Output, 1Y, 2Y, 3Y, 4Y) adalah jalur output masing-masing driver

yang dihubungkan ke motor DC.

d. Pin VCC (VCC1, VCC2) adalah jalur input tegangan sumber driver motor

DC, dimana VCC1 adalah jalur input sumber tegangan rangkaian kontrol

driver dan VCC2 adalah jalur input sumber tegangan untuk motor DC yang

dikendalikan.

e. Pin GND (Ground) adalah jalur yang harus dihubungkan ke ground, pin

GND ini ada 4 buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah

pendingin.


http://e-belajarelektronika.com/tag/ic-l293d/

14

Gambar 2.8. Rangkaian Driver Motor DC H-Bridge dengan L293D

Untuk megoperasikan rangkaian Driver Motor DC H-Bridge pada Gambar

2.8. adalah dengan memberikan logika HIGH dan LOW atau dengan pulsa PWM pada

teminal input 1A – 1B dan terminal 2A – 2B. Jalur input Enable 1 dan Enable 2 digunakan

untuk mengaktifkan driver motor DC H-Bridge pada IC L293D. Konfigurasi kontrol

rangkaian Driver Motor DC H-Bridge dapat dilihat pada Tabel 2.1. berikut :

Tabel 2.1 Kontrol Driver Motor DC H-Bridge Dengan IC L293D

Enable Input A Input B Status Motor DC

0 X X Motor Diam

1 0 1 Bergerak berlawan arah jarum jam

1 1 0 Bergerak searah jarum jam

1 1 1 Break

1 0 0 Break

Dalam aplikasi rangkaian Driver Motor DC H-Bridge dengan IC L293D,

rangkaian ini dapat digunakan untuk kontrol motor DC pada robot line follower maupun

robot-robot yang lain. Jalur input atau terminal input rangkaian Driver Motor dapat

dihubungkan ke microcontroler atau IC TTL secara langsung tanpa tambahan interface.


15

2.8. Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang

dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-

up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor.

Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian

kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan

memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan

potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai

penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk

mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Posisi poros output akan di

sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan

jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros

tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-

aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada

mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya [12].

Gambar 2.9. Bentuk fisik motor servo

Ada dua jenis motor servo, yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC

lebih dapat menangani arus yang tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan

pada mesin-mesin industri. Sedangkan motor servo DC biasanya lebih cocok untuk

digunakan pada aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Jika dibedakan menurut rotasinya,

terdapat dua jenis motor servo, yaitu motor servo rotation 180⁰ dan servo rotation

continuous. Motor servo standard (servo rotation 180⁰) yang ditunjukan pada Gambar 2.9.

adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas


16

hanya 90⁰ kearah kanan dan 90⁰ kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya

setengah lingkaran atau 180⁰. Motor servo rotation continuous merupakan jenis motor

servo yang sebenarnya sama dengan jenis servo standard, hanya saja perputaran porosnya

tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan maupun kiri.

2.8.1 Prinsip Kerja Motor Servo

Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa

(Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang

diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh

pada Gambar 2.10. lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms akan memutar poros motor servo ke

posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰

atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan

lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke

kanan (searah jarum jam).

Gambar 2.10. Kontrol sinyal PWM pada motor servo

Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan

bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, berhenti pada posisi tersebut dan

akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba

memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau

melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya. Namun, motor servo tidak

akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang

setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap

bertahan pada posisinya.


http://3.bp.blogspot.com/-heYGJ7LrKiQ/UylX9IvRQ7I/AAAAAAAABDg/IDhghbfoaoI/s1600/Motor+servo+3.png

17

2.9. App Inventor (Visual Block Programming)

App Inventor adalah sebuah tool untuk membuat aplikasi android yang

disediakan oleh Googlelabs. Berbasis Visual Block Programming, bersifat Coding Less

dan Berbasis Web. Dengan App Inventor, user hanya melihat, menggunakan, menyusun

dan drag-drops blok yang merupakan simbol-simbol perintah dan fungsi event handler

tertentu dalam membuat aplikasi. Framework visual programming ini terkait dengan

bahasa pemrograman Scratch dari MIT, yang secara spesifik merupakan implementasi dari

Open Block yang didistribusikan oleh MIT Scheller Teacher Education Program yang

diambil dari riset yang dilakukan oleh Ricarose Roque. Pada Gambar 2.11. menampilkan

tampilan aplikasi dan program pada App Inventor.

App Inventor menggunakan Kawa Language Framework dan Kawa’s dialect

yang dikembangkan oleh Per Bothner dan didistribusikan sebagai dari GNU Operating

System oleh Free Software Foundation sebagai Compiler dan menterjemahkan Visual

Block Programming untuk diimplementasikan pada platform Android. [7]

Gambar 2.11. App Inventor Designer dan Program App Inventor [7]

2.10. Hukum Archimedes pada Balon Udara

2.10.1. Hukum Archimedes

Hukum Archimedes ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Yunani pada

tahun 187-212 SM yang bernama Archimedes. Archimedes adalah seorang penemudan

ahli matematika dari Yunani yang terkenal sebagai penemu hukum hidrostatika atau yang

sering disebut Hukum Archimedes [10]. Menurut Archimedes, dapat dinyatakan bahwa

sebuah benda yang dikelilingi udara akan mengalami gaya angkat yang besarnya sama


18

dengan volume udara yang dipindahkan oleh benda tersebut. Gas Helium atau gas

Hidrogen yang memiliki massa jenis lebih kecil dari udara. Karena udara dalam balon

memiliki kurang massa per unit volume daripada udara di atmosfer yang mebuatnya lebih

ringan sehingga gaya apung akan mengangkat balon ke atas.

Prinsip kerja yaitu membuat udara dalam balon lebih ringan atau memiliki

massa jenis lebih kecil dari udara luar sehingga balon udara dapat naik (terbang). Sesuai

dengan prinsip Archimedes, gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam

fluda sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Udara merupakan fluida, dimana benda

dapat terapung pada fluida, jika massa jenisnya kurang dari massa jenis fluida tersebut

[11]. Hubungan antara berat benda di udara (Mf), gaya ke atas (Fa) dan gravitasi (g) adalah:

Fa = Mf g (2.1)

Fa = Vbf g (2.2)

dengan:

Fa = gaya angkat (N)

Mf = massa zat yang dipindahkan oleh benda (kg)

g = gravitasi bumi (m/s2)

= massa jenis zat (kg/m3)

Vbf = volume zat (m3)

Jika menginginkan balon dapat melayang diudara maka Fangkat = Fberat harus

seimbang, dari Persamaan 2.2. maka hubungan antara gaya angkat dan gaya beban sebagai

berikut:

Fangkat = Fberat

Vbf g = mb g (2.3)

( Vbalon) – ( Vbalon) = mb (2.4)

Untuk membuat balon dapat terbang maka massa benda tidak boleh melebihi

gaya angkat balon ke udara.

