OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA KAPAL SELAM
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Salah satu alutsista laut yang strategis dan sarat dengan muatan teknologi
tinggi, serta mempunyai efek psikologis yang tinggi terhadap lawan adalah kapal
selam. Telah diketahui, bahwa selama ini pengadaan alutsista kapal selam
dilakukan dengan cara membeli langsung dari luar negeri. Sejak tahun 2007
bersama Dinas Penelitian dan Pengembangan TNI-AL, pemerintah Indonesia
melakukan penelitian tentang kapal selam di Unit Pelaksana Teknis Balai
Pengkajian dan Penelitian Hidrodinamika (UPT. BPPH), sayang program tersebut
sempat terhenti selama 2 tahun karena adanya krisis ekonomi pada tahun 2008.
Dengan dukungan Kementerian Riset dan Teknologi dan Kementerian
Pertahanan, maka tahun 2010 penelitian dimulai kembali.
Pada awal 2014 pemerintah menjalin kerja sama dengan Korea Selatan,
yaitu pembelian 3 buah kapal selam untuk menambah kekuatan pertahanan
nasional. Sejalan dengan program Komite Kebijakan Industri Pertahanan yang
Undang-Undang baru saja disahkan oleh DPR tahun 2012 lalu, maka proses
pembelian 3 buah kapal selam di Korea Selatan harus diiringi dengan proses
Transfer of Technology (TOT) dengan PT. PAL Indonesia. Nantinya kedepan PT.
PAL akan mampu membuat sendiri kapal selam made in Indonesia.
Wilayah Indonesia yang berupa laut sebagian besar bersifat perairan
litoral. Bahkan 50% lebih laut Indonesia mempunyai kedalaman rata-rata di
bawah 100 m. Dengan sifat perairan seperti itu maka kapal selam yang cocok
untuk wilayah Indonesia adalah kapal selam berukuran kecil, dengan tujuan agar
sulit dideteksi saat melakukan tugas-tugas khusus. Tidak seperti kapal biasa,
sebuah kapal selam bisa mengatur gaya apungnya, sehingga bisa membuatnya
tenggelam dan muncul ke permukaan sesuai keperluan. Untuk mengatur gaya
apungnya, kapal selam memiliki tangki-tangki pemberat dan tangki-tangki
pelengkap atau penyeimbang yang bisa diisi dengan air maupun dengan udara.
1
Dari penjabaran di atas dapat di ambil kesimpulan betapa pentingnya
teknologi maritime saat ini. Sehingga pada kesempatan ini penulis mengangkat
tema tugas akhir mengenai prototipe kapal selam (submarine).
Sebuah kapal selam terdiri dari 3 bagian yaitu bagian belakang, depan dan
tengah. Pada bagian depan kapal selam terdapat ruang istirahat, bagasi komando
pengendali, ruang antena, torpedo, lambung, kubah hidung, dan bola sonar. Pada
bagian ruang tengah terdiri ruang mesin, dan kemudi. Adapun pada bagian
belakang kapal selam terdiri dari ruangan tangki ballast (tangki trim), baling –
baling (propeller), dan hydroplane. Hydroplane adalah perangkat-perangkat yang
bisa bergerak berbentuk sayap pendek di bagian buritan kapal selam untuk
membantu mengatur arah penyelaman. ketika kapal ingin menyelam, sudut depan
hydroplane ini diarahkan menukik kedepan, dirubah secara perlahan lahan hingga
kapal selam sampai pada posisi kedalaman yang diinginkan setelah itu hydroplane
diposisikan seperti semula. Untuk menjaga kapal selam pada suatu tingkat
kedalaman, kapal selam menjaga keseimbangan antara udara dan air di dalam
tanki penyeimbang sehingga massa jenis keseluruhannya sama besar dengan
massa jenis air di sekelilingnya (gaya apung netral).
Kapal selam bisa dikemudikan di dalam air dengan menggunakan kemudi
ekor untuk berbelok ke kanan atau ke kiri dan dengan hydroplane untuk mengatur
arah depan-belakang kapal untuk tenggelam maupun untuk muncul ke permukaan.
