RANCANG BANGUN SISTEM SELF-LEVELING PADA TRIPOD KAMERA BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

RANCANG BANGUN SISTEM SELF-LEVELING PADA TRIPOD KAMERA BERBASIS MIKROKONTROLER

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Strata Satu (S-1)

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh : Atini Sofi Apsari

(20110120009)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016

RANCANG BANGUN SISTEM SELF-LEVELING PADA TRIPOD KAMERA BERBASIS MIKROKONTROLER

DISUSUN OLEH : ATINI SOFI APSARI

NIM : 20110120009

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016

HALAMAN PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama :Atini Sofi Apsari

NIM : 20110120009

Jurusan :Teknik Elektro

Menyatakan bahwa :

Semua yang ditulis dalam naskah skripsi ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan bukan menjiplak/plagiat hasil karya orang lain, kecuali landasan teori yang saya kutip dari buku maupun referensi dari sumber yang tercantum pada daftar pustaka sebagai referensi saya dalam menyelesaikan karya tulis ini. Apabila dikemudian hari pernyataan ini tidak benar, maka saya siap menerima sanksi dari Universitas Muhammadiyah Yogyakarta sesuai dengan peraturan yang berlaku.

Yogyakarta, 20 Juni 2016 Yang menyatakan,

Atini Sofi Apsari

MOTTO VAN PERSEMBAHAN

MOTTO:

“Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat” (QS. Al-Mujadalah : 11)

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan” (QS. Al-Insyiraah: 5-6)

“Yakinlah ada sesuatu yang menantimu selepas banyak kesabaran (yang kaujalani), yang akan membuatmu terpana hingga kau lupa betapa pedihnya rasa sakit” (Imam

Ali bin Abi Thalib AS)

“Jangan menjelaskan tentang dirimu kepada siapapun. Karena yang menyukaimu tidak butuh itu, dan yang membencimu tidak percaya itu” (Ali bin Abi Thalib)

“Angin tidak berhembus untuk menggoyangkan pepohonan, melainkan untuk menguji kekuatan akarnya” (Ali bin Abi Thalib)

PERSEMBAHAN :

Skripsi ini dipersembahkan :

Kepada Ayah, Agus Totok Parnyoto, dan Ibu, Parmiati. Semoga skripsi ini merupakan awal dari kesempatan untuk bisa membalas jasa dan pengorbanan yang kalian berikan, meskipun dengan waktu seumur hidup pun tidak akan cukup untuk membalasnya.

Kepada Adik jenius kesayanganku, Satria Argadhika, yang bersedia meluangkan waktunya untuk membantu menyelesaikan pembuatan skripsi ini dari awal hingga akhir. Tanpanya skripsi ini tidak akan terwujud dengan baik.

Kepada Kakak-kakakku, Noni Huriati dan Lulu Rufaida, dan keluargaku di Depok, yang memberikan support saat pembuatan skripsi ini.

Kepada teman dan sahabat, para wanita kebanggaanku, Aesha Fathara dan Dinia Rachmawati, yang tidak hentinya menyemangati hingga skripsi ini akhirnya selesai. Terima kasih sudah mendengarkan keluh kesahku hingga sekarang.

Kepada teman priaku yang teristimewa, Rendy Wijaya, terima kasih sudah menemani, menyemangati, mendukung, hingga mendengarkan keluh kesah maupun kebutuhanku dan tidak bosannya untuk menasihati maupun memberi saran saat proses pembuatan skripsi ini berlangsung.

KATA PENGANTAR Assalamu’alaykum Wr. Wb.

Dengan mengucapkan Puji dan Syukur penulis panjatkan akan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan pembuatan laporan skripsi dengan judul :

“RANCANG BANGUN SISTEM SELF-LEVELING PADA TRIPOD KAMERA BERBASIS MIKROKONTROLER”

Berbagai upaya telah penulis lakukan demi memyelesaikan skripsi ini, tetapi dikarenakan keterbatasan penulis, maka penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya apabila banyak kekurangan ditemukan dalam laporan skripsi ini, baik dalam susunan kata, kalimat maupun sistematika pembahasannya. Penulis berharap agar laporan skripsi ini dapat memberikan masukan positif bagi para pembaca sekalian pada umumnya.

Selayaknya berbagai kreatifitas yang memerlukan inovasi di tiap waktunya, laporan skripsi ini juga membutuhkan pengembangan apabila sekiranya terdapat hal-hal baru untuk ditambahkan.

Terwujudnya skripsi ini juga tidak lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak. Dan dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat :

1. Bapak Prof. Dr. Bambang Cipto, M.A, selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

2. Bapak Ir. Agus Jamal, M.Eng, selaku ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

3. Bapak Rahmat Adiprsetya A.H., S.T., M.Eng, sebagai Dosen Pembimbing 1 yang selalu sabar membimbing dan membagi ilmu kepada penulis selama melaksanakan pembuatan laporan skripsi ini.

4. Bapak Rama Okta Wiyagi, S.T., M.Eng, sebagai Dosen Pembimbing 2 yang selalu sabar membimbing dan membagi ilmunya kepada penulis selama melaksanakan pembuatan laporan skripsi ini.

5. Bapak Muhamad Yusvin Mustar, S.T., M.Eng, sebagai Dosen Penguji pada saat ujian pendadaran berlangsung.

6. Bapak Jazaul Ikhsan, S.T., M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

7. Segenap Dosen Pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

8. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

9. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

10.Seluruh rekan mahasiswa/i Teknik Elektro angakatan 2011 Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang selalu mendukung selama masa perkuliahan maupun proses pembuatan skripsi berlangsung.

11.Semua pihak yang sudah membantu penulis yang pastinya tidak bisa disebutkan satu persatu.

Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberi manfaat dan tambahan ilmu kepada para pembaca. Semoga Allah SWT senantiasa meridhoi, Amin ya Rabbal’alamin.

Wassalamu’alaykum Wr. Wb.