2.10.2. Sejarah Penemuan Balon Udara

Pada tahun 1709 di Lisbon, Bartolomeu de Gusmo berhasil membuat balon

yang dapat bergerak naik di dalam suatu rangan setelah udara di dalam balon dipanaskan

Dia juga membuat balon Passarola yang berhasil terbang dari Benteng Saint George


19

sejauh sekitar satu kilometer. Kemudian tahun 1766, Joseph Black berkeyakinan bahwa

balon yang diisi dengan hidrogen akan mampu naik di udara. Balon udara panas adalah

teknologi penerbangan pertama oleh manusia, ditemukan oleh Montgolfier bersaudara di

Annonay, Prancis pada 1783.

Peristiwa kebakaran pada suatu malam di benteng Gibraltal membuat Joseph

berpikir akan kemungkinan pembakaran dari bara api dapat mengangkat sebuah benda.

Lewat hipotesis itu, dia membangun ruang kotak berukuran 1 x 1 x 1,3 m dari kayu yang

tipis. Lalu, sisi atasnya ditutup dengan kain ringan. Di bagian bawah kotak,

dia menyulut beberapa kertas. Ternyata hasil pembakaran dapat mengangkat balon secara

perlahan. Hasil percobaan itu membuat mereka semakin bersemangat. Dua

bersaudara mengumumkan pembuatan proyek besar, yaitu balon udara raksasa yang

dapat menampung beberapa orang. Balon itu berbentuk kain kabung dengan tiga lapisan

tipis di dalamnya.

2.10.3. Tipe Balon Udara

Tipe balon udara dibedakan atas dua macam yaitu:

a. Balon udara yang diisi dengan udara panas, pada jenis balon udara ini

terdapat suatu pembakar yang berfungsi untuk memanaskan udara dalam balon, sehingga

udara dalam balon menjadi lebih ringan dari udara luar sekitarnya.

b. Balon udara yang diisi dengan gas yang ringan, gas yang biasanya

digunakan adalah gas hidrogen dan gas helium. Gas hidrogen ringan namun mudah

terbakar, sedangakan gas helium tidak mudah terbakar.

2.10.4. Prinsip Kerja Balon Udara

Prinsip kerja pada balon yang diisi dengan udara panas dan balon yang diisi

dengan gas ringan pada dasarnya sama, yaitu dengan membuat udara dalam balon

lebih ringan atau memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara luar sekitar balon

sehingga balon udara dapat naik (terbang). Sesuai dengan prinsip Archimedes "Gaya

apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida

yang dipindahkannya", hal ini sejalan dengan udara sebagai fluida dimana benda dapat

terapung pada fluida , jika massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis fluida tersebut.


20

Semua partikel udara di atmosfer ditarik oleh gaya gravitasi ke bawah. Namun

tekanan di udara menciptakan gaya ke atas yang bekerja berlawanan dengan gravitasi.

Kumpulan udara membangun keseimbangan gaya gravitasi, dimana pada titik ini

gravitasi tidak cukup kuat untuk menarik ke bawah sejumlah besar partikel. Tingkat

tekanan ini adalah tertinggi pada permukaan bumi dimana udara pada tingkat ini dapat

menahan beban di udara diatasnya, jika lebih berat berarti lebih besar gaya gravitasi ke

bawah. Tapi gaya apung ini adalah lemah dibandingkan dengan gaya gravitasi, hanya

sekuat berat udara yang dipindahkan oleh suatu benda. Sebagian besar benda padat apa

pun akan menjadi lebih berat daripada udara yang dipindahkan, sehingga gaya apung

tidak bergerak sama sekali. Gaya apung hanya dapat memindahkan hal-hal yang lebih

ringan daripada udara di sekitarnya [11].

Untuk membuat benda mengapung di udara, maka berat balon dan

muatannya harus lebih ringan dari yang ada di udara sekitarnya, yaitu dengan

mengisi balon dengan udara yang tidak terlalu padat daripada udara sekitarnya,

misakan mengisi balon udara dengan gas hidrogen atau gas helium yang memiliki massa

jenis lebih kecil dari udara (Massa jenis hidrogen = 0,09 kg/m3, helium = 0,1786 kg/m

3,

udara = 1,29 kg/m3). Karena udara dalam balon memiliki kurang massa per unit

volume daripada udara di atmosfer yang membuatnya lebih ringan sehingga gaya

apung akan mengangkat balon ke atas.

2.10.5. Gaya yang Bekerja pada Balon Udara

Adapun gaya – gaya yang bekerja pada balon udara adalah sebagai berikut:

a. Gaya Apung, Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya angkat

sama dengan gaya berat balon udara tersebut. Secara sistematis dapat ditulis :

ρudara.V = ρgas.V + mbeban (2.8)

b. Balon Naik jika masa jenis balon udara lebih kecil daripada massa jenis udara

disekitar balon, sehingga menyebabkan balon tersebut terangkat. Secara sistematis dapat

ditulis:

ρudara .V > ρgas.V + mbeban (2.9)

c. Balon Turun dikarenakan balon lebih besar dari pada masa udara disekitar

balon tersebut (udara luar). Secara sistematis dapat ditulis:

ρudara.V < ρgas.V + mbeban (2.10)


21

2.11. Teori Aerodinamika

Dalam keseharian pada temperatur normal bentuk dasar dari suatu bahan

umumnya terbagi menjadi tiga sifat, yaitu; zat padat, zat cair dan zat gas, walaupun ada

pula yang mempunyai sifat sifat ganda. Sebuah zat padat umumnya mempunyai bentuk

tertentu dan bila dilihat dari struktur molekulnya, zat padat memiliki jarak antar-molekul

yang lebih rapat serta gaya kohesi antar-molekul yang lebih besar dibandingkan zat lainnya

sehingga zat padat tidak mudah berubah bentuk.

Suatu benda yang terbenam dalam fluida yang bergerak, atau sebaliknya benda

tersebut bergerak terhadap fluida yang diam, mengalami suatu gaya. Gaya-gaya yang

bekerja pada benda tersebut seringkali disebut sebagai gaya-gaya aerodinamika. Dalam

semua kasus aerodinamika, gaya-gaya aerodinamika yang bekerja pada benda berasal

hanya dari dua sumber dasar ialah distribusi tekanan dan tegangan geser pada permukaan

benda.