Berdasarkan uraian diatas, pada tugas akhir ini akan di fokuskan dalam
pembahasan otomatisasi sistem arah kemudi pada kapal selam, yang mana sistem
disini sudah termasuk diantaranya hydroplane, kemudi ekor, dan juga propeller
sebagai pendorong kapal selam untuk bergerak. Sistem ini akan dirancang secara
otomatis dengan menggunakan Arduino Uno.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasar uraian di atas masalah yang timbul dari tugas akhir ini adalah,
1. Bagaimana cara membuat kapal selam agar dapat bermanuver secara
otomatis ?
2. Bagaimana mengatur kemiringan sudut hydroplane yang sesuai pada
pergerakan manuver kapal selam ?
2
1.3
Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula,
dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.
Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut,
1. Ruang lingkup pembahasan dari tugas akhir ini diarahkan pada sistem
kerja dari hydroplane, kemudi ekor, dan propeller
2. Bagian-bagian kapal selam yang lain, contohnya seperti sistem navigasi
dan cara tenggelam maupun terapungnya kapal selam, walaupun
mempengaruhi pergerakan hydroplane tidak akan di bahas lebih jauh pada
tugas akhir ini.
3. Kapal selam yang dibuat berupa prototype yang memiliki dimensi 130 cm
x 23 cm x 23 cm.
4. Ujicoba akan dilakukan pada kolam renang dengan menggunakan air
tawar, bukan dengan air laut.
1.4
Maksud dan Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Membuat kapal selam agar dapat bermanuver secara otomatis.
2. Mengatur kemiringan sudut hydroplane yang sesuai pada pergerakan
manuver kapal selam
1.5
Metodologi
1. Studi Literatur
Yaitu melakukan pengkajian berdasarkan data – data yang didapat dari
perpustakaan atau sumber lainnya yang berupa buku, internet, ataupun dari
buku laporan penelitian.
2. Studi Lapang
Yaitu memperoleh data dengan cara langsung dalam analisis dan
simulasi pada pemodelan sistem.
3
3. Perancangan sistem.
a)
Perancangan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu:
1. Perancangan mikrokontroller sebagai pengontrol utama sistem
yang akan digunakan.
2. Perancangan desain mekanik hydroplane dan kemudi ekor yang
akan digerakkan dengan motor direct current (DC) dan motor
servo.
b)
Pembuatan sistem dalam tugas akhir ini meliputi:
1. Pembuatan hardware yang meliputi dari mikrokontroller dan
mekanik kapal selam.
2. Perencanaan software yang digunakan untuk mengontrol kapal
selam.
c)
Pengujian sistem ini meliputi:
1. Pengujian rangkaian minimum sistem yang digunakan dalam hal
ini menggunakan Arduino Uno.
2. Pengujian
setelah
bagian
pengontrol
dan
yang dikontrol
digabungkan.
1.6
Sistematika Penulisan
Sistematika pembahasan pada tugas akhir “Otomatisasi Sistem Arah
Kemudi pada Kapal Selam” adalah sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan
Pada Bab I ini akan menguraikan secara garis besar terhadap
permasalahan yang terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan, metodologi pembahasan, sistematika pembahasan.
BAB II Landasan Teori
Pada Bab II ini akan memaparkan teori yang mendasari penyusunan
tugas akhir ini.
4
BAB III Perancangan dan Pembuatan Sistem
Pada Bab III ini akan membahas tentang perancangan sistem
otomatisasi arah kemudi kapal selam serta motor penggeraknya.
BAB IV Implementasi dan Pengujian
Pada Bab IV ini akan membahas tentang hasil pengujian kapal selam
yang telah dirancang sebelumnya di Bab III. Pengujian ini berupa respon
motor terhadap pergerakan kapal selam berdasarkan sensor-sensor yang telah
di gunakan.
BAB V Penutup
Pada Bab V ini berisikan kesimpulan dari penyusunan tugas akhir dan
saran untuk pengembangan selanjutnya.
5
OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA
KAPAL SELAM
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
YUDI PRANA PUTERA
201010130311001
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
LEMBAR PENGESAHAN
OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA KAPAL
SELAM
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
Yudi Prana Putera
NIM. 201010130311001
Tanggal Ujian
:
4 Mei 2015
Periode Wisuda
:
30 Mei 2015
Disetujui oleh :
1. Pembimbing I
M. Chasrun Hasani, ST., MT.
NIDN: 0007086808
…………………...