Yogyakarta, 20 Juni 2016 Penulis

Atini Sofi Apsari

DAFTAR ISI

SAMPUL (COVER)………..i

HALAMAN JUDUL………ii

HALAMAN PENGESAHAN I………...iii

LEMBAR PENGESAHAN II……….iv

HALAMAN PERNYATAAN………..v

MOTTO………...vi

PERSEMBAHAN………..vii

KATA PENGANTAR………...viii

DAFTAR ISI………x

DAFTAR TABEL……….xiv

DAFTAR GAMBAR………..xv

BAB I PENDAHULUAN………1

1.1Latar Belakang………1

1.2Rumusan Masalah………...2

1.3Batasan Masalah……….2

1.4Tujuan Penelitian………3

1.5Metode Penelitian………...3

1.6Sistematika Penulisan……….3

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI………..5

2.2 Dasar Teori……….5

2.2.1 Fotografi………5

2.2.1.1 Tripod………...6

2.2.2 Sensor Accelerometer MPU-6050……….7

2.2.3 Komunikasi I2C……….9

2.2.4 Motor DC……….10

2.2.5 Motor Driver L298N………13

2.2.6 Mikrokontroler ATMega328………...16

2.2.7 Arduino UNO………..20

2.2.8 Catu Daya………....22

2.2.9 Switching Regulator………...22

2.2.10 Kabel………..23

BAB III METODE PERANCANGAN DAN PEMBUATAN………..25

3.1 Diagram Alur Penelitian………...25

3.1.1 Uraian Diagram Blok………...26

3.2 Perancangan………..27

3.2.1 Proses Perancangan Mekanik………..28

3.2.2 Proses Perancangan Elektronik………29

3.2.2.1 Perancangan Mikrokontroler………..29

3.2.2.2 Sensor MPU-6050………..29

3.2.2.4 Rangkaian Catu Daya……….30

3.2.3 Perancangan Software……….30

3.3 Pembuatan Alat……….31

3.3.1 Alat dan Bahan………31

3.3.2 Pembuatan Hardware………...33

3.3.2.1 Pembuatan Rangkaian Elektronik………...33

3.3.2.2 Pembuatan Sistem Mekanik………...41

3.3.3 Pembuatan Program……….42

3.4 Pengujian Sementara………44

3.5 Perbaikan………..45

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PEMBAHASAN……….48

4.1 Uji Coba Alat………48

4.2 Prinsip Kerja Alat……….48

4.3 Pengujian Hardware………..49

4.3.1 Pengujian Catu Daya………...49

4.3.2 Pengujian Sistem Arduino UNO R3………50

4.3.3 Pengujian Sensor MPU-6050………..51

4.3.4 Pengujian Motor Driver L298N………...53

4.3.5 Pengujian Kemiringan Terhadap Tripod……….53

4.4 Pengujian Software………...55

BAB V PENUTUP………63

5.1 Kesimpulan………...63

5.2 Saran……….63

DAFTAR PUSTAKA……….64

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Prinsip Kerja Motor Driver L298N Untuk Keluaran Motor A...15

Tabel 2.2 Prinsip Kerja Motor Driver L298N Untuk Keluaran Motor B...15

Tabel 3.1 Nilai Kebenaran Motor Driver 1...39

Tabel 3.2 Nilai Kebenaran Motor Driver 2...39

Tabel 4.1 Pengujian Kemiringan MPU-6050...54

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kamera...5

Gambar 2.2 Tripod...6

Gambar 2.3 Sensor MPU-6050...8

Gambar 2.4 Digram Komunikasi I2C Bus...9

Gambar 2.5 Motor DC...11

Gambar 2.6 Struktur Motor Listrik...11

Gambar 2.7 Perputaran Motor (1)...12

Gambar 2.8 Perputaran Motor (2)...12

Gambar 2.9 Perputaran Motor (3)...13

Gambar 2.10 Motor Driver L298N...14

Gambar 2.11 H-bridge Transistor...14

Gambar 2.12 ATMega328...17

Gambar 2.13 Pin-pin ATMega328...18

Gambar 2.14 Arduino UNO...21

Gambar 2.15 Switching Regulator...23

Gambar 2.16 Kabel...24

Gambar 2.17 Kabel Jumper Male-to-Female...24

Gambar 3.1 Diagram Blok Penelitian...25

Gambar 3.2 Diagram Closed-loop...28

Gambar 3.4 Blok Diagram Perangkat Elektronik...33

Gambar 3.5 Gerak Yaw...34

Gambar 3.6 Gerak Pitch...34

Gambar 3.7 Gerak Roll...34

Gambar 3.8 Bagian-bagian Kaki Tripod...35

Gambar 3.9 Ilustrasi Pitch (1)...36

Gambar 3.10 Ilustrasi Pitch (2)...36

Gambar 3.11 Ilustrasi Roll (1)...37

Gambar 3.12 Ilustrasi Roll (2)...37

Gambar 3.13 Konfigurasi Sensor dan Arduino...38

Gambar 3.14 Papan Perangkat Elektronik...40

Gambar 3.15 Skematik Perangkat Elektronik...41

Gambar 3.16 Blok Diagram Perangkat Mekanik...41

Gambar 3.17 Pemasangan Motor DC di Kaki Tripod...42

Gambar 3.18 Flowchart Sistem...43

Gambar 3.19 Pemasangan Kapasitor di Motor DC...45

Gambar 3.20 Triplek Berlapis Alumunium...46

Gambar 3.21 Pemasangan Komponen di Triplek...46

Gambar 3.22 Rancang Ulang Perangkat Elektronik...47

Gambar 4.1 Bentuk Fisik Sistem Self-leveling Tripod...49

Gambar 4.3 Sketch Program Pengujian Arduino...51

Gambar 4.4 Sketch Program Pengujian MPU-6050...52

Gambar 4.5 Tampilan Nilai Yaw, Pitch, dan Roll oleh MPU-6050...52

Gambar 4.6 Tampilan Pengujian MPU-6050 di Titik Seimbang...54

Gambar 4.7 Sketch Program Kalibrasi MPU-6050...56

Gambar 4.8 Sketch Program Pengoperasian Motor...57

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Dewasa ini, kemajuan teknologi berkembang pesat. Hal tersebut ditunjukkan

dengan diciptakannya berbagai inovasi alat maupun instrumen yang bekerja secara canggih dan otomatis. Inovasi diciptakan tidak lain adalah demi memenuhi kebutuhan hidup manusia di segala macam bidang.

Seiring dengan perkembangan zaman, bidang fotografi semakin diminati oleh banyak orang. Bermacam aksesoris kamera juga disediakan demi menunjang fotografer dalam mengambil foto. Salah satunya adalah tripod.

Tripod yang digunakan untuk menyangga kamera agar stabil dalam mengambil foto, biasanya diletakkan di permukaan tanah yang rata. Kendalanya permukaan tanah memiliki kontur tanah yang berbeda-beda. Akibatnya, ada bagian permukaan tanah yang lebih tinggi atau rendah dibanding yang lain, dan hal ini menyebabkan adanya kemiringan pada kedudukan tripod. Ketika tripod mengalami kemiringan, dibutuhkan penyesuaian pada kaki-kakinya agar tripod dapat berdiri stabil. Untuk menyesuaikan, fotografer harus merentangkan satu atau sebagian kaki-kaki tripod lebih panjang atau pendek secara manual.