2.11.1 Gaya yang Bekerja pada Pesawat

Dari hukum Newton yang membahas mengenai mekanika, ditahui bahwa

suatu benda yang semula diam akan bergerak jika ada suatu kekuatan lain yang disebut

gaya. Di samping itu Hukum Newton yang lain mengatakan bahwa benda yang diam

ataupun bergerak dengan kecepatan konstan adalah benda-benda yang terkena gaya-gaya

sedemikian rupa sehingga resultan gaya yang bekerja padanya sama dengan nol. Pesawat

terbang juga mengikuti hukum-hukum mekanika tersebut. Sebuah pesawat terbang model

maupun pesawat terbang yang sesungguhnya pada prinsipnya akan mempunyai empat

komponen kekuatan (gaya) yaitu:

a. Gaya Angkat (Lift)

Gaya Angkat adalah gaya yang mengangkat pesawat keatas yang terjadi karena

tekanan dibawah sayap lebih besar daripada tekanan diatas sayap. Gaya angkat ini

sebagian besar ditimbulkan pada sayap pesawat terbang dan biasanya digunakan untuk

melawan gaya gravitasi bumi yang masih menarik pesawat tersebut ke arah bawah.

Gaya angkat yang dalam hal ini dikhususkan pada gaya angkat sayap dapat

timbul jika suatu sayap pesawat terbang bergerak di dalam suatu fluida yang dalam hal ini

udara. Udara yang mengalir melalui bagian atas sayap bergerak lebih cepat daripada udara

yang mengalir di bagian bawah sayap. Hal ini menyebabkan tekanan yang terjadi pada

bagian atas sayap lebih rendah daripada tekanan yang terjadi di bagian bawah.


22

Perbedaan tekanan yang terjadi pada kedua permukaan sayap itulah yang

menyebabkan sayap mengalami gaya angkat yang arahnya dari bagian bawah sayap ke

bagian atas sayap. Gaya angkat yang terjadi pada sebuah sayap pesawat terbang prinsipnya

akan lebih besar jika sayap yang akan digunakan untuk menimbulkan gaya angkat tersebut

lebih besar pula. Gaya angkat tersebut dipengaruhi oleh sudut yang dibuat oleh penampang

sayap dan besarnya berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan fluida yang mengalir di

sekitar sayap tersebut. Secara mudahnya, gaya angkat pesawat dapat dirumuskan sebagai

berikut.

b. Gaya Tarik (Weight)

Gaya Weight adalah gaya tarik gravitasi bumi yang menarik pesawat kebawah

(berlawanan dengan arah gaya lift) dimana besarnya tergantung pada massa pesawat. Gaya

angkat sayap bekerja untuk melawan gaya gravitasi bumi yang selalu berusaha menarik

pesawat terbang untuk mendekati bumi. Apabila pada suatu pesawat terbang, gravitasi dan

gaya angkat pesawat berada pada tahap kesetimbangan, maka pesawat terbang tersebut

akan mengambang di angkasa. Pada pesawat terbang sedang bergerak ke atas, gaya yang

bekerja pada sayap adalah lebih besar daripada gravitasi yang bekerja pada pesawat itu.

Hal yang sebaliknya terjadi pada pesawat terbang yang menukik, gravitasilah yang

dominan.

c. Gaya Gesek (Drag)

Gaya jenis lainnya yang umum juga bekerja pada sebuah pesawat terbang ialah

gaya gesekan udara, yang bekerja menghambat gerakan pesawat terbang itu sendiri. Untuk

pesawat terbang yang bergerak melaju ke muka, gaya gesekan udara-yang sering dikenal

sebagai “Drag” bekerja dengan arah ke belakang. Gaya Drag, yaitu gaya yang dihasilkan

oleh fluida (udara) yang menghambat gerakan pesawat karena arahnya berlawanan dengan

arah gerak pesawat. Besarnya gaya drag ini sangat menentukan apakah suatu pesawat

terbang akan dapat melaju dengan ringan dan cepat atau tidak.

Pada prinsipnya, gaya yang ditimbulkan karena gesekan udara ini dipengaruhi

oleh luas permukaan dan bentuk dari pesawat terbang itu sendiri. Umumnya bagian yang

paling luas permukaannya dari sebuah pesawat terbang ialah sayapnya. Oleh karena itu

dalam dunia penerbangan dikenal pula perhitungan drag ini berdasarkan luas permukaan

sayap.


23

d. Gaya Dorong (Thrust)

Gaya Thrust, yaitu gaya dorong pada pesawat yang dihasilkan oleh mesin

pesawat yang akan mendorong pesawat kearah depan (berlawanan dengan arah gaya drag).

Gaya tarik atau gaya dorong (Thrust) bekerja searah dengan arah gerakan pesawat terbang,

dan bertugas untuk mempertahankan kondisi agar pesawat dapat tetap melaju dengan

kecepatan tertentu. Gaya thrust ini biasanya ditimbulkan oleh tarikan baling-baling yang

berputar dengan cepat di bagian depan atau di sayap, atau dapat pula ditimbulkan oleh

mesin jet yang menyemburkan gas buang ke arah tertentu.

Suatu pesawat dapat terbang apabila pesawat tersebut dapat menghasilkan gaya

thrust yang lebih besar daripada gaya drag-nya sehingga pesawat dapat bergerak dengan

cepat. Dengan gerakan sayap pesawat, gaya dorong ini diubah menjadi gaya angkat

dimana gaya angkat ini harus lebih besar daripada gaya tariknya. Untuk mendapatkan gaya

angkat yang besar, diperlukan pula gaya dorong yang sangat besar.

Gaya drag dan gaya angkat mempunyai nilai berbanding terbalik pada

perubahan sudut serang. Semakin besar sudut serang maka nilai gaya angkat semakin besar

sedangkan nilai gaya drag semakin kecil. Begitupun sebaliknya. Semakin kecil sudut

serang maka nilai gaya angkat semakin kecil sedangkan nilai gaya drag semakin besar

[13].

Keterangan pada Gambar 2.12. Thrust/daya dorong: gaya ke depan yang

dihasilkan oleh mesin / baling-baling. Drag/hambatan: gaya perlambatan, dan disebabkan

oleh gangguan aliran udara oleh sayap, pesawat, dan lain benda

menonjol/aerodinamic.Weight/berat: adalah gabungan dari pesawat itu sendiri seperti para

awak, bahan bakar, kargo atau bagasi. Berat menarik pesawat ke bawah karena gaya

gravitasi, hal ini bertolak belakang dengan daya angkat yang harus di pikul saat take off.