2. Pembimbing II
Drs. Budhi Priyanto, M.Si
NIDN: 0026106701
…………………...
3. Penguji I
Ir. Nur Kasan, MT
NIDN. 0707106301
…………………...
4. Penguji II
Ilham Pakaya, ST
NIDN. 0717018801
…………………...
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Nur Alif Mardiyah, Ir.,MTii
NIDN : 0718036502
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nyalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi
Muhammad SAW yang telah membimbing kita. Tugas Akhir ini merupakan salah
satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Malang.
Tugas Akhir yang disusun oleh penulis berjudul
“OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA KAPAL SELAM”.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti
mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaaat bagi
perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 29 April 2015
penulis
Yudi Prana Putera
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i
LEMBAR PERSETUJUAN. ............................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN. ............................................................ iv
ABSTRAKSI. ..................................................................................................... v
ABSTRACT. ..................................................................................................... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................... viii
DAFTAR ISI ................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ........................................................................... 3
1.4. Maksud dan Tujuan Penelitian ...................................................... 3
1.5. Metodologi.................................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Kapal Selam .................................................................................. 6
2.1.1 Pengertian Kapal Selam ....................................................... 6
2.1.2 Hydroplane Kapal Selam ...................................................... 6
2.1.3 Kemudi Ekor Kapal Selam ................................................... 8
2.1.4 Propeller .............................................................................. 8
2.2. Arduino ......................................................................................... 9
2.2.1 Pengertian Arduino ............................................................... 9
2.2.2 Arduino UNO ....................................................................... 9
2.2.3 Memory.............................................................................. 11
2.2.4 Input dan Output................................................................. 11
2.2.5 Komunikasi Serial .............................................................. 12
2.3. Motor DC.................................................................................... 13
2.3.1 Pengertian Motor DC ......................................................... 13
2.3.2 Prinsip Kerja Motor DC ..................................................... 13
2.3.3 Jenis-jenis Motor DC ......................................................... 14
2.4 Motor Servo ................................................................................ 15
2.5 Driver Motor ............................................................................... 16
2.6 Sensor Light Dependent Resistor (LDR)..................................... 17
2.6.1 Prinsip Kerja LDR .............................................................. 18
2.6.2 Karakteristik LDR .............................................................. 19
2.7 Kapal Selam ................................................................................ 19
2.7.1 Komponen Sistem Pembentuk Kapal Selam ....................... 20
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Instrument Mekanik .................................................................... 24
3.1.1 Desain Kapal Selam ........................................................... 24
3.1.2 Pembuatan Kapal Selam ..................................................... 27
3.1.3 Pembuatan Hydroplane dan Kemudi Ekor .......................... 28
3.2. Instrument Elektronik .................................................................. 29
3.2.1 Sistem Penggerak Hydroplane ............................................ 30
3.2.2 Sistem Penggerak Kemudi Ekor ......................................... 31
3.2.3 Sistem Penggerak Propeller................................................ 31
3.2.4 Perhitungan Rb (R1 dan R2) Pada Driver DC .................... 32
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1. Hasil Pembuatan Mekanik Arah Kemudi Ekor ............................ 34
4.2. Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah Kemudi ............... 35
4.2.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 36
4.2.2 Hasil Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah
Kemudi .................................................................................... 36
4.3. Pengujian Pembacaan ADC pada LDR Sebagai Data Masukan
Arah Kemudi Ekor ...................................................................... 37
4.3.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 38
4.3.2 Hasil Pengujian Pembacaan ADC pada LDR sebagai