Maka dari itu, penulis mencoba membuat alat untuk menstabilkan kaki tripod secara otomatis (self-leveling) dalam pembuatan tugas akhir ini. Alat tersebut memfokuskan kinerja pergerakan pada kaki-kaki tripod, dimana ketika tripod diletakkan pada permukaan tanah dan kemudian mengalami kemiringan, maka secara otomatis kaki tripod akan menyesuaikan panjang pendeknya tanpa campur tangan fotografer. Alat ini akan memanfaatkan sensor kombinasi dari accelerometer dan

linear-actuator pada kaki-kaki tripod. Sementara pengolah datanya berbasis mikrokontroler.

1.2Rumusan Masalah

Adapun permasalahan yang dihadapi dalam perancangan alat ini adalah: 1. Bagaimana mendesain sebuah sistem self-leveling pada kaki tripod.

2. Bagaimana proses pembuatan algoritma program dengan input dari sebuah sensor accelerometer agar dapat menampilkan nilai-nilai kemiringan yang diharapkan.

3. Bagaimana proses pengolahan data dan algoritma program pada mikrokontroler agar motor DC mampu bekerja sesuai dengan input dari sensor.

4. Bagaimana menguji kestabilan tripod dengan sistem yang sudah dibuat.

1.3Batasan Masalah

Beberapa batasan masalah yang terkait dengan pembuatan alat pada tugas akhir ini yaitu:

1. Sudut kemiringan tanah yang dideteksi memiliki rentang tertentu sesuai dengan kemampuan jenis sensor accelerometer yang digunakan dan kemampuan tripod. Pada penelitian ini penulis menggunakan sensor Accelerometer MPU-6050. 2. Tipe mikrokontroler yang digunakan yaitu ATMega328 yang terintegrasi

dalam kit Arduino UNO R3.

3. Tipe motor sebagai penggerak linear-actuator yang digunakan merupakan modifikasi motor DC pada ketiga kaki tripod.

4. Jenis motor driver yang dipakai untuk pengaturan antarmuka antara mikrokontroler dan motor DC adalah tipe IC L298N yang sudah ada dalam bentuk modul.

5. Jenis catu daya yang digunakan akan tergantung pada kondisi saat pengujian alat.

1.4Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai adalah merancang suatu alat penunjang pada tripod yang berfungsi menstabilkan kedudukan tripod secara otomatis (self-leveling) pada suatu lahan tanah tertentu yang dapat menyebabkan tripod mengalami kemiringan, sehingga pengguna tripod diharapkan tidak perlu mengutak-atik kaki-kaki tripod secara manual.

1.5Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah: 1. Studi pustaka

Studi pustaka dilakukan untuk mendapatkan informasi sebagai bahan acuan dalam melakukan perencanaan, pembuatan, dan penyusunan tugas akhir.

2. Perancangan sistem dan implementasi

Metode ini diawali dengan membuat blok diagram (skematik rangkaian) sistem yang lengkap, membuat prototype sistem dan melakukan pengujian serta analisis pada sistem yang sudah jadi.

3. Network research

Metode ini digunakan untuk mengambil dan mengumpulkan informasi maupun laporan secara online. Hal tersebut dilakukan karena pada network research

mengandung banyak sumber informasi yang dapat diakses kapanpun dan dimanapun.

1.6Sistematika Penulisan

Untuk memberikan kemudahan dalam memahami penulisan skripsi, maka sistematika penulisan dikelompokkan dalam lima bagian, yaitu:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan metode penelitian serta sistematika penulisan.

BAB II. KAJIAN PUSTAKA

Bab ini berisikan tentang publikasi penelitian terdahulu, pemaparan teori dasar tentang sistem, dan komponen yang digunakan dalam rancang bangun alat.

BAB III. METODE PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Bab ini berisikan mengenai blok diagram perancangan alat, penjelasan prinsip kerja alat, desain sistem rangkaian elektronik, instrumentasi alat dan pemrograman.

BAB IV. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini khusus memaparkan analisis setiap blok diagram rangkaian elektronik serta data-data hasil pengujian.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan isi laporan dan memuat saran untuk pengembangan alat dikemudian hari.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Rancang bangun alat dan pembuatan sistem yang menggunakan jenis sensor accelerometer banyak diminati dan dikembangkan. Beberapa studi penelitian yang sebelumnya dilakukan yaitu, “Aplikasi Sensor Accelerometer pada Deteksi Posisi” (Vidi Rahman Alma’i, 2011). “Implementasi Penggunaan Sensor Accelerometer ADXL335 pada Quadcopter Robot Berbasis ATMega32” (Pancev, dkk, 2013). “Design of a Low Cost Motion Data Acquisition Setup for Mechatronics System” (Baris Can Yalcin, 2014).

Studi-studi penelitian di atas menitikberatkan pengembangan alat untuk menopang kestabilan pada sebuah sistem dengan menggunakan sensor accelerometer gyroscope dan berbasis mikrokontroler sebagai pengolah datanya.

2.2 Dasar Teori 2.2.1 Fotografi

Fotografi (dari bahasa Inggris: photography, yang berasal dari kata Yunani yaitu “photos”: cahaya dan “grafo”: melukis/menulis) merupakan proses seni melukis melalui media cahaya dengan alat yang disebut kamera dengan maksud dan tujuan tertentu (Kamus Besar Bahasa Indonesia).

Kamera adalah alat paling populer dalam akitivitas fotografi. Nama ini didapat dari “camera obscura”, bahasa latin untuk ruang gelap. Kamera merupakan suatu piranti untuk membentuk dan merekam suatu bayangan potret pada lembaran film.

Dunia fotografi terus menunjukkan peningkatan karena jenis kamera yang digunakan mengalami perkembangan dari segi bentuk, fungsi, dan cara kerjanya. Mulai dari kamera analog yang prinsip kerjanya menggunakan roll film dan hasil potretnya akan didapatkan dari hasil pencucian. Lalu ada kamera polaroid yang lebih lama beredar dibanding analog karena kamera jenis ini tidak memerlukan pencucian untuk mendapatkan hasil potretnya. Terlebih lagi di jaman modern sekarang, kamera beralih ke kamera digital dimana hasil potret bisa disimpan file-nya secara digital ke PC atau memory card.

2.2.1.1 Tripod

Bermula dari perkembangan kamera dan penggunanya yang semakin banyak, tripod diciptakan sebagai salah satu alat untuk membantu dalam penggunaan kamera. Tripod digunakan untuk menopang agar badan kamera bisa berdiri dengan tegak dan kokoh. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kelelahan fotografer dalam mengambil gambar dan mengurangi ketidaksempurnaan yang ditimbulkan oleh guncangan tangan fotografer.

