RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4....

39
i RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE” SKRIPSI Skripsi diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin Oleh Hilya Hamzah Raydina NIM.5212413044 TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2019

Transcript of RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4....

Page 1: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

i

RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”

SKRIPSI

Skripsi

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Oleh

Hilya Hamzah Raydina

NIM.5212413044

TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2019

Page 2: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Nama : Hilya Hamzah Raydina

NIM : 5212413044

Program Studi : Teknik Mesin

Judul : Rancang Bangun “Self-Awear Drone”

Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang

panitia ujian Skripsi Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Negeri Semarang.

Semarang, . . . . . . . . . . . . . .

Pembimbing I,

Samsudin Anis S.T., M.T., P.hD.

NIP. 197601012003121002

Page 3: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

iii

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone” telah dipertahankan di depan sidang

Panitia Ujian Skripsi Fakultas Teknik UNNES pada tanggal 11 bulan Febuari tahun 2019.

Oleh

Nama : Hilya Hamzah Raydina

NIM : 5212413044

Program Studi : Teknik Mesin

Panitia:

Ketua Panitia Sekretaris

Rusiyanto S.Pd., M.T. Dr. Rahmat Doni Widodo, S.T.,M.T.

NIP. 197403211999031002 NIP. 197509272006041002

Penguji I Penguji II Pembimbing I

Widya Aryadi S.T., M.Eng. Dr. Eng., Karnowo, S.T., M. Eng. Samsudin Anis S.T., M.T., P.hD.

NIP. 197209101999031001 NIP. 197706062005011001 NIP. 197601012003121002

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik UNNES

Dr. Nur Qudus M.T

NIP. 196911301994031001

Page 4: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi ini, adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan

gelar akademik (sarjana, magister, dan/atau doktor), baik di Universitas

Negeri Semarang (UNNES) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri,

tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbing dan masukan Tim

Penguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis

atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas

dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama

pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini,

maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar

yang telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan

norma yang berlaku di perguruan tinggi ini.

Semarang, Februari 2019

Yang membuat pernyataan

Hilya Hamzah Raydina

NIM. 5212413044

Page 5: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

v

MOTTO

“Orang yang tinggi adab walaupun kekurangan ilmu masih lebih mulia dari pada

orang yang banyak ilmu tetapi kekurangan adab.”

(Habib Umar bin Hafiz)

“Lakukanlah kebaikan sekecil apapun, karena engkau tidak pernah tahu kebaikan

yang mana yang akan membawamu ke surga”

(Imam Hasan Al-Basri)

“Ilmu bukan sekedar dihafal, tapi ilmu adalah yang bermanfaat”

(Imam Syafi’i)

“Tidak ada balasan untuk kebaikan selain kebaikan (pula)”

(Quran 55 : 60)

Untuk Ayah, Ibu, Kakek, Nenek, adik-adik, tercinta.

Untuk Sahabat-Sahabatku yang kusayangi.

Page 6: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

vi

SARI

Hamzah, Hilya Raydina. 2019. RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR

DRONE”. Samsudin Anis S.T., M.T., Ph.D. Program Studi Teknik Mesin.

Drone merupakan wahana terbang yang mulai digunakan oleh publik

untuk kebutuhan dokumentasi dan hobby, namun keamanan penggunaan

drone dilingkungan wilayah terbang drone belum dapat dikatakan sempurna

karena rawannya kecelakaan dikarenakan sulitnya pengendalian terhadap

wahana dan perancangan wahana terbang tersebut. Tujuan dari penelitian ini

adalah untuk mengurangi resiko kecelakan pada lingkup wahana terbang dan

wahan terbang itu sendiri.

Metode yang digunakan adalah metode experimental. Drone yang

akan dirancang akan diberikan tiga jenis perlakuan. yang pertama merupakan

perlakuan terhadap jalur lintasan terbang yang akan dilalui drone tersebut

untuk mencari asumsi performanya, Drone tersebut akan melalui tiga jenis

jalur berbeda dengan panjang masing-masing titik 2,5 m. perlakuan yang

kedua adalah drone akan diterbangkan secara horizontal dari titik 0 sampai

dengan ketingiian tertentu dengan stabil dan diukur lama tempuh yang

dibutuhkan untuk mencapai ketinggian tersebut. Perlakuan yang ketiga

merupakan perlakuan yang diberikan pada drone saat pada ketinggian tertentu

lalu drone tersebut akan didekati halang rintang lalu respon keamanan dari

dron tersebutlah yang dibutuhkan.

Hasil penelitian menunjukan bahwa drone yang menggunakan sensor

jarak dapat menjaga keamanan wahana terbang tersebut dari halang rintang

yang muncul tiba-tiba. Stabilitas drone saat terbang hovering dan

pengendalian wahana tersebut pada saat maneuver lebih mudah dikendalikan

oleh pengguna. Performa drone yang telah dimodifikasi programnya saat

diterbangkan untuk melalui satu lintasan terbang memiliki waktu yang relatif

lebih konstan dibandingkan dengan wahana terbang yang programnya belum

dimodifikasi.

Kata kunci :Performa, stability, keamanan, program.

Page 7: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

vii

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang

judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone” Skripsi ini disusun sebagai salah satu

persyaratan meraih gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S1 Teknik Mesin

Universitas Negeri Semarang. Shalawat dan Salam disampaikan kepada Nabi

Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua mendapatkan safaat Nya di

yaumil akhir nanti, amin.

Penyelesaian karya tulis ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh

karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih serta

penghargaan kepada:

1. Prof. Dr Fathur Rokhman, M.hum, Rektor Universitas Negri Semarang atas

kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di

Universitas Negri Semarang.

2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik, Rusiyanto, S.Pd., M.T., Ketua

Jurusan Teknik Mesin, Samsudin Anis S.T., M.T., Ph.D., Koordinator

Program Studi Teknik Mesin S1 atas fasilitas yang disediakan bagi

mahasiswa

3. Samsudin Anis S.T., M.T., Ph.D., Pembimbing I yang penuh perhatian dan

atas perkenaan memberi bimbingan dan dapat dihubungi sewaktu-waktu

disertai kemudahan menunjukkan sumber-sumber yang relevan dengan

penulisan karya ini.

Page 8: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

viii

4. Widya Aryadi, S.T., M.Eng. dan Dr. Eng., Karnowo, S.T., M. Eng., Penguji I

dan II yang telah memberi masukan yang sangat berharga berupa, saran, ralat,

perbaikan, pertanyaan, komentar, tanggapan, menambah bobot dan kualitas

karya tulis ini.