Lift/daya angkat: merupakan kemampuan pesawat untuk mengangkat dirinya terbang, hal

ini bertolak belakang dengan weight/berat. diproduksi oleh efek dinamis dari udara yang

bekerja pada sayap


24

Gambar 2.12. Gaya yang diterima pada pesawat


25

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Proses Kerja Sistem

Gambar 3.1. Diagram blok sistem pengendalian Mini-Blimp

Sistem pengendalian Mini-Blimp pada Gambar 3.1. ini menerapkan

komunikasi satu arah dari sisi user yang bertindak sebagai pengendali. Sistem akan bekerja

saat smartphone user dan alat sudah terkoneksi melalui bluetooth. Data yang dikirim dari

ponsel berupa perintah pada aplikasi Android berupa tombol virtual dan slider untuk maju,

kanan, kiri, naik, dan turun. Selanjutnya data tersebut diterima ke mikrokontroler.

Mikrokontroler akan mengolah data tersebut dan mengirim sinyal PWM ke motor servo

dan driver motor DC untuk menggerakkan Blimp sesuai data yang diterima.

3.2. Kebutuhan Perangkat Keras

Untuk membuat sistem ini, penulis memerlukan beberapa perangkat keras

sebagai berikut:

a. Smartphone

Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis mengunakan smartphone dengan

sistem operasi Android yang digunakan sebagai remot kontrol dan mengirim

perintah melalui aplikasi Android.


26

b. Mikrokontroler Arduino Nano

Arduino Nano digunakan untuk mengolah data dan pengendali utama seluruh

sistem.

c. Laptop

Laptop digunakan untuk menjalankan program Arduino serta menyalin

program ke mikrokontroler

d. Modul Bluetooth HC-05

Modul bluetooth HC-05 digunakan sebagai koneksi serial Mini-Blimp dengan

ponsel Android melalui bluetooth. Jarak maksimal bluetooth dapat terkoneksi

yaitu 20-30 meter.

e. Motor DC

Motor DC digunakan sebagai penggerak propeller Mini-Blimp, yaitu bergerak

ke kiri dan ke kanan. Motor DC mini 5 Volt

f. Propeller

Propeller digunakan sebagai alat penggerak mekanik berupa baling-baling.

g. IC L293D

IC L293D digunakan sebagai driver motor DC.

h. Baterai (Catu Daya)

Menggunakan catu daya berupa baterai berjenis LiPo dengan tegangan 5 volt

berkapasitas 200 mA.

i. Motor Servo DC

Motor Sevo digunakan sebagai penggerak Blimp supaya dapat naik dan turun.

3.3. Kebutuhan Perangkat Lunak

Untuk membuat sistem ini, penulis memerlukan beberapa perangkat keras

sebagai berikut:

a. Arduino Software

Software tersebut dapat mengisikan kode program ke dalam memori flash

mikrokontroler.

b. App Inventor

App Inventor adalah sebuah app builder yang digunakan untuk membuat

aplikasi yang berjalan pada sistem operasi Android.


27

3.4. Perancangan Alat

3.4.1. Perancangan Konstruksi Mekanik

Perancangan konstruksi mekanik berupa komponen-komponen yang

membentuk sistem secara keseluruhan. Gambar 3.2. dan Gambar 3.3. menunjukkan

konstruksi penggerak Mini-Blimp secara keseluruhan.

Gambar 3.2. Konstruksi Mini-Blimp dilihat dari samping

Gambar 3.3. Konstruksi Mini-Blimp dilihat dari belakang (kiri) dan bawah (kanan)

Keterangan Gambar 3.2:

1. Balon Udara

2. Baterai LiPo

3. Papan PCB

4. Gondola

5. Motor DC

6. Propeler

7. Motor Servo

1

2

7

6 5 3 4


28

3.4.2. Perancangan Rangkaian Penggerak Motor DC

Perancangan robot menggunakan motor DC yang berfungsi sebagai penggerak

laju Mini-Blimp. Motor DC yang digunakan ada 2 buah dan 1 buah IC driver motor. Pada

tabel 3.1 menunjukan prinsip kerja dan kondisi motor dalam melakukan gerakan Mini-

Blimp saat terbang.

Tabel 3.1. Kondisi Putaran Motor DC terhadap pergerakan Mini-Blimp

Motor Kanan Motor Kiri Arah Pergerakan

Aktif Aktif Maju

- Aktif Kanan

Aktif - Kiri

Prinsip kerja driver menggunakan IC L293D adalah Pin EN1 adalah pin untuk

mengenablekan motor DC kanan (ON/OFF), Pin EN1 dihubungkan dengan PWM untuk

mengontrol kecepatan motor. Sementara untuk EN2 fungsinya sama dengan EN1 bedanya

EN2 untuk mengontrol motor DC kiri. Gambar 3.4. menunjukkan rangkaian driver motor

untuk motor DC kanan dan kiri. Tabel 3.2 menunjukan kondisi kedua motor saat ada

masukan PWM dari mikrokontroler.

Gambar 3.4. Rangkaian driver motor DC kanan dan kiri

Tabel 3.2. Kondisi motor kanan dan kiri sesuai masukan PWM

IN 1 IN 2 IN 3 IN 4 Motor Kanan Motor Kiri Arah Gerakan

0 0 0 0 Diam Diam Diam

0 1 0 0 Berputar Diam Kiri

0 0 0 1 Diam Berputar Kanan

0 1 0 1 Berputar Berputar Maju


29

3.4.3. Perancangan Penggerak Motor Servo

Untuk membuat Blimp dapat terbang naik dan turun, digunakan motor servo

yang mengatur sistem aerodinamik Blimp tersebut. Motor servo yang digunakan yaitu tipe

motor servo standar 1800, motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan

CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 900

sehingga total defleksi sudut

dari kanan–tengah–kiri adalah 1800.

Operasional motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms,

dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum.

Apabila motor servo diberikan pulsa dengan besar 1.5 ms mencapai gerakan 900, maka bila

diberikan pulsa kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 00 dan bila diberikan pulsa lebih

dari 1.5 ms maka posisi mendekati 1800. Motor Servo yang digunakan berukuran mikro

servo dengan tegangan kerja 4,8-6 Vdc dan kecepatan putaran 0,12 detik tiap 600.

Pada sistem yang ditunjukkan pada Gambar 3.5. ada 3 posisi motor servo, yaitu

saat posisi 00, posisi 60

0 dari posisi 0

0 ke depan, dan posisi 60

0 dari posisi 0

0 ke belakang.

Pada tabel 3.3 dijelaskan posisi, lebar pulsa PWM, dan keterangan laju gerakan Blimp.

Tabel 3.3. Kondisi motor servo sesuai masukan lebar pulsa PWM

Posisi Motor Servo Lebar Pulsa PWM Laju Gerakan

posisi 00 1,5 ms Maju

600

dari posisi 00 ke depan 0,915 ms Naik

600

dari posisi 00 ke belakang 2,075 ms Turun


30

Gambar 3.5. Lebar pulsa PWM dan posisi motor servo

3.4.4. Rincian Komponen Mini-Blimp

Rincian dan massa komponen yang dibutuhkan untuk Mini-Blimp ditunjukkan

pada Tabel 3.4. Total massa semua komponen yaitu 70,1 gram.