Selain itu fungsi-fungsi tripod yang lain, diantaranya:

 Berguna untuk pemotretan long exposure atau shutter rendah.  Membantu menghasilkan foto HDR (High Dynamic Range).  Membantu mencapai angle sulit dalam pemotretan landscape.

 Membantu mempertajam gambar saat melakukan focal length panjang. 2.2.2 Sensor Accelerometer MPU-6050

Accelerometer adalah sensor yang digunakan untuk mengukur percepatan suatu objek, yaitu mengukur percepatan statis dan dinamisnya. Pengukuran dinamis adalah pengukuran percepatan pada objek bergerak, sedangkan pengukuran statis adalah pengukuran terhadap gravitasi bumi, lebih tepatnya untuk mengukur sudut kemiringan. Prinsip kerja dari sensor accelerometer berdasarkan hukum fisika bahwa apabila suatu konduktor digerakkan melalui suatu medan magnet, atau jika suatu medan magnet digerakkan melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada konduktor tersebut. Accelerometer yang diletakkan di permukaan bumi dapat mendeteksi percepatan 1g (ukuran gravitasi bumi) pada titik vertikalnya, untuk percepatan yang dikarenakan oleh pergerakan horizontal maka accelerometer akan mengukur percepatannya secara langsung ketika bergerak secara horizontal.

Accelerometer MPU-6050 adalah sebuah modul berinti MPU-6050 yang merupakan 6 axis Motion Processing Unit dengan penambahan regulator tegangan dan beberapa komponen pelengkap lainnya yang membuat modul ini siap pakai dengan tegangan supply sebesar 3-5 VDC. Modul ini memiliki interface I2C yang dapat disambungkan langsung ke MCU (Microcontroller Units) yang memiliki fasilitas I2C. Sensor MPU-6050 berisi sebuah Microelectromechanical Systems (MEMS) Accelerometer dan sebuah MEMS Gyro yang saling terintegrasi. Sensor ini sangat akurat dengan fasilitas hardware internal 16 bit ADC untuk tiap kanalnya. Sensor akan menangkap nilai kanal axis X, Y, dan Z bersamaan dalam satu waktu.

Gambar 2.3 Sensor MPU-6050 Fitur dan spesifikasi dari modul MPU-6050 adalah berikut ini:

 Berbasis Chip MPU-6050, berteknologi MotionFusion yang mengoptimalkan kinerja sensor dan adanya Digital Motion Processor modul dapat diintegrasikan dengan sensor lainnya melalui komunikasi I2C dan bekerja tanpa membebani mikrokontrolernya.

 Tegangan supply sekitar 3-5 VDC dan pada modul ini sudah dilengkapi LDO (Low Drop-out) Voltage Regulator. Jadi, untuk mendapat sumber tegangan hanya perlu tersambung dengan sumber Vcc pengolah data seperti Arduino.  Tersedianya pull-up resistor pada pin SDA dan SCL tanpa resistor eksternal

tambahan.

 Gyroscope Range + 250 500 1000 2000 / s  Acceleration Range: + 2 + 4 + 8 + 16 g

 Data keluaran MotionFusion sebanyak 6 atau 9 sumbu dalam format matriks rotasi, quarternion, sudut Euler, atau raw data format.

 Memori penampung data (buffer memory) sebesar 1KB, FIFO (First-In-First-Out).

 Gabungan antara accelerometer dan gyroscope dalam satu sirkuit menyebabkan pendeteksian gerakan dan gravitasi menjadi lebih akurat.

 Konsumsi arus gyroscope sebesar 3,6 mA; gyroscope+accelerometer 3,8 mA.  Chip built-in 16 bit AD converter, 16 bits data output

 Jarak antarpin header 2.54 mm  Dimensi modul 20.3 mm x 15.6 mm

 Sensor ini sudah banyak dijual di pasaran dengan harga yang relatif murah. 2.2.3 Komunikasi I2C

Sebuah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem Inter-Integrated Circuit (I2C) terdiri dari dua saluran, yaitu SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C bus dapat dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C bus dengan membentuk sinyal start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal stop dan membangkitkan sinyal clock.

Sinyal start merupakan sinyal untuk memulai semua perintah, didefinisikan sebagai prubahan tegangan SDA dari logika “HIGH” menjadi ”LOW” pada saat SCL bernilai “HIGH”. Sinyal stop merupakan sinyal untuk mengakhiri semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari “LOW” menjadi “HIGH” pada saat SCL bernilai “HIGH”.

Sinyal dasar yang lain dalam I2C bus adalah sinyal acknowledge yang disimbolkan dengan ACK setelah transfer data oleh Master berhasil diterima Slave. Slave akan menjawab dengan mengirim sinyal acknowledge, yaitu dengan membuat SDA menjadi “LOW” selama siklus clock ke-9. Hal ini menunjukkan bahwa Slave telah menerima 8 bit dari Master.

Dalam melakukan transfer data I2C bus, harus mengikuti tata cara yang ditetapkan yaitu:

a. Transfer data hanya dapat dilakukan ketika bus tidak dalam keadaan sibuk. b. Selama proses transfer data, keadaan data pada SDA harus stabil selama

SCL dalam keadaan “HIGH”. Keadaan perubahan “HIGH” atau “LOW” pada SDA hanya dapat dilakukan selama SCL dalam keadaan rendah. Jika terjadi perubahan keadaan SDA pada saat SCL dalam keadaan “HIGH”, maka perubahan itu dianggap sebagai sinyal start atau stop.

2.2.4 Motor DC

Motor listrik adalah sebuah mesin listrik yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Motor listrik pertama kali diciptakan dengan menggunakan sumber arus listrik searah atau DC (Dirrect Current) oleh beberapa ilmuwan seperti Englishman Peter (1822), Prussian Moritz Jacobi (1834), dan William Sturgeon (1832). Perkembangan motor DC tidak terlepas dari fenomena induksi elektromagnetik yang diperkenalkan oleh Michael Faraday (1831) dan dikenal dengan hukum Faraday. Namun di akhir abad 19, John Ambrose Flemming memperkenalkan sistem mneumonik untuk memudahkan memahami fenomena perputaran pada motor listrik. Sistem mneumonik tersebut disebut dengan kaidah tangan kiri untuk motor listrik dan kaidah tangan kanan untuk generator listrik. Kaidah ini memudahkan untuk menentukan gaya dorong, arah medan magnet, serta arah arus listrik pada sistem induksi elektromagnetik.

Gambar 2.5 Motor DC

Pada motor DC dibedakan 2 komponen utama berdasarkan fisiknya, yaitu: a. Rotor, adalah bagian yang bergerak/berputar.

b. Stator, adalah bagian yang tidak bergerak/berputar.