5. Semua Dosen Jurusan Teknik Mesin FT. UNNES yang telah memberi bekal

pengetahuan yang berharga.

6. Berbagai Pihak yang telah memberi bantuan untuk karya tulis ini yang tidak

dapat disebutkan satu persatu.

Penulis berharap semoga Skripsi ini dapat bermanfaat untuk pelaksanaan

pembelajaran didunia pendidikan.

Semarang, Februari 2019

Penulis

Page 9: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

ix

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN PEMBIMBING ....................................................................... ii

PENGESAHAN .................................................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN .............................................................................. iv

MOTTO ................................................................................................................. v

SARI ...................................................................................................................... vi

PRAKATA ........................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

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

1.2 Identifikasi Masalah .................................................................................... 3

1.3 Pembatasan Masalah ................................................................................... 3

1.4 Rumusan Masalah ....................................................................................... 4

1.5 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 4

1.6 Manfaat Penelitian....................................................................................... 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ................................. 5

2.1 Kajian Pustaka ............................................................................................. 5

2.2 Landasan Teori ............................................................................................ 7

2.2.1 Drone ................................................................................................... 7

2.2.1.1 Motor Brushless ..................................................................... 10

2.2.1.2 Propeller ................................................................................. 11

2.2.1.3 Frame ..................................................................................... 13

2.2.1.4 Remote Control ....................................................................... 14

2.2.1.5 Flight Controller .................................................................... 15

2.2.1.6 Baterry Lithium Polymer ........................................................ 16

2.2.1.7 Electronic Speed Control ....................................................... 18

2.2.1.8 Gyroscope ............................................................................... 19

2.2.1.9 Microcontrol ........................................................................... 20

2.2.2 Sensor ................................................................................................ 21

BAB III Metode Penelitian ................................................................................. 23

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................................. 23

3.2 Desain Penelitian ........................................................................................ 23

3.2.1 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian. ........................................... 23

Page 10: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

x

3.2.2 Desain Program ................................................................................ 25

3.3 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................ 29

3.3.1 Alat penelitian ................................................................................... 29

3.3.2 Bahan penelitian ............................................................................... 31

3.4 Parameter Penelitian ................................................................................. 31

3.4.1 Variabel Bebas .................................................................................. 32

3.4.2 Variabel Terikat ............................................................................... 32

3.5 Teknik Pengumpulan Data ....................................................................... 32

3.5.1 Perancangan Program Drone ........................................................ 32

3.5.2 Pembuatan Drone ............................................................................. 33

3.5.3 Set Up Alat......................................................................................... 33

3.5.4 Pengambilan data ............................................................................. 33

3.6 Kalibrasi Instrumen .................................................................................. 35

3.6.1 Meteran ............................................................................................. 35

3.6.2 Accelerometer .................................................................................... 36

3.6.3 Compass calibration .......................................................................... 36

3.6.4 Radio Calibration .............................................................................. 37

3.6.5 ESC Calibration ................................................................................ 37

3.7 Teknik Analisis Data ................................................................................. 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 39

4.1 Perakitan Drone ......................................................................................... 39

4.2 Deskripsi data ............................................................................................ 43

4.3 Pembahasan Perangkat Keras.................................................................. 47

4.4 Pembahasan Program ............................................................................... 50

4.4.1 Program APM 2.6 ............................................................................ 50

4.4.2 Program Sensor ................................................................................ 56

4.5 Pembahasan ............................................................................................... 61

4.5.1 Pengujian Performa Drone ............................................................. 61

4.5.2 Pengujian Sensor Jarak ................................................................... 63

4.5.3 Pengujian Take-off ........................................................................... 64

BAB V KESIMPULAN ...................................................................................... 68

5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 68

5.2 Saran ........................................................................................................... 68

Lampiran ............................................................................................................. 72

Page 11: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Roll, Pitch, Yaw pada Quadcopter. ................................................. 7

Gambar 2.2 Arah Putaran Motor Pada Quadcopter. ........................................... 9

Gambar 2.3 Brushless motor LD Power. .......................................................... 11

Gambar 2.4 Propeller........................................................................................ 12

Gambar 2.5 Frame F450 Flame Wheel. ............................................................ 13

Gambar 2.6 Remot Flysky i-6. .......................................................................... 14

Gambar 2.7 APM 2.6. ....................................................................................... 16

Gambar 2.8 Li-Po Baterai. ................................................................................ 17

Gambar 2.9 Arduino Atmega............................................................................. 20

Gambar 2.10 Sensor Srf 05. ................................................................................ 22

Gambar 3. 1 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ............................................ 24

Gambar 3. 2 Diagram Balok Pengguna.............................................................. 25

Gambar 3. 3 Diagram Balok Remote to Motor. ................................................. 26

Gambar 3. 4 Diagram Balok Objeckt to Sensor. ................................................ 26

Gambar 3. 5 Diagram Alir Program Drone. ....................................................... 27

Gambar 3. 6 Diagram Alir Drone dengan perangkat ESC ................................. 28

Gambar 4.1 Perakitan arduino uno dan ultrasonic HC-srf04. .......................... 39

Gambar 4.2 Perakitan receiver dan APM. ....................................................... 40

Gambar 4.3 Perakitan motor. ........................................................................... 40

Gambar 4.4 Perakitan ESC. . ............................................................................ 41

Gambar 4.5 Pemasangan kabel motor dan ESC ke APM. ................................ 41

Gambar 4.6 Pemasangan telemetri. . ................................................................. 42

Gambar 4.7 Pemasangan GPS ke APM. . ......................................................... 42

Gambar 4.8 Pemasangan perangkat sensor ke APM. . ..................................... 43

Gambar 4.9 Jalur 1. ........................................................................................... 44

Gambar 4.10 Jalur 2. ........................................................................................... 45

Gambar 4.11 Jalur 3. ........................................................................................... 45

Gambar 4.12 Circuit diagram pada drone. .......................................................... 50

Gambar 4.13 Frame selction. .............................................................................. 51

Gambar 4.14 Accelerometer calibration. ............................................................ 51

Gambar 4.15 Compass calibration. .................................................................... 52

Gambar 4.16 Radio calibration. ......................................................................... 53

Gambar 4.17 Sensing modification menu............................................................ 54

Gambar 4.18 PID modification menu.................................................................. 55

Gambar 4.19 Grafik waktu tempuh yang dibutuhkan drone dengan program

default dan prorgam yang telah dimodifikasi. ............................... 62

Gambar 4.20 Grafik jumlah crash drone dengan program default dan modifikasi.