data masukan arah kemudi ekor........................................................ 38
4.4 Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam ................................. 40
4.4.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 40
4.4.2 Hasil Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam ............... 40
4.5 Pengujian Driver Motor DC ........................................................ 41
4.5.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 41
4.5.2 Hasil Pengujian Driver Motor DC ........................................... 41
4.6 Pengujian Kecepatan Motor DC .................................................. 42
4.6.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 42
4.6.2 Hasil Pengujian Kecepatan Motor DC..................................... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan............................................................................... 44
5.2. Saran ........................................................................................ 44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Sudut Hydroplane Selama Penyelaman .......................................... 7
Gambar 2.2
Berbagai Macam Jenis Hydroplane Belakang................................ 7
Gambar 2.3
Arduino Uno tampak atas............................................................. 10
Gambar 2.4
Arduino Uno tampak bawah......................................................... 10
Gambar 2.5
Motor Servo................................................................................. 15
Gambar 2.6
Skema Sederhana H-Bridge ......................................................... 16
Gambar 2.7
LDR (Light Dependent Resistor ) ..................................................... 18
Gambar 2.8
Karakteristik LDR (Light Dependent Resistor ) ................................ 19
Gambar 2.9
Komponen – komponen kapal selam ........................................... 23
Gambar 3.1
Desain Prothotype Kapal Selam .................................................. 25
Gambar 3.2
Prothotype Kapal Selam Tampak Samping .................................. 25
Gambar 3.3
Prothotype Kapal Selam Tampak Atas ........................................ 25
Gambar 3.4
Dimensi dan Tata Letak Komponen ............................................ 26
Gambar 3.5
Resin merah ................................................................................ 27
Gambar 3.6
Matt atau serat fiber .................................................................... 27
Gambar 3.7
Hasil Pembuatan Badan Kapal Menggunakan Serat Fiber............ 28
Gambar 3.8
Hasil Pembuatan Kapal Setelah di Dempul.................................. 28
Gambar 3.9
Hydroplane dan Kemudi Ekor ..................................................... 29
Gambar 3.10 Diagram Blok Sistem Keseluruhan .............................................. 30
Gambar 3.11 Diagram Blok Sistem Penggerak Hydroplane.............................. 30
Gambar 3.12 Diagram Blok Sistem Penggerak Kemudi Ekor ........................... 31
Gambar 3.13 Diagram Blok Sistem Penggerak Propeller ................................. 31
Gambar 3.14 Rangkaian Elektronik Driver Motor DC ...................................... 32
Gambar 4.1
Sistem Penggerak Kemudi Ekor dan Hydroplane Tampak Atas... 34
Gambar 4.2
Sistem Penggerak Kemudi Ekor dan Hydroplane ........................ 34
Gambar 4.3
Sistem Penggerak Arah Kemudi Ekor ......................................... 35
Gambar 4.4
Arah Kemudi dan Pembacaan ADC ............................................ 39
Gambar 4.5
Arah Kemudi Kanan dan Pembacaan ADC ................................. 39
Gambar 4.6
Arah Kemudi Kiri dan Pembacaan ADC ..................................... 39
Gambar 4.7
Pengukuran RPM Pada Tachometer Saat Motor Putar Kanan ...... 43
Gambar 4.8
Pengukuran RPM Pada Tachometer Saat Motor Putar Kiri .......... 43
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi tentang arduino uno .......................................................... 10
Tabel 2.2 Pengoperasian H-Bridge .................................................................... 17
Tabel 3.1 Dimensi Hasil Pembuatan Hydroplane dan Kemudi Ekor .................. 29
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah Kemudi ............. 36
Tabel 4.2 Pengujian Pembacaan ADC Pada LDR Sebagai Data Masukan Arah
Kemudi Ekor ..................................................................................... 38
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam .......................... 40
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Driver Motor DC ...................................................... 41
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kecepatan Motor DC ................................................ 42
DAFTAR PUSTAKA
Bernard & Graefe Verlag, 2000. Submarine Design. Austria : Wiener
Verlag.
Bishop, O. 2004, Dasar-dasar Elektronika, Penerbit, PT. Gelora Aksara
Pratama, Jakarta.
Budiharto, Widodo, dkk, 2007. Belajar Sendiri 12 Proyek Mikrokontroler
untuk Pemula, Jakarta : PT. Elex Media
Burcher,
Roy.
1999. Concepts In Submarine Design. Cambridge:
Cambridge University Press.
Hugh D. Young & Roger A. Freedman, 23 Oktober 2001, “Fisika
Universitas”, Penerbit: Erlangga.
Kadir,
Abdul,
2013.