Tabel 3.4. Komponen Mini-Blimp

No. Komponen Tipe Jumlah Massa Keterangan

1. Propeler Propeler Clockwise 2 buah 0,8 gram -

2. Motor DC Motor DC 7,4 Volt 2 buah 20 gram -

3. Modul

Bluetooth

Modul Bluetooth

HC-05 1 buah 5 gram

Jarak maksimal 10-

20 meter

4. Mikrokontroler Arduino Nano 1 buah 10 gram -

5. Baterai Baterai LiPo Mini 2 buah 25 gram Tegangan 7,4 Volt

Kapasitas 500mA

6. Balon Balon 1 buah 0,1 gram Diameter 50 cm

7. Gondola Gondola 1 buah 4,2 gram -

8. Motor Servo Motor Servo Standar 1 buah 5 gram servo rotation 180⁰


31

3.4.5. Perancangan Gaya Angkat Blimp

Perancangan gaya angkat blimp menggunakan prinsip dan rumus Archimedes.

Pada prinsip Archimedes udara, balon dapat melayang di udara maka massa jenis gas di

dalam balon ditambah berat balon tersebut harus lebih kecil dari massa jenis udara. Oleh

karena itu, balon yang berisi gas helium dapat terbang karena massa jenis gas helium lebih

kecil dibandingkan dengan massa jenis udara.

Diketahui : Volume Balon (V) = = = 0,0654 m3

= 0,1786 kg/m3

(Gas Helium)

= 1,25 kg/m3

Dari persamaan 2.4. maka:

mb = ( Vbalon) – ( Vbalon)

mb = (1,25 kg/m3 0,0654 m

3) – (0,1786 kg/m

3 0,0654 m

3)

mb = 0,08175 kg - 0,0117 kg

mb = 0,07005 kg = 70 gram

Jadi, untuk membuat balon yang disi helium dapat terbang ke udara memerlukan massa

minimal 70 gram.

3.4.6. Arah dan Aliran Angin pada Penggerak Mini-Blimp

Pada prinsipnya, pada saat blimp mengudara, terdapat 4 gaya utama yang

bekerja pada blimp, yakni gaya dorong (T), hambat (D), angkat (L), dan berat pesawat

(W). Pada saat sedang menjelajah pada kecepatan dan ketinggian konstan, keempat gaya

tersebut berada dalam kesetimbangan, T = D dan L = W.

Pada saat terbang melayang, L=W sudah dihitung menggunakan Hukum

Archimedes udara, dimana antara beban blimp dengan gaya angkat balon yang diisi gas

helium setimbang. Blimp ini diterbangkan di ruangan indoor dan gaya hambat angin

cenderung minim, sehingga blimp bisa melaju dengan dorongan propeler pada motor DC.

Untuk mengatur naik dan turunnya blimp dibantu dengan motor servo yang mengatur

sudut dan laju blimp. Kondisi saat naik atau turun, kedua motor DC aktif dan propeler

masih berputar. Jika laju turun, maka servo mengatur posisi kedua baling-baling

menghadap 600 ke bawah. Saat laju naik, maka servo mengatur posisi kedua baling-baling

menghadap 600 ke atas. Saat laju biasa, motor servo tetap pada posisi 0

0. Tekanan udara

mengalir dari yang paling tinggi ke tekanan rendah. Pada Gambar 3.6. a) kondisi saat


32

blimp posisi melaju setimbang, b) kondisi saat blimp melaju turun, dan c) saat kondisi

blimp melaju naik.

Gambar 3.6. Posisi servo dan arah aliran angin pada motor DC

3.4.7. Perancangan Aplikasi Android

Flowchart yang ditunjukkan pada Gambar 3.8 menunjukan bahwa aplikasi

Android yang akan dibuat, user akan diminta mengaktifkan koneksi bluetooth dan

melakukan pairing dengan modul bluetooth Mini-Blimp. Setelah terkoneksi, ponsel

android sudah dapat digunakan sebagai remot kontrol. User dapat melakukan berbagai

perintah untuk mengendalikan laju Blimp. Dari perintah tersebut, data akan dikirim ke

mikrokontroler. Pada Gambar 3.7. menunjukkan tampilan aplikasi Android di ponsel,

dimana setiap button dan slider mempunyai beberapa perintah yang ditunjukkan pada

Tabel 3.5.


33

Gambar 3.7. Perancangan tampilan aplikasi Android

Tabel 3.5. Keterangan perintah pada aplikasi Android

Pada touchscreen button ini bluetooth ponsel akan

diaktifkan

Melakukan perintah blimp untuk terbang maju

Melakukan perintah blimp untuk terbang ke kanan

Melakukan perintah blimp untuk terbang ke kiri

Melakukan perintah blimp untuk berhenti

Melakukan perintah blimp untuk terbang turun,

naik, atau stabil sesuai posisi slider


34

Gambar 3.8. Flowchart aplikasi Android


35

3.4.8. Program Mikrokontroler

Gambar 3.9. Flowchart Program Mikrokontroler

Gambar 3.9. menunjukan flowchart proses kerja pada mikrokontroler

Arduino-Nano. Data yang dikirimkan aplikasi android melalui bluetooth diterima oleh

mikrokontroler dan kemudian data tersebut diparsing dan diolah oleh mikrokontroler untuk

menggerakkan posisi motor servo dan mengaktifkan dua buah motor DC pada Mini-Blimp.

3.4.9. Skematik Elektronis Mini-Blimp

Gambar 3.10 menampilkan skematik rangkaian pada Mini-Blimp terdapat

modul bluetooth, Arduino Nano, driver motor DC dan motor servo. Pada rangkaian

tersebut, menggunakan tegangan masukan dan Vcc 5 Volt yang disuplai dari baterai LiPo

Mini-Blimp.


36

Tx dan Rx pada modul bluetooth dihubungkan dengan Tx dan Rx Arduino

Nano. Driver Motor L293D mendapat 4 masukan perintah dari Arduino yang mengatur

motor DC. Motor servo mendapat satu masukan lebar pulsa PWM dari arduino untuk

menegatur posisi servo.

Gambar 3.10. Skematik elektronis pada Mini-Blimp

Dri

ver

Mo

tor

L29

3D

D6


37

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Implementasi Alat

Pada implementasi bentuk fisik pada Mini-Blimp yang digunakan tidak sesuai

dengan perancangan khususnya pada bagian fisik balon yang digunakan untuk mengangkat

komponen elektronik yang menggerakkan balon tersebut. Ukuran balon mencapai 1 meter

karena menyesuaikan beban total komponen elektronik. Namun, ukuran balon tidak

mengubah seluruh sistem pengendalian Mini-Blimp menggunakan aplikasi android. Alat

dapat bekerja dan terbang ke kiri, kanan, naik, dan turun sesuai perintah dari pengguna.