....................................................................................................... 63

Gambar 4.21 Grafik waktu tempuh yang dibutuhkan drone untuk mencapai

ketinggian tertentu tanpa ESC. ...................................................... 65

Page 12: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

xii

Gambar 4.22 Grafik waktu tempuh yang dibutuhkan drone untuk mencapai

ketinggian tertentu dengan ESC. ................................................... 66

Gambar 4.23 Grafik perbandingan rata-rata waktu tempuh untuk mencapai

ketinggian tertentu oleh drone dengan ESC dan drone tanpa ESC.

....................................................................................................... 67

Page 13: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Dinamika gerak Multirotor (Atmaja, 2017:9-10) ................................... 8

Tabel 3.1 Performa drone ...................................................................................... 34

Tabel 3.2 Sensor .................................................................................................... 34

Tabel 3.3 Take-off ................................................................................................. 35

Tabel 4.1 Data Penelitian Pada Performa Drone .................................................. 44

Tabel 4.2 Data Penelitian Pada Sensor ................................................................. 46

Tabel 4.3 Data Penelitian Take-Off ....................................................................... 47

Tabel 4.4 Reaksi Sensor Terhadap Rintangan. ..................................................... 64

Page 14: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Unmanned Aerial Vehicles (UAV) merupakan kendaran tanpa awak yang

dapat dikendalikan dan bertujuan untuk membantu manusia untuk menjalani tugas

yang sulit atau berbahaya. UAV mempunyai banyak bentuk dan salah satu

bentuknya adalah multirotor atau dapat disebut drone dengan baling-baling yang

berjumlah banyak. UAV memiliki kemampuan untuk terbang dan mendarat secara

vertical, serta dapat melakukan manuver yang sulit, salah satu manuver yang

terkenalnya adalah hovering (utomo. 2015: 57).

Pada saat ini multirotor dapat digunakan oleh banyak orang dari berbagai

kalangan dan umur sehingga multirotor dapat digunakan pada berbagai aspek

dimulai dari hobbi sampai dengan pekerjaan. Multirotor atau yang biasa kita kenal

dengan drone merupakan robot yang digunakan sebagai perantara yang dapat

menjalankan tugas fisik meliputi pengawasan atau tindakan yang terprogram,

ataupun dalam pengendalian manusia. Oleh karena itu penggunaan drone

dimasyarakat lebih diperuntukan pada pekerjaan yang sulit dijangkau dengan cost

yang relatif rendah namun praktis. Khususnya didalam dunia pengambilan gambar

dan pengawasan, drone menjadi solusi yang tepat untuk memperoleh data.

Dengan adanya drone pengambilan sudut dan arah gambar tidak lagi menjadi

hambatan namun drone tidak terlepas dari kekurangan. Drone merupakan

seperangkat alat mekanik yang dapat bekerja jika mendapat instruksi, sehingga

dapat kita artikan bahwa tindakan yang dilakukan oleh drone dapat terlaksana jika

sudah melalui suatu rangkaian pesan. Oleh karena itu tindakan yang dilakukan

Page 15: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

2

oleh drone terjadi karena adanya campur tangan program yang telah didefinisikan

untuk melakukan pengendalian. Maka dari itu drone mempunyai sifat yang relatif

sulit untuk dikendalikan jika tidak dibarengi dengan sistem kendali yang tertata

dan teratur. Pada zona inilah perlu adanya perhatian lebih. Tidak hanya sampai

pada sistem pengendalian saja tetapi keamanan pada drone menjadi faktor yang

harus dipertanyakan pula. Jika drone diterbangkan, pilot drone dapat

memerintahkan berbagai macam gerakan akrobatik, pada keadaan maneuvering

tersebutlah drone riskan terhadap keamanan dan keselamatan karena adanya

interaksi dengan lingkungan sekitar, tidak sedikit kegagalan tersebut berujung

pada kerusakan drone ataupun keselamatan manusia disekitarnya. Hal tersebut

dapat terjadi karena adanya kelalaian pada manusia dan kurangnya instalasi

perangkat keamanan pada drone. Dengan kemajuan teknologi semakin hari kian

cepat dibutuhkan bentuk pertangung jawaban yang dapat menyamakannya pula.

Multirotor mempunyai waktu guna yang relatif singkat. Oleh sebab itu penulis

bertujuan untuk merancang, membuat, dan memodifikasi satu perangkat

multirotor.

Adapun penelitian yang telah dilakukan agar kelemahan-kelemahan

multirotor tersebut dapat diatasi. “Quadcopter Dynamics, simulation, and

control” membahas mengenai dinamika pada quadcopter yang merupakan salah

satu bentuk dari multirotor dan sulit nya sistem kendali pada multirotor, dia

melakukan perancangan pada design quadcopter dan sistem kendalinya bisa

dibayangkan seberapa sulitnya mengendalikan 4 rotor menjadi satu kesatuan? dan

pengendalian pada rotor tersebut tidak akan mungkin dapat terjadi jika tidak

Page 16: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

3

dibantu oleh perangkat elektronik. Gibiansky menguji sistem kendali

rancangannya dengan simulasi numerical (Gibiansky, :).

Dalam perkembangan teknologi sistem kontrol sebagai salah satu alat

penunjang sangat besar kegunaanya. Kereta api, mesin industri, sistem drone dan

lainnya merupakan pemanfaatan sistem kontrol dalam teknologi. Banyak jenis

kontrol sesuai dengan kebutuhan dan kegunaan, penggunaan kontrol pada drone

harus tepat karena kontrol memegang semua kendali dari input sampai output.

Sama seperti penggunaan kontrol, dalam penggunaan sensor juga harus tepat

sesuai yang dibutuhkan seperti sensor barometer dan sensor jarak yang digunakan.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, ada beberapa permasalahan yang dapat

diangkat dalam penelitian antara lain:

a. Sistem pengendalian drone yang relatif sulit untuk digunakan.

b. Sistem kemanan pada drone yang relatif rendah.

c. Penggaruh design frame drone terhadap performanya.

d. Waktu penggunaan drone yang relatif singkat.

e. Pengaruh program terhadap kinerja drone.

1.3 Pembatasan Masalah

Agar penelitian pada judul ini tidak meluas penulis membatasi masalah dalam

perancangan ini antara lain:

a. Penggunaan mikrokontroler sebagai sistem pengendali pada drone.

b. Penggunaan ESC pada rotor.

c. Penggunan sensor sebagai sistem keamanan.