“Panduan
Praktis
Mempelajari
Aplikasi
Mikrokontroller dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino”, Penerbit:
Penerbit ANDI.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Salah satu alutsista laut yang strategis dan sarat dengan muatan teknologi
tinggi, serta mempunyai efek psikologis yang tinggi terhadap lawan adalah kapal
selam. Telah diketahui, bahwa selama ini pengadaan alutsista kapal selam
dilakukan dengan cara membeli langsung dari luar negeri. Sejak tahun 2007
bersama Dinas Penelitian dan Pengembangan TNI-AL, pemerintah Indonesia
melakukan penelitian tentang kapal selam di Unit Pelaksana Teknis Balai
Pengkajian dan Penelitian Hidrodinamika (UPT. BPPH), sayang program tersebut
sempat terhenti selama 2 tahun karena adanya krisis ekonomi pada tahun 2008.
Dengan dukungan Kementerian Riset dan Teknologi dan Kementerian
Pertahanan, maka tahun 2010 penelitian dimulai kembali.
Pada awal 2014 pemerintah menjalin kerja sama dengan Korea Selatan,
yaitu pembelian 3 buah kapal selam untuk menambah kekuatan pertahanan
nasional. Sejalan dengan program Komite Kebijakan Industri Pertahanan yang
Undang-Undang baru saja disahkan oleh DPR tahun 2012 lalu, maka proses
pembelian 3 buah kapal selam di Korea Selatan harus diiringi dengan proses
Transfer of Technology (TOT) dengan PT. PAL Indonesia. Nantinya kedepan PT.
PAL akan mampu membuat sendiri kapal selam made in Indonesia.
Wilayah Indonesia yang berupa laut sebagian besar bersifat perairan
litoral. Bahkan 50% lebih laut Indonesia mempunyai kedalaman rata-rata di
bawah 100 m. Dengan sifat perairan seperti itu maka kapal selam yang cocok
untuk wilayah Indonesia adalah kapal selam berukuran kecil, dengan tujuan agar
sulit dideteksi saat melakukan tugas-tugas khusus. Tidak seperti kapal biasa,
sebuah kapal selam bisa mengatur gaya apungnya, sehingga bisa membuatnya
tenggelam dan muncul ke permukaan sesuai keperluan. Untuk mengatur gaya
apungnya, kapal selam memiliki tangki-tangki pemberat dan tangki-tangki
pelengkap atau penyeimbang yang bisa diisi dengan air maupun dengan udara.
1
Dari penjabaran di atas dapat di ambil kesimpulan betapa pentingnya
teknologi maritime saat ini. Sehingga pada kesempatan ini penulis mengangkat
tema tugas akhir mengenai prototipe kapal selam (submarine).
Sebuah kapal selam terdiri dari 3 bagian yaitu bagian belakang, depan dan
tengah. Pada bagian depan kapal selam terdapat ruang istirahat, bagasi komando
pengendali, ruang antena, torpedo, lambung, kubah hidung, dan bola sonar. Pada
bagian ruang tengah terdiri ruang mesin, dan kemudi. Adapun pada bagian
belakang kapal selam terdiri dari ruangan tangki ballast (tangki trim), baling –
baling (propeller), dan hydroplane. Hydroplane adalah perangkat-perangkat yang
bisa bergerak berbentuk sayap pendek di bagian buritan kapal selam untuk
membantu mengatur arah penyelaman. ketika kapal ingin menyelam, sudut depan
hydroplane ini diarahkan menukik kedepan, dirubah secara perlahan lahan hingga
kapal selam sampai pada posisi kedalaman yang diinginkan setelah itu hydroplane
diposisikan seperti semula. Untuk menjaga kapal selam pada suatu tingkat
kedalaman, kapal selam menjaga keseimbangan antara udara dan air di dalam
tanki penyeimbang sehingga massa jenis keseluruhannya sama besar dengan
massa jenis air di sekelilingnya (gaya apung netral).
Kapal selam bisa dikemudikan di dalam air dengan menggunakan kemudi
ekor untuk berbelok ke kanan atau ke kiri dan dengan hydroplane untuk mengatur
arah depan-belakang kapal untuk tenggelam maupun untuk muncul ke permukaan.