Driver motor servo dan kedua motor DC dapat bekerja sesuai perintah dari aplikasi android

di smartphone. Gambar 4.1. menunjukkan hasil implementasi sistem pengendalian Mini-

Blimp menggunakan aplikasi android.

Gambar 4.1. Hasil implementasi alat Mini-Blimp


38

Keterangan Gambar 4.1. :

1. Propeler

2. Motor DC kanan

3. Motor Servo

4. Driver L293d

5. Motor DC kiri

6. Arduino Nano

7. Modul bluetooth HC-05

8. Baterai Lipo

9. PCB

10. Balon udara

4.2. Hasil Pengujian Aplikasi Android

4.2.1. Tampilan Aplikasi Android

Pada Gambar 4.2. menunjukkan tampilan aplikasi android pada smartphone

yang dibuat menggunakan App Inventor. Pada aplikasi android menggunakan button,

slider, list picker perangkat bluetooth, dan label keterangan.

Keterangan Gambar 4.2:

1. Status koneksi bluetooth

2. List picker perangkat bluetooth

3. Slider posisi naik dan turun

4. Button maju

5. Button stop

6. Button kiri

7. Button kanan

8. Label keterangan thumb position slider

9. Label keterangan kondisi laju blimp

Gambar 4.2. Tampilan aplikasi android pada smartphone


39

4.2.2. Pengujian Aplikasi Android untuk Motor Servo

Kondisi Mini-Blimp untuk terbang naik dan turun dibantu dengan motor servo

yang mengatur sudut dan laju blimp. Kondisi saat naik atau turun, kedua motor DC aktif

dan propeler masih berputar. Pada aplikasi android menggunakan masukan berupa slider

untuk mengatur sudut laju blimp terhadap sumbu vertikal.

Tabel 4.1. Hasil pengujian posisi slider untuk sudut motor servo

No. Sudut Servo Posisi Slider

1. 600

90

2. 700

105

3. 800

120

4. 900 135

5. 1000 150

6. 1100 165

7. 1200 180

Gambar 4.3. Hasil pengujian posisi slider aplikasi android terhadap sudut servo

Slider dalam aplikasi android mengirimkan data posisi servo dari nilai minimal

thumb position 90 dan nilai maksimal thumb position 180. Pada kondisi awal posisi baling-

baling pada sudut 900, saat kondisi laju turun posisi baling-baling pada sudut 90

0 sampai


40

1200, dan saat kondisi laju naik posisi baling-baling pada sudut 60

0 sampai 90

0. Tabel 4.1.

menunjukkan hasil uji coba posisi slider pada aplikasi android untuk sudut motor servo.

Gambar 4.3. menunjukkan hasil pengujian posisi slider aplikasi android terhadap sudut

servo.

4.2.3. Pengujian Aplikasi Android untuk Motor DC

Kondisi Mini-Blimp untuk terbang maju, ke kanan, dan ke kiri dibantu dengan

kendali on-off dua buah motor DC untuk mengatur propeler. Saat terbang maju, kedua

motor aktif. Saat terbang ke kanan, motor kiri akan aktif dan motor kanan dalam kondisi

mati. Sebaliknya, saat terbang ke kiri, motor kiri mati dan motor kanan aktif

Tabel 4.2. Hasil pengujian button aplikasi android untuk kendali dua motor DC

Button pada Android Kondisi Motor DC

Motor Kanan Motor Kiri

Aktif Aktif

Aktif Mati

Mati Aktif

Mati Mati

. Pada aplikasi android menggunakan masukan berupa button untuk mengatur

gerak blimp. Button dalam aplikasi android mengirimkan data ke mikrokotroler arduino

berupa state. State yang dikirim yaitu “F” untuk kondisi kedua motor aktif, “L” untuk

kondisi motor kanan aktif, “R” untuk kondisi motor kiri aktif, dan “S” untuk kedua motor

berhenti. Untuk mengatur kendali on-off kedua motor menggunakan prinsip H-Bridge yang

terdapat pada driver L293D. Tabel 4.2. menunjukkan hasil uji coba button pada aplikasi

android untuk kendali kedua motor DC.


41

4.2.4. Listing Program Aplikasi Android pada App Inventor

Program aplikasi android pada smartphone dibuat dengan App Inventor yang

berbasis Visual Block Programming. Aplikasi menggunakan touchscreen button dan slider.

Gambar 4.4. Program koneksi bluetooth

Pada Gambar 4.4. menujukkan program untuk mengatur koneksi bluetooth.

Bluetooth Client digunakan untuk mengkoneksikan bluetooth ke perangkat lain dan

mengirim data ke mikrokontroler. List picker digunakan untuk memilih perangkat

bluetooth yang tersedia.

Gambar 4.5. Program status koneksi bluetooth

Pada Gambar 4.5. program untuk mengatur label menunjukkan status koneksi

bluetooth terkoneksi atau belum terkoneksi. Jika bluetooth sudah melakukan koneksi,

maka label akan menampilkan kata “connected” berwarna hijau. Label akan menampilkan

kata “not connected” berwarna merah jika bluetooth tidak terkoneksi.

Gambar 4.6. Program mengatur gerak blimp ke kanan dan ke kiri


42

Pada Gambar 4.6. menujukkan program untuk mengatur button. Ketika button

diklik maka bluetooth client akan mengirimkan text ke mikrokontroker. Kemudian

mikrokontroler akan mengatur driver motor. Saat klik Button3, maka text “R” dikirim dari

program aplikasi android dan motor DC kiri akan aktif sehingga blimp bergerak ke kanan.

Saat klik Button2, maka text “L” dikirim dan motor DC kanan akan aktif sehingga blimp

bergerak ke kiri.

Gambar 4.7. Program mengatur gerak blimp maju dan stop

Pada Gambar 4.7. menujukkan program untuk mengatur blimp maju dan

berhenti. Saat klik Button5, maka text “S” dikirim dari program aplikasi android kemudian

kedua motor DC dalam kondisi mati. Saat klik Button6, maka text “F” dikirim dan kedua

motor DC akan aktif sehingga blimp bergerak maju.

Gambar 4.8. Program mengatur slider aplikasi android

Pada Gambar 4.8. menunjukan pengaturan posisi slider sesuai masukan nilai

thumb position. BluetoothClient akan mengirim 1 byte number sesuai nilai thumb position

slider. Program ini akan mengatur sudut servo sehingga blimp bisa bergerak naik dan

turun.