Page 17: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

4

1.4 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian kali ini adalah sebagai

berikut:

a. Bagaimana pengaruh program terhadap performa drone.

b. Bagaimana pengaruh ESC terhadap stabilitas drone.

c. Bagaimana pengaruh sensor terhadap keamanan pada drone.

1.5 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan dari penelitian yang akan

dilakukan adalah:

a. Menghasilkan drone yang aman untuk digunakan.

b. Mengetahui pengaruh ESC pada rotor drone.

c. Mengetahui pengaruh sensor terhadap faktor keamanan drone.

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah :

a. Memberikan pengetahuan tentang penggunaan mikrokontroler pada drone.

b. Memberi pengetahuan tentang salah satu teknologi yang dapat digunakan

dalam memodifikasi drone.

c. Memberikan informasi dan menambah ilmu pengetahuan tentang

pengembangan drone.

d. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi masukan bagi lembaga atau dosen

mengenai sistem pengendalian pada drone.

Page 18: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Beberapa penelitian yang telah dilakukan terkait multirotor adalah sebagai

berikut: (Ferguson et al, 2012:4) melakukan penelitian yang berjudul “ELEC 399

design project I final report Autonomous Quadcopter” mereka menggunakan

AVR Studio dan AVR Dude untuk mengkonfersi C File ke hex lalu mengunggah

hex file tersebut pada mikrokontroller. yang dimana program yang telah mereka

rancang dapat menerbangkan quadcopter mereka tanpa menggunakan remote

control.

“Rancang Bangun Sistem Kendali Quadrotor untuk kestimbangan posisi

dengan PID” (Hidayat, 2009:vi). Pada penelitian ini pembahasan dititik beratkan

pada sistem navigasi, pengendalian quadcopter dan pemodelan. Sistem

pergerakan sudut robot pada multirotor ini dikendalikan oleh PID (Proportional

Integral Derivative). Penulis tersebut memadukan 4 komponen pada sistem

navigasinya yaitu kompas digital, sensor gyroscope, sensor accelerometer, dan

Kalman filter yang berfungsi sebagai penghilang derau.

Peneltian tentang multirotor frame dilakukan oleh Allaka et al, (2013:483)

dengan judul “Modelling and Analysis of Multicopter Frame and Propeller”

baling-baling dirancang menggunakan airfoil S7075. Setelah itu dilakukan

analisis propeller dan frame menggunakan perangkat lunak Ansys workbench dan

hasil yang diperoleh yaitu aman karena masih dalam batas yang sudah ditentukan.

“Rancang Bangun Quadcopter untuk Pencarian Rute Optimum pada

Kebakaran Lahan Gambut Menggunakan Metode Partical Swarm optimization”

Page 19: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

6

merupakan penelitian yang dilakukan oleh (Anshori, 2016;xiv). Penelitian ini

ditujukan agar quadcopter dapat membantu mencari jalur tercepat dan terbaik

untuk melakukan pemadaman pada titik api pada kebakaran lahan gambut.

Quadcopter pada penelitian ini dilengkapi oleh microcontroller atmega328 yang

berfungi untuk melakukan input data pada GPS yang dimana data koordinat

tersebut diperoleh dari sensor suhu dan sensor gas.

Penelitian yang dilakukan oleh (Utama et al, 2013:45) dengan judul “Sistem

Kendali Holding Position Pada Quadcopter Berbasis Mikrokontroler Atmega

328p” antar muka penerima GPS dengan kontroler dilakukan dengan menambah

sebuah ATMega 328p sebagai pengkonversi data NMEA menjadi 12C

dikarenakan keterbatasan memori pada multiwifi ATMega 328p tetapi juga perlu

adanya tambahan fitur lain agar lebih baik.

Pada penelitian “Rancang Bangun Aquatic Quadcopter” yang dilakukan oleh

(Atmaja, 2017:i) menggunakan metode kontrol (PID) yang dapat mengontrol

sistem depth hold altitude dan sistem stabilizer. Nilai input yang didapat pada

sistem depth hold altitude pada drone berasal dari sensor tekanan dan sensor

IMU. Mikrokontroller yang digunakan sebagai penghubung sensor pada robot

adalah arduino mega.

Melihat dari pembahasan penelitian sebelumnya keterkaitan dalam penelitian

ini yaitu penambahan perangkat sensor dan mikrokontroler pada multirotor dan

adanya perancangan program pada drone. Dalam penelitian yang akan dilakukan

perangkat yang akan digunakan adalah perangkat yang dapat dibeli dipasaran

Indonesia.

Page 20: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

7

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Drone

Drone termasuk jenis UAV (unmanned aerial vehical) atau biasa disebut

pesawat tanpa awak yang biasa digunakan untuk keperluan militer, pemetaan, foto

atau sekedar hobi. Sampai saat ini UAV dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

fixed wing (pesawat model dengan sayap) dan multirotor (pesawat dengan motor

lebih dari satu) (Utomo, 2015:57). Drone termasuk jenis UAV multirotor karena

memiliki motor lebih dari satu. Drone termasuk salah satu rotor craft yang dapat

lepas landas / Take off dan mendarat / Landing secara Vertical yaitu tegak lurus

dengan bumi sehingga Drone dapat diterbangkan di wilayah yang sempit.

Gambar 2.1 Roll, Pitch, Yaw pada Quadcopter.

Gambar 2.1 menjelaskan pergerakan yang dilakukan drone dalam dunia

Aeromodeling, pergerakan tesebut lebih dikenal sebagai istilah roll (bergerak ke-

kanan dan kiri), pitch (bergerak maju dan mudur), dan yaw (berotasi kiri dan

kanan). Manuver yang dilakukan Multirotor lebih leluasa dibandingkan UAV

Page 21: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

8

(Unmanned Aerial Vehical) yang lain. Dengan mengubah besaran kecepatan

putaran pada motor tersebut, maka drone dapat melakukan yaw, pitch, atau roll.

Tabel 2.1 adalah 6 pergerakan dasar yang dilakukan drone, yaitu apabila

drone ingin berputar ke arah kanan atau ke kiri, mengarahkan nose ke atas atau ke

bawah dan condong ke arah kanan ataupun kiri maka perputaran baling-baling

pada motor disesuaikan. Ketika motor berputar ada yang berputar lebih kencang

dan ada juga motor yang berputar lebih lambat penyesuaian putaran yang

dilakukan oleh motor bertujuan agar drone dapat bergerak pada arah yang

dimaksud. Singkronisasi kecepatan putaran pada masing-masing motor

berpengaruh terhadap stabilitas pergerakan yang akan dilakukan drone.