Berdasarkan uraian diatas, pada tugas akhir ini akan di fokuskan dalam
pembahasan otomatisasi sistem arah kemudi pada kapal selam, yang mana sistem
disini sudah termasuk diantaranya hydroplane, kemudi ekor, dan juga propeller
sebagai pendorong kapal selam untuk bergerak. Sistem ini akan dirancang secara
otomatis dengan menggunakan Arduino Uno.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasar uraian di atas masalah yang timbul dari tugas akhir ini adalah,
1. Bagaimana cara membuat kapal selam agar dapat bermanuver secara
otomatis ?
2. Bagaimana mengatur kemiringan sudut hydroplane yang sesuai pada
pergerakan manuver kapal selam ?
2
1.3
Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula,
dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.
Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut,
1. Ruang lingkup pembahasan dari tugas akhir ini diarahkan pada sistem
kerja dari hydroplane, kemudi ekor, dan propeller
2. Bagian-bagian kapal selam yang lain, contohnya seperti sistem navigasi
dan cara tenggelam maupun terapungnya kapal selam, walaupun
mempengaruhi pergerakan hydroplane tidak akan di bahas lebih jauh pada
tugas akhir ini.
3. Kapal selam yang dibuat berupa prototype yang memiliki dimensi 130 cm
x 23 cm x 23 cm.
4. Ujicoba akan dilakukan pada kolam renang dengan menggunakan air
tawar, bukan dengan air laut.
1.4
Maksud dan Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Membuat kapal selam agar dapat bermanuver secara otomatis.
2. Mengatur kemiringan sudut hydroplane yang sesuai pada pergerakan
manuver kapal selam
1.5
Metodologi
1. Studi Literatur
Yaitu melakukan pengkajian berdasarkan data – data yang didapat dari
perpustakaan atau sumber lainnya yang berupa buku, internet, ataupun dari
buku laporan penelitian.
2. Studi Lapang
Yaitu memperoleh data dengan cara langsung dalam analisis dan
simulasi pada pemodelan sistem.
3
3. Perancangan sistem.
a)
Perancangan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu:
1. Perancangan mikrokontroller sebagai pengontrol utama sistem
yang akan digunakan.
2. Perancangan desain mekanik hydroplane dan kemudi ekor yang
akan digerakkan dengan motor direct current (DC) dan motor
servo.
b)
Pembuatan sistem dalam tugas akhir ini meliputi:
1. Pembuatan hardware yang meliputi dari mikrokontroller dan
mekanik kapal selam.
2. Perencanaan software yang digunakan untuk mengontrol kapal
selam.
c)
Pengujian sistem ini meliputi:
1. Pengujian rangkaian minimum sistem yang digunakan dalam hal
ini menggunakan Arduino Uno.
2. Pengujian
setelah
bagian
pengontrol
dan
yang dikontrol
digabungkan.
1.6
Sistematika Penulisan
Sistematika pembahasan pada tugas akhir “Otomatisasi Sistem Arah
Kemudi pada Kapal Selam” adalah sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan
Pada Bab I ini akan menguraikan secara garis besar terhadap
permasalahan yang terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan, metodologi pembahasan, sistematika pembahasan.
BAB II Landasan Teori
Pada Bab II ini akan memaparkan teori yang mendasari penyusunan
tugas akhir ini.
4
BAB III Perancangan dan Pembuatan Sistem
Pada Bab III ini akan membahas tentang perancangan sistem
otomatisasi arah kemudi kapal selam serta motor penggeraknya.
BAB IV Implementasi dan Pengujian
Pada Bab IV ini akan membahas tentang hasil pengujian kapal selam
yang telah dirancang sebelumnya di Bab III. Pengujian ini berupa respon
motor terhadap pergerakan kapal selam berdasarkan sensor-sensor yang telah
di gunakan.
BAB V Penutup
Pada Bab V ini berisikan kesimpulan dari penyusunan tugas akhir dan
saran untuk pengembangan selanjutnya.
5
OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA
KAPAL SELAM
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
YUDI PRANA PUTERA
201010130311001
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
LEMBAR PENGESAHAN
OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA KAPAL
SELAM
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
Yudi Prana Putera
NIM. 201010130311001
Tanggal Ujian
:
4 Mei 2015
Periode Wisuda
:
30 Mei 2015
Disetujui oleh :
1. Pembimbing I
M. Chasrun Hasani, ST., MT.
NIDN: 0007086808
…………………...