4.3. Kelebihan Sistem Kendali Menggunakan Smartphone

Setelah aplikasi android di build melalui App Inventor dalam bentuk format

.apk, user dapat menginstal langsung aplikasi tersebut dengan menggunakan smartphone

yang berbasis Android. Aplikasi yang sudah terinstal kemudian dengan koneksi bluetooth

dapat mengendalikan penggerak Mini-Blimp yaitu motor servo dan motor DC. Antara

kendali remot kontrol analog dan kendali aplikasi smartphone prinsip kerjanya sama.


43

Namun, dengan menggunakan smartphone, kontrol penggerak Mini-Blimp menjadi lebih

praktis dan ringan untuk dibawa dalam sehari-hari.

4.4. Hasil Perhitungan Gaya Angkat Blimp

Pada tabel 4.3. menunjukkan beban keseluruhan komponen elektronis Mini-

Blimp. Beban total komponen lebih berat dari perancangan sistem sehingga balon yang

digunakan berukuran lebih besar. Pada perhitungan gaya angkat balon, balon belum bisa

mengangkat beban dengan sempurna, sehingga saat terbang balon belum bisa melayang di

udara dan cenderung terbang menurun. Blimp akan naik menggunakan dorongan dari

kedua motor DC.

Tabel 4.3. Rincian Komponen Mini-Blimp

No. Komponen Tipe Jumlah Massa Keterangan

1. Propeler Propeler Clockwise 2 buah 1 gram -

2. Motor DC Motor DC 7,4 Volt 2 buah 20 gram -

3. Modul

Bluetooth

Modul Bluetooth

HC-05 1 buah 5 gram

Jarak maksimal 10-

20 meter dengan

waktu terbang 30

menit

4. Mikrokontroler Arduino Nano 1 buah 10 gram -

5. Baterai Baterai LiPo Mini 2 buah 35 gram Tegangan 7,4 Volt

Kapasitas 500mA

6. Balon Balon 1 buah 0,1 gram -

7. PCB PCB 1 buah 4 gram -

8. Motor Servo Motor Servo Standar 1 buah 25 gram servo rotation 180⁰

Perhitungan beban yang bisa diangkat oleh balon sebagai berikut:

Diketahui: Volume Balon (V) = 7,5 liter = 0,075 m3

= 0,1786 kg/m3

(Gas Helium)

= 1,25 kg/m3

Beban total komponen = 100,1 gram

Dari persamaan 2.4. maka:

mb = ( Vbalon) – ( Vbalon)

mb = (1,25 kg/m3 0,075 m

3) – (0,1786 kg/m

3 0,075 m

3)


44

mb = 0,09375 kg - 0,0134 kg

mb = 0,08035 kg = 80,35 gram

Beban komponen yang bisa diangkat oleh balon adalah 80,35 gram, tetapi total

massa komponen yang digunakan 100,1 gram. Jadi, karena beban masih lebih 19,75 gram,

maka Blimp belum bisa terbang posisi melayang di udara.

4.5. Hasil Pengujian Gerak Mini-Blimp

Pada tugas akhir ini, untuk mengetahui tingkat keberhasilan pergerakan blimp

dilakukan beberapa kali pengujian dalam mengendalikan blimp dalam posisi terbang di

dalam ruangan indoor. Tabel 4.4 menunjukkan pergerakan blimp dari beberapa pengujian.

Tingkat keberhasilan pergerakan robot saat posisi terbang dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut:

Berdasarkan data hasil pengujian pada Tabel 4.3. dapat dilihat arah pergerakan

Mini-Blimp belum sempurna dikarenakan beberapa percobaan yang gagal. Percobaan yang

gagal dikarenakan Blimp terbang tidak sesuai dengan pergerakan yang diinginkan. Hal

tersebut dipengaruhi oleh kondisi balon belum bisa mengangkat beban rangkaian elektronis

dengan maksimal, sehingga blimp belum bisa mengambang di udara saat kondisi kedua

motor DC tidak aktif.


45

Tabel 4.4. Tingkat keberhasilan pergerakan Mini-Blimp saat terbang

Percobaan Button aplikasi

android

saat diklik

Sudut

Servo

Pergerakan

Blimp

Kondisi

gerak yang

diinginkan

Status

keberhasilan

1 Maju 60 Naik Naik Berhasil



4 Maju 100 Turun Turun Berhasil



7 Kanan 75 Kanan Kanan Berhasil



10 Kanan 100 Turun Kanan Gagal

11 Kanan 120 Turun Kanan Gagal

12 Kiri 60 Kiri Kiri Berhasil



15 Kiri 100 Turun Kiri Gagal

16 Kiri 120 Turun Kiri Gagal

17 Stop 60 Turun Berhenti Gagal




4.6. Listing Program Mikrokontroler

Listing program arah pergerakan blimp dikerjakan oleh mikrokontroler saat

mikrokontroler mendapatkan input dari aplikasi android. Input aplikasi android berupa

state yang dikirimkan oleh touchscreen button dan slider dari android smartphone melalui

koneksi bluetooth. Jika mikrokontroler mendapatkan input, maka mikrokontroler akan

mengirimkan data ke motor servo dan driver motor DC untuk menggerakkan motor DC

pada blimp. Sehingga blimp dapat bergerak maju, ke kiri, ke kanan, berhenti, naik, dan

turun.

Berdasarkan listing program yang dibuat terbukti bahwa user dapat mengendalikan

arah pergerakan blimp yang sudah sesuai dengan perancangan arah pergerakan Mini-

Blimp. Pada Gambar 4.9. menunjukkan pengaturan pin driver L293D serta listing program

arah pergerakan blimp maju dan ke kanan. Jika pada mikrokontroler kondisi port D.3 = 1,

port D.4 = 0, port D.6 = 0, port D.7 = 1, maka blimp akan bergerak maju dengan kondisi

motor DC kanan dan motor DC kiri keduanya aktif. Jika pada mikrokontroler kondisi port


46

D.3 = 0, port D.4 = 0, port D.6 = 0, port D.7 = 1, maka blimp akan bergerak ke kanan

dengan kondisi motor DC kanan mati dan motor DC kiri aktif.

Gambar 4.9. Listing program arah pergerakan blimp maju dan ke kanan

Pada Gambar 4.10. menunjukkan listing program pengaturan servo, arah

pergerakan blimp ke kiri dan berhenti. Jika pada mikrokontroler kondisi port D.3 = 1, port

D.4 = 0, port D.6 = 0, port D.7 = 0, maka blimp akan bergerak ke kiri dengan kondisi

motor DC kanan aktif dan motor DC kiri mati. Jika pada mikrokontroler port D.3 = 0, port

D.4 = 0, port D.6 = 0, port D.7 = 0, maka blimp akan berhenti dengan kondisi motor DC

kanan dan motor DC kiri keduanya mati.