Tabel 2.1 Dinamika gerak multirotor (Atmaja, 2017:9-10)

Gerak M1 M2 M3 M4

Roll right pelan Cepat Cepat pelan

Roll left cepat Pelan Pelan Cepat

Pitch up Cepat Pelan Cepat Pelan

Pitch down Pelan Cepat Pelan Cepat

Yaw CW pelan Pelan Cepat cepat

Yaw CCW cepat cepat Pelan pelan

Gambar 2.2 merupakan contoh dari letak motor pada frame drone dan arah

perputaran baling-baling pada masing-masing motor. Arah putaran pada masing-

masing motor bertujuan untuk menghilangkan effek dari gaya punting maka

perputaran yang dilakukan oleh tiap motor harus berbeda arah. Walaupun

demikian tujuan arah dari tiap baling-baling tetap sama yaitu menuju pada sisi

Page 22: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

9

dalam drone. Inward rotation pada propeller bertujuan agar terciptanya gaya

angkat.

Gambar 2.2 Arah putaran motor pada quadcopter.

Dengan melihat Tabel 2.1 maka dapat dipahami bahwa drone pada Gambar

2.2 dapat bergerak ke atas (pitch / Up) karena perputaran baling-baling pada

motor 1 dan 3 lebih kencang sedangkan pada motor 2 dan 4 perputaran baling-

baling lebih lambat sehingga sisi depan dapat terangkat. Begitu pula dengan

pergerakan pada arah lainnya, ada sisi yang berputar lebih kencang dan ada pula

sisi yang berputar lebih lambat.

Dalam melakukan perakitan Multirotor diperlukan beberapa komponen,

diantaranya adalah Motor Brushless, Propeller, Frame, Remote control, battery

Li-Po dan Microcontroller.

Page 23: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

10

2.2.1.1 Motor Brushless

Motor merupakan perangkat yang penting pada Multicopter yang

berfungsi sebagai penghasil daya angkat. Motor memiliki konsep dasar merubah

energi listrik menjadi energi mekanis berlandaskan faham elektromagnetik yaitu

memanfaatkan daya dorong dan tarik dari masing-masing kutub magnet.

Brushless DC merupakan motor sinkron dengan sebuah rangkaian

elektronika dan memiliki magnet permanen yang menggunakan sensor posisi

untuk mengendalikan arus armaturenya (Yudha dan Endryansyah, 2018:158).

Magnet menciptakan fluks pada rotor dan gulungan stator yang dialiri arus

menghasilkan kutub elektromagnetik. Sehingga rotor akan tertarik pada fase stator

yang telah dialiri arus. Ketika arus listrik dialirkan dengan urutan yang sesuai

pada fase stator maka medan putar pada stator dapat tercipta dan terjaga. Tindakan

rotor yang berputar karena mengejar kutub elektromagnet pada stator merupakan

gerakan fundamental yang dilakukan oleh motor magnet permanen sinkron

(Ashwini dan Apte, 2014:12).

Motor tipe seperti ini semakin banyak digunakan pada dunia industri

hingga aplikasi dalam rumah tangga karena memiliki tingkat efisiensi yang tinggi,

dan tidak menimbulkan polusi suara selain itu motor tipe ini tidak memerlukan

perawatan yang tinggi (Wahono dan Sutikno, 2016:69). Gambar 2.3 merupakan

motor brushless yang akan digunakan dalam penelitian ini. motor tersebut

memiliki rpm sebesar 7743 dengan catatan bahwa throttle 100 % .

Page 24: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

11

Gambar 2.3 Brushless motor LD power.

Motor brushless memiliki beberapa keuntungan dibandingkan motor yang

lain, yaitu (Zhao dan Yu, 2011:4):

a. Lebih kecil dan ringan.

b. Memiliki tanggapan dinamis yang tinggi.

c. Usia pakai lebih lama.

d. Speed range yang lebih tinggi.

e. Efisiensinya tinggi.

f. Suara operasional yang lebih rendah.

2.2.1.2 Propeller

Propeller adalah bagian dari mesin yang berfungsi menjadi alat penggerak

mekanik pada pesawat terbang, kapal laut, hover craft dan jenis lainnya (Utomo,

2015:59). Yang dimana daya angkat pada pesawat ini dapat terjadi dikarenakan

adanya rotasi dari motor. Lalu propeller yang terhubung pada motor ikut berotasi

sehingga gaya tersebut diubah menjadi daya angkat oleh propeller dikarenakan

bentuknya.

Page 25: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

12

Quadcopters memiliki empat set baling-baling untuk menghasilkan daya

angkat dan menimbulkan gerakan, untuk menyeimbangkan torsi yang dihasilkan

maka dua propeller memutar searah jarum jam dan dua lainnya berlawanan arah

jarum jam. Peningkatan daya dorong dapat dihasilkan dengan meningkatkan rpm

motor. Dengan demikian pada vertical take-off, lift dapat dihasilkan dengan

meningkatakan kecepatan putar secara perlahan. semakin tinggi kecepatan rotasi

pada propeller maka semakin besar gaya lift yang akan dihasilkan dan semakin

tinggi pula ketinggian yang dapat tercapai (McAndrew et al, 2018:51).

Propeller berperan sebagai sayap yang berputar dan menghasilkan gaya

yang dapat mengaplikasikan hukum gerak Newton dan prinsip Bernoulli. Di dunia

Aeronoutika kita mengenalnya dengan nama rotor wing. Dengan jumlah propeller

yang bervariasi dari 2, 3, 4, dan seterusnya.

Gambar 2.4 Propeller.

Gambar 2.4 merupaka contoh dari propeller yang sudut serangnya sudah

tetap atau tidak dapat diatur.

Saat ini ada 3 teori yang digunakan pada perancangan propeller, yaitu:

a. Vortex theory

Page 26: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

13

b. Blade element theory

c. Momentum theory

2.2.1.3 Frame

Frame pada Multicopter bersifat sebagai pemberi bentuk struktur fisik

pada keseluruhan aircraft dan pemberi bentuk visual. Frame merupakan suatu

rumah bagi keseluruhan perangkat dan tempat untuk meletakkan komponen lain

serta mengabungkan motor dengan komponen lainnya.