2. Pembimbing II
Drs. Budhi Priyanto, M.Si
NIDN: 0026106701
…………………...
3. Penguji I
Ir. Nur Kasan, MT
NIDN. 0707106301
…………………...
4. Penguji II
Ilham Pakaya, ST
NIDN. 0717018801
…………………...
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Nur Alif Mardiyah, Ir.,MTii
NIDN : 0718036502
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nyalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi
Muhammad SAW yang telah membimbing kita. Tugas Akhir ini merupakan salah
satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Malang.
Tugas Akhir yang disusun oleh penulis berjudul
“OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA KAPAL SELAM”.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti
mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaaat bagi
perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 29 April 2015
penulis
Yudi Prana Putera
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i
LEMBAR PERSETUJUAN. ............................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN. ............................................................ iv
ABSTRAKSI. ..................................................................................................... v
ABSTRACT. ..................................................................................................... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................... viii
DAFTAR ISI ................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ........................................................................... 3
1.4. Maksud dan Tujuan Penelitian ...................................................... 3
1.5. Metodologi.................................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Kapal Selam .................................................................................. 6
2.1.1 Pengertian Kapal Selam ....................................................... 6
2.1.2 Hydroplane Kapal Selam ...................................................... 6
2.1.3 Kemudi Ekor Kapal Selam ................................................... 8
2.1.4 Propeller .............................................................................. 8
2.2. Arduino ......................................................................................... 9
2.2.1 Pengertian Arduino ............................................................... 9
2.2.2 Arduino UNO ....................................................................... 9
2.2.3 Memory.............................................................................. 11
2.2.4 Input dan Output................................................................. 11
2.2.5 Komunikasi Serial .............................................................. 12
2.3. Motor DC.................................................................................... 13
2.3.1 Pengertian Motor DC ......................................................... 13
2.3.2 Prinsip Kerja Motor DC ..................................................... 13
2.3.3 Jenis-jenis Motor DC ......................................................... 14
2.4 Motor Servo ................................................................................ 15
2.5 Driver Motor ............................................................................... 16
2.6 Sensor Light Dependent Resistor (LDR)..................................... 17
2.6.1 Prinsip Kerja LDR .............................................................. 18
2.6.2 Karakteristik LDR .............................................................. 19
2.7 Kapal Selam ................................................................................ 19
2.7.1 Komponen Sistem Pembentuk Kapal Selam ....................... 20
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Instrument Mekanik .................................................................... 24
3.1.1 Desain Kapal Selam ........................................................... 24
3.1.2 Pembuatan Kapal Selam ..................................................... 27
3.1.3 Pembuatan Hydroplane dan Kemudi Ekor .......................... 28
3.2. Instrument Elektronik .................................................................. 29
3.2.1 Sistem Penggerak Hydroplane ............................................ 30
3.2.2 Sistem Penggerak Kemudi Ekor ......................................... 31
3.2.3 Sistem Penggerak Propeller................................................ 31
3.2.4 Perhitungan Rb (R1 dan R2) Pada Driver DC .................... 32
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1. Hasil Pembuatan Mekanik Arah Kemudi Ekor ............................ 34
4.2. Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah Kemudi ............... 35
4.2.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 36
4.2.2 Hasil Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah
Kemudi .................................................................................... 36
4.3. Pengujian Pembacaan ADC pada LDR Sebagai Data Masukan
Arah Kemudi Ekor ...................................................................... 37
4.3.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 38
4.3.2 Hasil Pengujian Pembacaan ADC pada LDR sebagai
data masukan arah kemudi ekor........................................................ 38