Gambar 2.6 Struktur motor listik

Berdasarkan gambar 2.6 di atas, rotor motor listrik ditunjukkan dengan sebuah kawat angker penghantar listrik (armature) berbentuk persegi panjang. Pada kedua ujung kawat armature terpasang komutator berbentuk lingkaran yang terbelah di tengahnya. Komponen ini disebut dengan cincin belah. Cincin belah termasuk bagian dari rotor, sehinggan dia ikut berputar dengan rotor.

Sedangkan stator motor tersusun dari dua buah magnet dengan kutub berbeda yang saling berhadapan. Pada bagian yang berhubungan langsung dengan cincin belah, stator dilengkapi dengan sikat karbon (brush) yang berfungsi untuk menghubungkan arus listrik dari sumber tegangan ke kumparan motor.

Sumber tegangan DC diilustrasikan dengan sebuah baterai yang masing-masing kutub baterai terhubung dengan sikat karbon, sehingga tercipta arus DC dengan arah arus dari kutub positif ke negatif melewati sikat karbon, satu bagian dari cincin belah, armature, kembali ke bagian lain cincin belah, sikat karbon lalu kutub negatif baterai. Konsep kaidah tangan kiri berguna untuk memahami bagaimana cara motor DC bekerja.

Gambar 2.7 Perputaran motor (1)

Dimulai dengan gambar 2.7 di atas, garis medan magnet disimbolkan dengan garis biru. Untuk arah arus listrik disimbolkan dengan garis warna hitam. Jika digunakan kaidah tangan kiri pada sisi kiri armature, maka akan didapatkan gaya dorong yang mengarah ke atas. Sedangkan untuk sisi kanan armature, kaidah tangan kiri akan menunjukkan bahwa gaya dorong mengarah ke bawah. Gaya dorong yang tegak lurus langsung terhadap armature sisi kanan dan kiri ini menghasilkan torsi yang paling besar pada rotor motor. Gaya torsi inilah yang memutar rotor motor.

Pada posisi rotor pada gambar 2.8, cincin belah masih terhubung dengan sikat karbon sehingga arah arus listrik tidak berubah. Karena posisi armature berubah, gaya torsi yang dihasilkan lebih kecil. Namun, gaya torsi ini masih membuat rotor berputar.

Gambar 2.9 Perputaran motor (3)

Pada gambar 2.9, torsi rotor akan menjadi nol ketika armature pada posisi tegak. Hal ini sesuai dengan kaidah tangan kiri, bahwa jika pada armature terdapat arus listrik maka arah gaya dorong kawat juga ke atas maupun ke bawah. Namun karena gaya tersebut segaris dengan titik poros motor, atau tegak lurus dengan arah putaran motor, maka tidak akan timbul gaya torsi pada armature. Tapi nilai torsi yang nol ini tidak membuat rotor motor berhenti berputar. Karena sifat kelembaman rotor maka rotor akan terus berputar selama masih ada arus listrik yang mengalir pada armature.

2.2.5 Motor Driver L298N

Merupakan sebuah motor driver berbasis IC L298 dual H-bridge. Motor driver ini berfungsi untuk mengatur arah ataupun kecepatan motor DC. Diperlukannya rangkaian motor driver ini karena pada umumnya motor DC akan bekerja dengan membutuhkan arus lebih dari 250 mA. Untuk beberapa IC seperti keluarga ATMega tidak bisa memberikan arus melebihi nilai tersebut.

Gambar 2.10 Motor Driver L298N

Prinsip kerja motor driver ini sesuai dengan bentuk rangkaian transistornya yang berupa H-bridge.

Gambar 2.11 H-bridge Transistor

Motor driver ini bekerja untuk menggerakan maksimal 2 motor DC terpisah atau bisa digunakan untuk 1 motor stepper bipolar 2 fasa, menggunakan masukan logic-level dari Arduino atau jenis kit mikrokontroler yang lain.

Pin-pinnya terdiri dari:

 Out 1, Out 2 : mengatur/menjalankan motor DC A  Out 3, Out 4 : mengatur/menjalankan motor DC B  GND : penghubung ground

 5V : sumber suplai tegangan 5V ke modul  EnA : mengaktifkan PWM untuk motor DC A

 In1, In2 : mengatur masukan ke motor DC A  In3, In4 : mengatur masukan ke motor DC B  EnB : mengaktifkan PWM untuk motor DC B

Prinsip kerja dari motor driver L298N dapat ditunjukkan melalui tabel-tabel di bawah berikut ini.

Tabel 2.1 Prinsip Kerja Motor Driver L298N Untuk Keluaran Motor A

Input Logika Keluaran Motor

In1 In2

0 1 Motor A berputar searah jarum jam (CW)

1 0 Motor A berputar berlawanan arah jarum jam (CCW)

1 1 Motor A tidak berputar

0 0 Motor A tidak berputar

Tabel 2.2 Prinsip Kerja Motor Driver L298N Untuk Keluaran Motor B

Input Logika Keluaran Motor

In3 In4

0 1 Motor B berputar searah jarum jam (CW)

1 0 Motor B berputar berlawanan arah jarum jam (CCW)

0 0 Motor B tidak berputar

Spesifikasi yang dimiliki modul ini:

 Double H-bridge Drive Chip berupa L298N  Logical voltage: 5V Drive voltage: 5V-35V  Logical current: 0-36mA Drive current: 2A  Max power: 25W

 Dimensi: 43 x 43 x 26mm  Berat: 26g

2.2.6 Mikrokontroler ATMega328 a. Mikrokontroler

Mikrokontroler, sering dikenal dengan sebutan MCU (Microcontroller Units) adalah computer yang berukuran mikro dalam satu chip IC (Integrated Circuit) yang terdiri dari prosessor, memory, dan antarmuka yang bisa diprogram. Dapat dikatakan sebagai komputer mikro karena di dalamnya sudah terdapat CPU (prosessor), memory, dan I/O (Input/Output) yang bisa dikontrol dan diprogram. I/O juga sering disebut GPIO (General Purpose Input Output) yang berarti pin yang dapat diprogram sesuai kebutuhan.

b. Gambaran Umum

ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit, keluaran dari Atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat daripada tipe CISC (Completed Instruction Set Computer). Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega328 ini antara

lain ATMega8, ATMega8535, ATMega16, dan ATMega32. Yang membedakan antara mikrokontroler satu dan yang lain adalah ukuran memory, banyaknya GPIO, peripherial (USART, timer, counter, dll).

Gambar 2.12 ATMega328 Karakteristik yang dimiliki ATMega328 antara lain:

 Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

 Memiliki SRAM (Static Random Acces Memory) sebesar 2KB.