Frame tersebut harus cukup besar agar ke-empat propeller tidak saling

bertabrakan ketika melakukan rotasi. Tetapi frame pun tidak boleh terlalu besar

dan menjadi beban agar tidak memberatkan kerja motor.

Design frame yang bagus selain bentuk yang menarik adalah memiliki

struktur yang kuat dan ringan serta dapat melindungi komponen satu dengan

komponen lain dari bahaya crash dan memiliki sifat getar yang rendah. Gambar

2.5 merupakan contoh dari struktur frame drone yang memiliki empat lengan atau

dikenal sebagai quadcopter.

Gambar 2.5 Frame F450 flame wheel.

Page 27: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

14

2.2.1.4 Remote Control

Penggunaan peralatan elektronika dapat memberikan kemudahan pada

kegiatan manusia. Peralatan tersebut dituntut dapat bekerja secara efektif dan

efisien baik di rumah, ataupun di tempat kerja dan dapat dioperasikan jarak jauh

tanpa harus mendekati atau menyentuh peralatan tersebut (Saparno dan Santoso,

2008:35).

Remote control atau yang biasa disebut remot merupakan suatu alat

elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikan suatu wahana (yang memiliki

komponen elektronik) dari jarak jauh. wahana tersebut kemudian akan merespon

instruksi yang telah diterimanya. Maka pergerakan yang di-ingginkan pengguna

dapat dilakukan oleh wahana tersebut.

Gambar 2.6 Remot flysky i-6.

Kebanyakan remote berkomunikasi dengan perangkatnya dengan

memanfaatkan PPM (Pulse Position Modulation) atau PCM (Pulse Code

Modulation).

Page 28: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

15

Adapun fungsi dari remote controller untuk quadcopter yaitu:

a. On dan Off ( menghidupkan dan mematikan)

b. Menentukan arah dan manuver Multicopter

c. Mengatur kecepatan pada Multicopter

Ada dua jenis komponen yang harus diperhatikan pada sistem ini, yaitu:

1. Transmitter ( pengirim sinyal)

Alat ini berfungsi sebagai pengirim sinyal pada receiver.

2. Receiver (penerima sinyal)

Alat ini berfungsi sebagai penerima sinyal yang telah diberikan

transmitter yang dikendalikan oleh pilot.

Pada penelitian ini sinyal yang diterima oleh receiver dihubungkan dengan

perangkat mikrokontroller agar dapat digunakkan untuk mengatur gerakan

Multicopter. Gambar 2.6 merupakan remot kontrol yang memiliki beberapa

channel program yang dapat disesuakan dengan wahana yang dibutuhkan.

2.2.1.5 Flight Controller

Flight controller adalah otak didalam multicopter yang berfungsi untuk

mengolah data yang didapat dari berbagai jenis sensor pada multicopter yang

kemudian diolah dan dieksekusi dengan hasil output berupa pengendalian pada

masing-masing motor multicopter (Dryden dan Barbaccia, 2014:5). Gambar 2.7

merupakan APM yang tidak memiliki fitur kompas pesawat, maka APM ini

merupakan APM yang cocok digunakan untuk percobaan atau penelitian

dibandingkan dengan generasi APM sebelumnya. Instrumen ini memberikan

kemudahan bagi pengguna untuk melakukan modifikasi pada program drone.

Page 29: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

16

Gambar 2.7 APM 2.6.

2.2.1.6 Baterry Lithium Polymer

Baterai Li-Po merupakan baterai yang dianggap canggih dan terdepan

pada saat ini. ada dua jenis tipe baterai li-po yaitu tipe regular dan tipe remot

kontrol (RC). Baterai li-po regular merupakan baterai yang sering ditemukan pada

telfon genggam dan kamera baterai ini memiliki karateristik aman untuk

digunakan. Berbeda dengan baterai tipe remot kontrol, yang memiliki karaktristik

yang lebih riskan, karena baterai ini dirancang agar tidak pernah cut-off yang

menyebabkan kerusakan pada baterai sehingga wahana terbang tersebut tidak

akan jatuh dari langit. Baterai tipe RC ini memiliki Keunggulan pada rasio Power

to Weight nya. Harga baterai tipe seperti ini lebih murah dibandingkan tipe baterai

regular karena baterai li-po bertipe RC tidak memiliki pelindung sirkuit. (Ada

2016;12). Gambar 2.8 merupakan contoh dari jenis baterai lithium polymer atau

Li-Po battery yang memiliki daya 2200 mAh.

Page 30: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

17

Gambar 2.8 Li-Po baterai.

Baterai Li-Po merupakan baterai yang sering digunakan pada perangkat

elektronik. Seperti baterai pada umumnya maka baterai li-po memiliki kelebihan

dan kekurangan. Baterai li-po memiliki dua keunggulan yang dapat ditawarkan.

Pertama keunggulan dari baterai ini adalah memiliki kapasitas yang lebih besar

dibandingkan jenis baterai lainnya sehingga dapat menampung energy lebih besar,

kedua memiliki berat yang lebih ringan dan dapat dibuat dengan berbagai bentuk

dan ukuran. Kekurangan dari baterai li-po ada 3, yang pertama baterai ini

memiliki sifat yang sensitive dan sifat kimiawi dari baterai ini dapat menyebabkan

ledakan jika terganggu, kedua memiliki usia penggunaan yang lebih pendek

dibandingkan jenis baterai yang lain, dan yang ketiga baterai li-po membutuhkan

perhatian lebih pada cara Perawatannya. dan Jika tidak diperlakukan dengan tepat

maka dapat mudah rusak. Jika baterai li-po overcharge, ditusuk atau bocor maka

riskan untuk meledak. (B Schneider,;1).

Page 31: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

18

Cara merawat baterai Li- Po (Schneider,;3). adalah sebagai berikut :

1. Charge

Pertama jangan mengisi ulang baterai melebihi nilai voltase maksimumnya, kedua

baterai li-po harus diisi ulang oleh charger yang diperuntukan baterai li-po.

2. Overdischarge.

Jangan memaksa menggunakan baterai di bawah Voltase minimum dari baterai li-

po tersebut.

3. Penyimpanan Baterai.

Jangan simpan baterai Li-Po di dalam suhu ruangan yang panas. Dapat

menyebabkan kehilangan arus dan penggembungan baterai.