4.4 Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam ................................. 40
4.4.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 40
4.4.2 Hasil Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam ............... 40
4.5 Pengujian Driver Motor DC ........................................................ 41
4.5.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 41
4.5.2 Hasil Pengujian Driver Motor DC ........................................... 41
4.6 Pengujian Kecepatan Motor DC .................................................. 42
4.6.1 Prosedur Pengujian ............................................................. 42
4.6.2 Hasil Pengujian Kecepatan Motor DC..................................... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan............................................................................... 44
5.2. Saran ........................................................................................ 44
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Sudut Hydroplane Selama Penyelaman .......................................... 7
Gambar 2.2
Berbagai Macam Jenis Hydroplane Belakang................................ 7
Gambar 2.3
Arduino Uno tampak atas............................................................. 10
Gambar 2.4
Arduino Uno tampak bawah......................................................... 10
Gambar 2.5
Motor Servo................................................................................. 15
Gambar 2.6
Skema Sederhana H-Bridge ......................................................... 16
Gambar 2.7
LDR (Light Dependent Resistor ) ..................................................... 18
Gambar 2.8
Karakteristik LDR (Light Dependent Resistor ) ................................ 19
Gambar 2.9
Komponen – komponen kapal selam ........................................... 23
Gambar 3.1
Desain Prothotype Kapal Selam .................................................. 25
Gambar 3.2
Prothotype Kapal Selam Tampak Samping .................................. 25
Gambar 3.3
Prothotype Kapal Selam Tampak Atas ........................................ 25
Gambar 3.4
Dimensi dan Tata Letak Komponen ............................................ 26
Gambar 3.5
Resin merah ................................................................................ 27
Gambar 3.6
Matt atau serat fiber .................................................................... 27
Gambar 3.7
Hasil Pembuatan Badan Kapal Menggunakan Serat Fiber............ 28
Gambar 3.8
Hasil Pembuatan Kapal Setelah di Dempul.................................. 28
Gambar 3.9
Hydroplane dan Kemudi Ekor ..................................................... 29
Gambar 3.10 Diagram Blok Sistem Keseluruhan .............................................. 30
Gambar 3.11 Diagram Blok Sistem Penggerak Hydroplane.............................. 30
Gambar 3.12 Diagram Blok Sistem Penggerak Kemudi Ekor ........................... 31
Gambar 3.13 Diagram Blok Sistem Penggerak Propeller ................................. 31
Gambar 3.14 Rangkaian Elektronik Driver Motor DC ...................................... 32
Gambar 4.1
Sistem Penggerak Kemudi Ekor dan Hydroplane Tampak Atas... 34
Gambar 4.2
Sistem Penggerak Kemudi Ekor dan Hydroplane ........................ 34
Gambar 4.3
Sistem Penggerak Arah Kemudi Ekor ......................................... 35
Gambar 4.4
Arah Kemudi dan Pembacaan ADC ............................................ 39
Gambar 4.5
Arah Kemudi Kanan dan Pembacaan ADC ................................. 39
Gambar 4.6
Arah Kemudi Kiri dan Pembacaan ADC ..................................... 39
Gambar 4.7
Pengukuran RPM Pada Tachometer Saat Motor Putar Kanan ...... 43
Gambar 4.8
Pengukuran RPM Pada Tachometer Saat Motor Putar Kiri .......... 43
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi tentang arduino uno .......................................................... 10
Tabel 2.2 Pengoperasian H-Bridge .................................................................... 17
Tabel 3.1 Dimensi Hasil Pembuatan Hydroplane dan Kemudi Ekor .................. 29
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah Kemudi ............. 36
Tabel 4.2 Pengujian Pembacaan ADC Pada LDR Sebagai Data Masukan Arah
Kemudi Ekor ..................................................................................... 38
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam .......................... 40
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Driver Motor DC ...................................................... 41
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kecepatan Motor DC ................................................ 42
DAFTAR PUSTAKA
Bernard & Graefe Verlag, 2000. Submarine Design. Austria : Wiener
Verlag.
Bishop, O. 2004, Dasar-dasar Elektronika, Penerbit, PT. Gelora Aksara
Pratama, Jakarta.
Budiharto, Widodo, dkk, 2007. Belajar Sendiri 12 Proyek Mikrokontroler
untuk Pemula, Jakarta : PT. Elex Media
Burcher,
Roy.
1999. Concepts In Submarine Design. Cambridge:
Cambridge University Press.
Hugh D. Young & Roger A. Freedman, 23 Oktober 2001, “Fisika
Universitas”, Penerbit: Erlangga.
Kadir,
Abdul,
2013.
“Panduan
Praktis
Mempelajari
Aplikasi
Mikrokontroller dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino”, Penerbit:
Penerbit ANDI.