 Memiliki pin I/O sebanyak 14 pin, 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.

 32 x 8-bit register serbaguna.

 Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.

 32KB Flash Memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2KB dari Flash Memory tersebut.

 130 macam instruksi yang semuanya mampu di eksekusi dalam satu siklus clock.

ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan jenis ATMega keluarganya. Untuk segi ukuran memori dan peripherialnya relatif sama seperti ATMega8535 dan ATMega32. Namun jumlah GPIO dari ATMega328 ini lebih sedikit dibandingkan ATMega jenis-jenis diatas.

Gambar 2.13 Pin-pin ATMega328

ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total GPIO sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau peripherial lainnya.

 Port B

Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu port B memiliki fungsi alternatif seperti:

a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer/Counter 1 input capture pin.

b. OC1A (PB1), OC1B (PB2), dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai PWM (Pulse Width Modulation).

c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI (Serial Peripherial Interface).

d. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) digunakan sebagai sumber clock eksternal untuk Timer.

e. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama pada mikrokontroler.

 Port C

Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif port C antara lain:

a. ADC6 channel (PC0, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital.

b. I2C (SDA dan SCL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada port C. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas dan accelerometer.

 Port D

Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pinnya dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti port B dan port C, port D memiliki fungsi alternatif berikut:

a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirim data serial, sedangkan RXD berfungsi sebagai penerima data serial.

b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalnya saat sistem berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan menjalankan program interupsi.

c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock ekternal untuk USART, namun sebenarnya dapat juga memanfaatkan clock dari CPU sehingga tidak perlu sumber clock eksternal.

d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan Counter eksternal untuk Timer 1 dan Timer 0.

e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan untuk analog komparator. 2.2.7 Arduino UNO

Arduino merupakan sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source, pada board input/output yang sederhana, berbasis pada software dan hardware maupun lingkungan pemrogramannya/IDE-nya (Integrated Development Environment) yang fleksibel dan mudah digunakan. Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software-nya memilki bahasa pemrograman sendiri. Bahasa yang dipakai Arduino bukan assembler yang sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan libraries Arduino. Kelebihan dari Arduino yaitu tidak direpotkannya dengan rangkaian minimum sistem dan programmer karena hal tersebut sudah built-in di dalam board sehingga hanya memerlukan pengembangan sistem untuk lebih lanjut. Ada banyak jenis Arduino yang dapat digunakan untuk tujuan yang berbeda. Beberapa jenis memiliki ukuran, jumlah pin, dan mikrokontroler yang berbeda, namun sebagian besar Arduino memilki komponen utama yang sama, yaitu:

 USB/Barrel Jack  Pin

 Tombol reset  LED indikator daya  TX/RX LED  IC utama

Arduino sendiri memiliki berbagai macam jenis sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Arduino USB contohnya. Arduino jenis ini menggunakan USB sebagai antarmuka pemrograman atau komunikasi komputer. Ada juga Arduino Serial, yang menggunakan RS323 sebagai antarmuka pemrogramannya. Arduino UNO merupakan salah satu jenis dari Arduino USB.

Gambar 2.14 Arduino UNO

Arduino UNO adalah board mikrokontroler berbasis ATMega328 yang memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM (Pulse Width Modulation) dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator Kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Kelebihan Arduino diantaranya adalah tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari komputer. Cukup hanya menghubungkan kabel USB dari Arduino UNO ke komputer. Berikut adalah spesifikasi lengkapnya:

 Mikrokontroler Atmega328  Catu Daya 5V

 Tegangan Input (rekomendasi) 7-12V  Teganan Input (batasan) 6-20V

 Pin I/O Digital 14 (dimana 6pin diantaranya disediakan untuk PWM)  Pin Input Analog 6

 Arus DC per Pin I/O 40 mA

 Flash Memory 32 KB (Atmega328) dimana 0.5 KB digunakan oleh bootloader  SRAM 2 KB (Atmega328)

 EEPROM 1 KB (Atmega328)  Clock Speed 16 MHz

2.2.8 Catu Daya

Catu daya selalu diperlukan dalam setiap rangkaian elektronik agar dapat berfungsi. Catu daya berfungsi memberikan daya pada peralatan elektronik. Ada 2 jenis catu daya yang ditemukan di pasaran.

a. Catu daya tetap; rangkaian ini memiliki tegangan yang tidak bisa diatur dan nilainya sudah ditetapkan untuk rangkaian tersebut.

b. Catu daya variabel; dimana catu daya ini memiliki nilai tegangan yang dapat diubah-ubah.

Rangkaian catu daya yang baik memiliki regulator di dalam rangkaiannya. Pemasangan regulator difungsikan untuk memberikan kestabilan pada tegangan yang keluar, apabila terjadi perubahan nilai tegangan yang diterima oleh rangkaian catu daya tersebut.

2.2.9 Switching Regulator

Switching regulator bekerja dengan mengambil potongan kecil energi, sedikit demi sedikit, dari sumber tegangan input dan memindahkannya ke output. Hal ini dilakukan dengan bantuan sebuah saklar listrik dan pengontrol yang mengatur tingkat di mana energi yang ditransfer ke output sehingga istilahnya disebut “switching regulator”. Regulator jenis ini digunakan dalam perangkat seperti telepon portabel, platform video game, robot, kamera digital, dan komputer.

Dalam penelitian ini digunakan switching regulator jenis XM1584 Ultra-small Size DC-DC Step Down Power Supply module yang terintegrasi. Sebagaimana spesifikasinya dapat dilihat di bawah ini:

a. Tegangan input: 4,5~28V b. Output tegangan: 0,8~20V c. Output arus maksimal 3A d. Efisiensi mencapai 92%

e. Switch frequency 1,5MHz(Max), 1MHz(Typ) f. Operating temperature: -20 to +85

g. Dimensi: 22mm x 17mm x 4mm

Gambar 2.15 Switching Regulator

Regulator ini dipilih karena memiliki kelebihan berupa bentuk fisik yang ringan (Ultra-small size), efisiensi yang tinggi hingga melebihi 80%, isolasi dari transien jala-jala lebih baik, dan harganya murah.

2.2.10 Kabel

Penggunaan kabel dalam rangkaian elektronika sangat penting, karena kabel berfungsi sebagai penghantar arus dan tegangan listrik dalam rangkaian listrik. Namun tidak semua jenis kabel bisa digunakan, tergantung dari fungsi dan rangkaian seperti apa yang dibuat. Dalam rangkaian elektronika (arus lemah) lebih sering digunakan tipe

kabel jumper sebagai penghantar arus dan tegangannya, karena arus dan tegangan yang dipakai biasanya kecil.