Gambar 4.10. Listing program pengaturan servo, arah pergerakan blimp

ke kiri dan berhenti


47

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan sistem pengendalian remote

control Mini-Blimp menggunakan android smartphone dengan komunikasi bluetooth,

maka penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Penggunaan aplikasi Android smartphone menggunakan koneksi bluetooth

dapat mengendalikan gerak Mini-Blimp.

2. Pengendalian motor DC dan motor servo menggunakan aplikasi Android dapat

bekerja sesuai perintah user. Tingkat keberhasilan pergerakan Mini-Blimp saat

terbang diudara sebesar 60% dan belum sesuai yang diharapkan.

3. Hasil pengujian laju Mini-Blimp saat terbang di dalam ruangan indoor belum

sempurna dikarenakan balon tidak dapat mengangkat beban komponen

elektronis dengan maksimal, sehingga Mini-Blimp belum bisa terbang dalam

kondisi mengambang di udara.

5.2. Saran

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan sistem pengendalian remote

control Mini-Blimp menggunakan android smartphone dengan komunikasi bluetooth,

maka penulis mengambil saran dalam penyempurnaan tugas akhir ini, yaitu:

1. Pengembangan selanjutnya untuk alternatif kendali remot kontrol dengan

Android menggunakan kosep virtual reality yang didukung sensor gyroscope,

sehingga user dapat mengendalikan sebuah robot dengan lebih menarik melalui

virtual reality.


48

DAFTAR PUSTAKA

[1] AMIK JTC Semarang, 2013, Android

http://amikjtc.com/berita-163-android.html diakses pada 17 September 2015

[2] RC blimps - simple radio control fun!

http://www.rc-airplane-world.com/rc-blimps.html diakses pada 17 September 2015

[3] Solusi Rekayasa Elektronika, http://www.vcc2gnd.com/sku/MDBTHC05BO diakses

pada 17 September 2015

[4] Ecadio, Berkenalan dengan Arduino Nano, http://ecadio.com/mengenal-dan-belajar-

arduino-nano diakses pada 20 September 2015

[5] I Putu Giovanni Eliezer, 2014, Merancang Driver Motor DC,

http://www.geyosoft.com/2014/merancang-driver-motor-dc

diakses pada 20 September 2015

[6] Elektronika Dasar, 2012, Driver Motor DC L293D, http://elektronika-

dasar.web.id/driver-motor-dc-l293d/ diakses pada 21 September 2015

[7] Den Bram, 2015, Toto Haryanto: Apa Sih App Invertor Itu?,

https://totoharyanto.com/apa-sih-app-inventor-itu/ diakses pada 25 September 2015

[8] MIT App Invertor, http://appinventor.mit.edu/explore/designer-blocks.html diakses

pada 25 September 2015

[9] Edukasi Remote Control

http://idkf.bogor.net/yuesbi/eDU.KU/edukasi.net/Elektro/Remote.Control/semua.htm

l diakses pada 2 Oktober 2015

[10] College Loan Consolidation , 2014, Hukum Archimedes,

http://fisikazone.com/hukum-archimedes/ diakses pada 2 Oktober 2015

[11] FKIP Unsyiah, 2012, Prinsip Kerja Balon Udara,

http://fisika.fkip.unsyiah.ac.id/2012/11/prinsip-kerja-balon-udara.html diakses pada 5

Oktober 2015

[12] Zona Elektro, 2014, Motor Servo, http://zonaelektro.net/motor-servo/ diakses pada

10 Oktober 2015

[13] Yusuf, Faishal. Laboratorium Mekanika Fluida Jurusan Mesin Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin, Teori Dasar Khusus: Koefisien Lift (KL).

https://www.academia.edu/9316688/ TEORI_DASAR_KHUSUS diakses pada 10

Oktober 2015


http://amikjtc.com/berita-163-android.html

http://www.rc-airplane-world.com/rc-blimps.html

http://www.vcc2gnd.com/sku/MDBTHC05BO

http://ecadio.com/mengenal-dan-belajar-arduino-nano

http://ecadio.com/mengenal-dan-belajar-arduino-nano

http://www.geyosoft.com/2014/merancang-driver-motor-dc

http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-l293d/

http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-l293d/

https://totoharyanto.com/apa-sih-app-inventor-itu/

http://appinventor.mit.edu/explore/designer-blocks.html

http://idkf.bogor.net/yuesbi/eDU.KU/edukasi.net/Elektro/Remote.Control/semua.html

http://idkf.bogor.net/yuesbi/eDU.KU/edukasi.net/Elektro/Remote.Control/semua.html

http://fisikazone.com/hukum-archimedes/

http://fisika.fkip.unsyiah.ac.id/2012/11/prinsip-kerja-balon-udara.html

http://zonaelektro.net/motor-servo/

49

[14] Roy, Arnab, 2012, A First Course on Aerodynamics, Arnab Roy and Ventus

Publishing ApS.

[15] Kuchemann, Dietrich, 2012, The Aerodynamics Design of Aircraft, AIAA Education

Series

[16] Shepherd, Thomas, 2012, Designing and Building a Bluetooth Controlled Blimp with

Autonomous Capabilities, Oregon State University


50

LAMPIRAN

Lampiran 1

Tampilan App Inventor


51

Lampiran 2

Listing Program Arduino

//Program Mini-Blimp

//Hen Nanda Perdana K

//Sanata Dharma Yogyakarta

#include <Servo.h>

Servo servo;

int motorPin1 = 3; // pin 2 pada L293D IC


int enablePin1 = 5; // pin 1 pada L293D IC



int enablePin2 = 8; // pin 9 pada L293D IC

int state;

int flag=0;

void setup() {

Serial.setTimeout(5);

servo.attach(9);

pinMode(motorPin1, OUTPUT);


pinMode(enablePin1, OUTPUT);



pinMode(enablePin2, OUTPUT);

// set enablePin HIGH maka motor akan aktif:

digitalWrite(enablePin1, HIGH);

digitalWrite(enablePin2, HIGH);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

//beberapa data dikirim, dibaca and disimpan di state

if(Serial.available() > 0)

{

state = Serial.read();

flag=0;

}

if(Serial.available()>0)

{

int state = Serial.read();

Serial.println(state);

servo.write(state);

}

// jika state 'F' maka maju

if (state == 'F') {

digitalWrite(motorPin1, HIGH);

digitalWrite(motorPin2, LOW);



}

// jika state 'L' maka belok kiri

else if (state == 'L') {


52





}

// jika state 'R' maka belok kanan

else if (state == 'R') {





}

// jika state 'S' maka akan stop

else if (state == 'S') {





}

}


53

Lampiran 3

Listing Program App Inventor


54

Lampiran 4

Rangkaian Elektronis Sistem


Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar ... · sistem kendali akan dibuat untuk...

Documents

Transcript of Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar ... · sistem kendali akan dibuat untuk...