2.2.1.7 Electronic Speed Control

ESC bertanggungjawab untuk mengendalikan tenaga output dan kecepatan

rotasi motor dalam bentuk respon dari perintah throttle yang diberikan oleh

pengguna (Gong dan Verstraete. 2017:1). ESC bekerja secara cepat untuk

menghidupkan atau mematikan pulse ke motor, sehingga respon kendali motor

cepat. Menurut (Tefay et al, 2011: 3-4) Pada ESC ada dua hal yang harus kita

perhatikan yaitu:

1. Commutation Controller

commutation controller merupakan komponen yang paling kompleks pada

ESC. Yang berfungsi untuk memastikan bahwa arus pada fasa stator menerapkan

torque pada rotor hanya satu arah. Pola commutation yang digunakan

mengharuskan bahwa arus dan bentuk gelombang pada ESC harus sama .

Page 32: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

19

2. Speed controller

commutation controller menangani ke kompleksan dalam mengunci atau

menyamakan rotor dengan pola dari commutation. Berbeda dengan Speed

controller yang berfungsi untuk modulating jumlah torque yang diterapkan pada

rotor. Ini dapat terlaksana dengan merubah siklus kerja PWM (PowerWidth

Modulating) dengan aliran arus yang terlibat pada fasa stator. Ketika jumlah arus

ditingkatkan maka rotor akan berputar kencang dan jika jumlah arus dikurangi

maka rotor akan mengurangi kecepatan putarnya.

Maka motor dapat melakukan pengereman secara spontan dan motor dapat

menyala dengan halus sehingga drone dapat melakukan vertical take-off secara

perlahan.

2.2.1.8 Gyroscope

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) gyroscope merupakan

alat dengan bentuk seperti cakram dan memiliki sumbu yang berputar diantara dua

penopang, jika tidak ada pengaruh kekuatan dari luar maka posisinya akan tetap.

Alat ini digunakan untuk mengukur orientasi berdasarkan prinsip momentum sudu

(Rif’an, et al, 2012:177).

Gyroscope merupakan suatu alat elektronik yang berfungsi untuk

mengukur kecepatan sudut dengan satuan (°/s) yang dialami oleh suatu benda

pada pitch, roll dan yaw. Sehingga dengan memanfaatkan data kecepatan sudut

tersebut dapat diketahui sudut kemiringan suatu benda.

Fungsi gyroscope adalah untuk mendeteksi gerakan rotasi penuh terhadap

garis permukaan bumi. tidak hanya sampai situ gyroscope memiliki jangkauan

Page 33: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

20

yang lebih besar karena bias mendeteksi kemiringan atau kecondongan hingga

terjadi rotasi. Untuk robot terbang dan bawah air gyroscope ini sangat vital.

2.2.1.9 Microcontrol

Kontroler merupakan pusat proses dari sistem wahana terbang yang

memproses sensor dan menjadikannya output yang dapat berupa data serial

maupun sinyal PWM (Pulse Width Modulation). yang digunakan untuk

mengendalikan drone (Utama, 2013:41). Mikrokontroler adalah piranti elektronik

IC yang memiliki kemampuan memanipulasi data berdasarkan suatu program

yang dibuat oleh programmer. Gambar 2.9 merupakan Mikrokontroler Arduino

Atmega yang memiliki kesamaan dengan Arduino Uno, yang sama-sama

menggunakan USB type A ke B untuk pemogramannya. Namun Arduino Mega

memiliki Chip yang lebih tinggi spesifikasinya.

Gambar 2.9 Arduino Atmega.

Dalam memilih mikrokontroler yang akan digunakan, maka ada beberapa

hal yang mesti dipertimbangkan terlebih dahulu. Apakah mikrokontroler tersebut

sesuai dengan keperluan dan kebutuhan yang diinginkan, ataupun spesifikasi yang

dimiliki oleh mikrokontroler tersebut menjadi tolak ukur. seperti bit, pemroses

Page 34: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

21

video, kemampuan komunikasi serial dan sebagainya. Tipe Algoritma kontroler

yang paling populer adalah Algoritma PID (Proportional Integral Derivative)

merupakan sebuah sistem control yang memiliki 3 buah kontroler yaitu P, I, dan

D. tujuan dari penggabungan ini adalah untuk memperbaiki kinerja sistem agar

saling melengkapi dan menutupi dengan kelemahan dan kelebihan masing-masing

(Utomo, 2015:57).

Arduino merupakan salah satu platform elektronik yang open source

sehingga Pencarian akan sistem ini dan pembelajaran akan penggunaan Arduino

tidaklah sulit.

2.2.2 Sensor

Sensor Merupakan suatu alat elektronik yang memiliki banyak jenis

pemanfaatannya. Dimulai dari sensor jarak hingga sensor metal. Kebutuhan akan

implementasi sensor saat ini semakin meningkat tiap tahunnya. sensor dapat

digunakan pada berbagai macam perangkat sesuai dengan kebutuhan yang akan

digunakan. Contoh adalah sensor barometer atau sensor tekanan udara yang

diaplikasikan untuk mengetahui ketinggian pesawat dari permukaan tanah

(Utama, 2013:37).

Fungsi dari sensor ultrasonic yaitu sebagai pendeteksi benda yang terkena

gelombang udara yang dihasilkan oleh alat tersebut. dengan kemampuannya untuk

menghantarkan gelombang udara maka sensor ini dapat membaca jarak antara

sensor dengan benda yang terkena gelombang tersebut. Maka dimungkinkan

penggunaan sensor tersebut sebagai pengukur jarak benda dengan quadcopter

dengan pemanfaatan sensor ultrasonik (Hani, 2010;120). Gambar 2.10 merupakan

Page 35: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

22

sensor HC-srf04 dengan kemampuan mendeteksi benda dengan jarak maximal

300 cm.

Gambar 2.10 Sensor Srf 05.

Page 36: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

68

BAB V

PENUTUPAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan analisis yang telah dilakukan pada penelitian

“Rancang Bangun Self-Awear Drone”. Maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Rancangan program yang di-implementasikan dalam penelitian ini dapat

mempengaruhi performa drone. Dari hasil uji coba yang dilakukan

menunjukan bahwa program yang dibuat dapat berhasil dijalankan walaupun

ketidaksempurnaan akan respon yang diinginkan pada wahana terbang selama

pengujian berlangsung tetap ada. Program drone dapat melalui berbagai

Treatment uji yang diberikan dalam penelitian ini.

2. Hasil yang diperoleh dari pengujian tersebut menunjukan bahwa ESC

mempengaruhi tingkat kestabilan drone. Dengan menjaga kecepatan putar

pada masing-masing rotor maka drone lebih mudah untuk dikendalikan.