Gambar 2.16 Kabel

Berbeda dengan penggunaan kabel pada instalasi listrik maupun jaringan komputer, kabel jumper ini secara fisik memiliki ukuran yang sangat kecil dan tidak terlalu panjang. Pada kedua ujungnya, terdapat soket terminal bertipe female atau male. Kabel jenis ini lebih spesifik lagi digunakan untuk menghubungkan pin-pin pada rangkaian elektronik seperti board mikrokontroler atau rangkaian lainnya.

BAB III

METODE PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

3.4 Diagram Alur Penelitian

Blok diagram penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.4 Diagram Blok Penelitian Pengumpulan Informasi

Pembuatan Alat Perancangan

Kesimpulan Analisis Informasi

Pengujian Rangkaian Per Bagian Perbaikan

Perbaikan Pengujian Keseluruhan

3.4.4 Uraian Diagram Blok 1. Perancangan

Penelitian dimulai dengan perencanaan awal mengenai bentuk fisik dan sistem mekanik dari alat.

2. Pengumpulan Informasi

Pengumpulan informasi mencakup data-data dan informasi yang didapat secara literature (melalui buku) maupun networking mengenai bahan dan komponen yang dibutuhkan.

3. Analisis Informasi

Setelah proses pengumpulan informasi, dilakukan proses analisis berupa menentukan bentuk, bahan dan komponen yang akan dipakai.

4. Pembuatan Alat

Pembuatan alat mencakup pembuatan mekanik, elektronik, dan merangkai komponen.

5. Pengujian Rangkaian Per Bagian

Proses ini merupakan pengujian terhadap rangkaian-rangkaian secara terpisah yang belum dibentuk menjadi alat seutuhnya.

6. Perbaikan

Perbaikan dilakukan apabila pada proses pengujian rangkaian per bagian tidak bekerja semestinya.

7. Pengujian Keseluruhan

Pengujian keseluruhan yaitu pengujian rangkaian-rangkaian per bagian yang telah disatukan dan memiliki sistem yang sudah diatur.

Perbaikan dilakukan apabila setelah sistem keseluruhan dijalankan namun belum membuahkan hasil yang diinginkan.

9. Uji Coba

Setelah pengujian dan perbaikan dilakukan, pada tahap ini alat akan diuji coba dan diukur kemampuannya dalam menjalankan sistem yang disetting, apakah sudah sesuai dengan harapan atau tidak.

10.Kesimpulan

Berisi hasil akhir dari penelitian. 3.2 Perancangan

Penelitian ini dilakukan berdasarkan permasalahan pengaturan pada kaki tripod. Pengaturan yang dilakukan biasanya secara manual memiliki kelemahan berupa kurangnya akurasi keseimbangan pada kaki tripod sehingga menyebabkan tripod itu sendiri kurang seimbang. Ketersediaan waterpass pada tripod juga dinilai kurang membantu karena penggunaannya berdasarkan masing-masing individu untuk mengatur keseimbangan tripod. Maka, solusi yang dibutuhkan adalah merancang sistem self-leveling pada kaki tripod secara otomatis.

Sistem-sistem yang terdapat pada perancangan ini secara umum terdiri dari:

a. Sistem pendeteksi kemiringan; berisi sensor accelerometer yang diletakkan dan direkatkan pada bagian tripod, sehingga ketika tripod mengalami kemiringan maka sensor langsung bekerja mendeteksi besarnya kemiringan pada tripod. b. Sistem pengolah input; berisi mikrokontroler yang mengolah input yaitu, data

dari sensor accelerometer.

c. Sistem pengolah output; merupakan motor driver yang bekerja sesuai input dan perintah dari mikrokontroler sekaligus sebagai penyuplai tegangan untuk motor DC.

d. Sistem output; berupa motor DC yang dipasang pada kaki tripod dan bekerja sesuai suplai dari motor driver.

Sistem-sistem di atas akan membentuk suatu sistem keseluruhan berupa sistem closed-loop yang dapat diamati dalam bentuk diagram seperti gambar di bawah.

Feedback

Gambar 3.2 Diagram Closed-Loop Keterangan:

1) Input merupakan masukan berupa besar nilai kemiringan yang diterima oleh sistem.

2) Kontroler berupa sistem pengolah input, yaitu mikrokontroler.

3) Plant, yang merupakan pemrosesan setelah input diterima oleh kontroler, dimana pada sistem ini akan berupa pengolah output yaitu motor driver. 4) Output merupakan keluaran dari sistem yang berupa perputaran motor DC. 5) Feedback adalah umpan balik ketika output yang dihasilkan belum memenuhi

kondisi sistem, dan umpan balik tersebut akan diterima oleh sensor supaya diproses kembali oleh kontroler. Proses ini akan berlangsung berulang kali (closed-loop) hingga output yang dihasilkan sudah memenuhi kondisi. 3.2.4 Proses Perancangan Mekanik

Prototyping merupakan proses perancangan sistem yang dibentuk dari 2 bagian, yaitu bagian hardware (perangkat keras) dan software (perangkat lunak). Merancang

bentuk mekanik dari sistem self-leveling tripod ini merupakan bagian dari hardware sistem. Mekanik sistem ini tersusun dari tripod, dan 3 buah motor DC yang masing-masing akan dipasang di ketiga kaki tripod.

3.2.2 Proses Perancangan Elektronik

Perangkat elektronik juga merupakan bagian dari hardware sistem. Merancang bagian ini penting karena berisi komponen-komponen yang mengolah program dan menentukan bagaimana jalan kerja dari sistem self-leveling tripod tersebut. Maka, perlu ditentukan apa saja komponen-komponen yang dapat bekerja sesuai dengan fungsi dan kebutuhannya.

3.2.2.4 Perancangan Mikrokontroler

Mikrokontroler yang bekerja sebagai pengolah program algoritma untuk sistem ini digunakan kit dari Arduino yaitu Arduino UNO. Arduino ini memiliki IC berupa ATMega328 yang bekerja dengan suplai tegangan sebesar 5V dan memadai untuk penggunaanya dalam sistem ini. Dalam sistem ini digunakan Arduino UNO R3 yang merupakan keluaran terbaru dari seri Arduino UNO.

3.2.2.2 Sensor MPU-6050

Sensor yang digunakan dalam sistem adalah sensor MPU-6050, yang merupakan sensor kombinasi dari accelerometer dan gyroscope. Pendeteksian dengan sensor ini akan menghasilkan nilai-nilai dalam 3, 6, ataupun 9 sumbu. Nilai-nilainya bisa berupa format matriks rotasi, quarternion, sudut Euler dan data mentah (raw data). Nilai tersebut sudah dalam bentuk digital.