3. Sensor jarak pada penelitian ini mempengaruhi tingkat keamanan terbang

drone yang tinggi. Sehingga tingkat terjadinya tabrakan dengan benda diam

ataupun yang bergerak menuju drone dikarenakan human error

terminimalisir.

5.2 Saran

Dari penelitian yang telah dilakukan ada beberapa hal yang harus dicermati

dan diperbaiki serta dikembangkan maka saran yang dapat penulis berikan adalah

sebagai berikut.

1. Menggunakan metode perancangan yang sesuai dengan kebutuhan agar dapat

mengurangi biaya penelitian dan mempercepat lama waktu penelitian.

Page 37: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

69

2. Menggunakan sensor yang memiliki tingkat sensitifitas tinggi dan qualitas

yang bagus agar tidak cepat rusak.

3. Penambahan sensor inframerah agar dapat melakukan pembidikan rintangan

lebih tepat.

4. Penggunaaan laptop yang memiliki spesifikasi yang tinggi lebih baik. Agar

dapat menginstruksikan drone tanpa remot kontroler.

Setelah melakukan penelitian, maka penulis berharap bahwa kedepan akan

muncul penelitian-penelitian yang dapat menyempurnakan dan mengembangkan

dari penelitian yang telah kami lakukan. Maka ada beberapa saran judul

penelitian.

1. Rancang Bangun Drone dengan Mode Terbang dan Mode Bawah Air.

2. Penerapan “Lock-on System” pada drone.

3. Perancangan “Gimbal System 360°”.

4. Rancang Bangun “Spyder Leg Landing Gear”.

Page 38: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

70

DAFTAR PUSTAKA

Rizky, M., M. Komarudin., dan A. Trisanto. 2013. Sistem Kendali Holding

Position pada Quadcopter Berbasis Mikrokontroler Atmega 328p. Jurnal

Rekayasa dan Teknologi Elektro. 7 (1): 35-46.

Fachrudin I., M. Rivai., dan R. Dikairono. 2016. Pemetaan Distribusi Gas Polutan

Menggunakan Quadcopter Berbasis Autonomous Waypoint Navigation.

JURNAL TEKNIK ITS. 5 (2): A154-A159.

Anshori, S. 2016. Rancang Bangun Quadcopter Untuk Pencarian Rute Optimum

Pada Kebakaran Lahan Gambut Menggunakan Metode Particle Swarm

Optimization. Skripsi. Universitas Islam Maulana Malik Ibrahim,

Malang.

Anugerah, R. 2016. Flight Controller pada Sistem Quadcopter Menggunakan

Sensor IMU (Inertial Measurment Unit) Berbasis Mikrokontroller

ATMEGA 2560. Tugas Akhir. Universitas Sanata Dharma. Yogyakarta.

Trisma, A. 2017. Rancang Bangun Aquatic Drone. Tugas Akhir. Institut

Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

Hoang, M., dan T. wai. 2013. Design, Implementationy, and Testing of a UAV

Quadcopter. Final Repor. University Of Manitoba. Manitoba.

Hidayat, N. 2009. Rancang Bangun Sistem Kendali Quadcopter Untuk

Kesetimbangan Posisi Dengan PID. Skripsi. Universitas Indonesia,

Depok.

Ferguson, J., T. Coulthard., dan E. Schastlivenko. 2012. Autonomous

Quadcopter. Final Report. University of Victoria. Australia.

Zhao, J., dan Y. Yu. 2011. Brushless DC Motor Fundamentals Application Note.

MPS The Future of Analog IC Teknologi AN047: 4.

Yudha, F. P. 2018. Rancang Bangun Pengendalian Kecepatan Brushless Dc Motor

Tipe A2212/10t 1400 Kv Menggunakan Kontroler PID Berbasis

Labview. Jurusan Teknik Elektro UNESA. 7 (3): 157-166.

Wahono, T., dan T. Sutikno. 2016. Skema Pengendali Motor BLDC Tanpa Sensor

Posisi Rotor dengan Metode Deteksi Back EMF Berbasis Mikrokontroler

Arduino. Jurnal Ilmu Teknik Elektro Komputer dan Informatika (JITEKI)

2 (2): 69-73.

Page 39: RANCANG BANGUN “SELF-AWEAR DRONE”lib.unnes.ac.id/35503/1/5212413044_Optimized.pdf · 2020. 4. 1. · iii PENGESAHAN Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Self-Awear Drone”

71

Jati, B. U. 2015. Rancang Bangun UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Model

Quadcopter Dengan Menggunakan Algoritma Proportional Integral

Derivative. e-Proceeding of Applied Science 1(1): 57-73.

Ashwini, M. W., dan A. A. Apte. 2014. Development of Brushless DC Motor

Drive. IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering (IOSR-

JEEE): 12-18.

Zeeshan, M. A., S. Khan., N. Mohan., dan P, Mandape. 2014. Aerodynamics.

IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE): 64-

67.

Ian, R. McAndrew., E. Navarro., dan K. Witcher. 2018. Propeller Design

Requirements for Quadcopters Utilizing Variable Pitch Propellers.

International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing. 6 (1):

51-56.

Saparno, A., dan G. Santoso. 2008. PENGENDALIAN JARAK JAUH

PERANGKAT ELEKTRONIK DENGAN GELOMBANG RADIO.

Jurnal Teknologi. 1(1): 35-43.

Gong, A., dan D. Verstraete. 2017. Experimental Testing of Electronic Speed

Controllers for UAVs. American Institute of Aeronautics and

Astronautics.: 1-10.

Tefay, B., B. Eizad., P. Crosthwaite., S. Singh., dan A. Postula. 2011. Design of

an Integrated Electronic Speed Controller for Compact Robotic Vehicles.

Proceedings of Australasian Conference on Robotics and Automation.: 1-

8.

Budiarso, Z., dan A. Prihandono. 2015. Implementasi Sensor Ultrasonik Untuk

Mengukur Panjang Gelombang Suara Berbasis Mikrokontroler. Jurnal

Teknologi Informasi DINAMIK. : 20 (2): 171-177.

Rif’an, M., W. Djuriatno., N. Sulistiyanto., P. Swindarto., M. Aswin., dan V.

Nurdinawati. 2012. Pemanfaatan 3 axis Gyroscope L3G4200D untuk

pengukuran Sudut Muatan Roket. Jurnal EECCIS. 6 (2): 177-182.