3.2.2.3 Motor Driver L298N

Motor driver L298N akan bekerja sebagai driver penyuplai tegangan ke motor DC. Satu buah motor driver ini dapat memutar 2 buah motor DC. Oleh karena itu, pada sistem ini digunakan sebanyak 2 buah motor driver sehingga sanggup menggerakkan 3

buah motor DC. Suplai tegangan untuk motor driver akan didapatkan dari sebuah rangkaian catu daya secara eksternal sebesar 12V.

3.2.2.4 Rangkaian Catu Daya

Sumber tegangan DC yang digunakan untuk rangkaian dapat diperoleh melalui alat Power Supply, Adaptor, maupun rangkaian baterai. Power Supply merupakan catu daya jenis variable karena besar tegangan dan arusnya dapat diubah-ubah, sedangkan Adaptor dan rangkaian baterai memiliki nilai tegangan dan arus yang tetap. Jadi, untuk menggunakan Power Supply sebagai sumber tegangan DC hanya perlu disetting sebesar 12VDC. Untuk Adaptor dipastikan memiliki keluaran tegangan 12VDC. Sedangkan untuk rangkaian baterai diperlukan beberapa buah baterai isi ulang dan rangkaian tambahan untuk sistem auto-charge baterai.

3.2.3 Perancangan Software

Sebagaimana disebutkan sebelumnya, mikrokontroler yang digunakan adalah kit Arduino yaitu jenis Arduino UNO, maka software yang akan dibutuhkan dalam pengolahan algoritma programnya juga merupakan software bawaan Arduino yang dinamakan Arduino IDE (Integrated Development Environment). Tidak seperti software lain yang menggunakan bahasa C atau C++, Arduino memiliki bahasa pemrogramannya sendiri yang tergolong lebih mudah dan karena bersifat open-source, libraries-nya dapat didapatkan dengan mudah dan lengkap melalui situs-situs internet. Kode programnya bukan dinamakan “source code” seperti pada software pengolah mikrokontroler lainnya, tapi disebut dengan istilah “sketch”. Interface Arduino IDE tampak seperti gambar berikut.

3.3 Pembuatan Alat

Sesudah perancangan sistem, pembuatan sistem untuk merealisasikan alat tersebut akan dilakukan sesuai dengan bagian-bagian yang sudah ditetapkan. Bagian hardware yang meliputi perangkat mekanik dan elektronik, sedangkan bagian software meliputi perangkat lunak yang diinstal pada PC/komputer. Kebutuhan alat dan bahannya secara rinci akan dibahas pada subbab berikutnya.

3.3.4 Alat dan Bahan

Untuk membuat keseluruhan sistem self-leveling ini dibutuhkan alat dan bahan berupa:

a. PC (Personal Computer). PC digunakan sebagai media instalasi Arduino IDE, mengolah, menulis, maupun mengedit sketch pada software Arduino IDE serta meng-upload sketch tersebut ke flash memory ATMega328 di dalam Arduino UNO.

b. Tripod. Tripod sebagai bahan utama dalam pembuatan sistem self-leveling ini. Masing-masing kaki tripod akan dilakukan modifikasi dengan motor DC sehingga akan bergerak memanjang dan memendek sesuai dengan program yang dibuat.

c. Multimeter. Merupakan alat untuk mengukur dan mengecek jalur tegangan dan arus yang mengalir pada rangkaian sehingga apabila terjadi kesalahan berupa konsleting, menyebabkan rangkaian rusak, dapat dicegah dan diminimalisasi. d. Osiloskop. Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk

memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari. Untuk pembuatan sistem ini, osiloskop digunakan untuk menganalisis aliran tegangan dan arus apakah mengalami tingkah laku yang tidak wajar, seperti adanya lonjakan tegangan, dapat diamati melalui osiloskop.

1. IC ATMega328 yang terintegrasi dalam Arduino UNO R3 2. Sensor MPU-6050

3. Motor Driver L298N 4. Motor DC

5. Kapasitor milar 100 nF 6. Switching regulator

Komponen pembantunya berupa:

1. Kabel dan kabel jumper Male-Female

2. Baut berdiameter 6 mm sepanjang 1 m dan murnya 3. Papan triplek

4. Papan akrilik

5. Tutup pipa pvs ¼ inch 6. Lempengan alumunium

f. Alat-alat seperlunya yang membantu untuk memasang komponen pada tempatnya:

1. Bor 2. Obeng 3. Tang

4. Solder dan tinol 5. Gunting

6. Selotip dan lakban bolak-balik 7. Glue gun (lem tembak)

3.3.2 Pembuatan Hardware

Hal yang dilakukan pertama setelah menganalisis alat dan bahan adalah melakukan proses pembuatan hardware, yang terdiri dari pembuatan rangkaian elektronik dan mekanik.

3.3.2.4 Pembuatan Rangkaian Elektronik

Sistem self-leveling pada kaki tripod ini dibangun menggunakan alat dan bahan yang sudah dijabarkan sebelumnya. Komponen-komponen tersebut kemudian disusun sesuai dengan letak dan fungsinya masing-masing. Secara garis besar, diagram blok dari rangkaian elektroniknya dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.4 Blok Diagram Perangkat Elektronik

Ketika permukaan tanah yang tidak rata/sejajar menyebabkan kedudukan tripod mengalami kemiringan, sensor MPU-6050 bekerja mendeteksi besarnya kemiringan. Hasil pendataan oleh sensor tersebut berupa nilai-nilai dalam 3, 6 atau 9 sumbu. Untuk memudahkan penggunaan logika pada algoritma programnya, dipilih menggunakan nilai dalam 3 sumbu berupa matriks rotasi yaitu yaw, pitch, dan roll. Pergerakan sensor MPU-6050 dapat dianalogikan dan diilustrasikan dengan pergerakan pesawat terbang pada gambar berikut.

Sensor MPU-6050 Motor driver L298N

Motor DC/perangkat mekanik

Catu daya 12V

ATMega328 Arduino UNO R3 Switching regulator

Gambar 3.5 Gerak Yaw

Yaw merupakan pergerakan rotasi terhadap sumbu normal (sumbu Y) sehingga menghasilkan gerakan pesawat berbelok ke samping kanan atau kiri.

Gambar 3.6 Gerak Pitch

Pitch merupakan pergerakan rotasi terhadap sumbu lateral (sumbu X) sehingga menghasilkan gerakan pesawat berguling ke depan (membungkuk) ataupun ke belakang.

Roll merupakan pergerakan rotasi terhadap sumbu longitudinal (sumbu Z) sehingga menghasilkan gerakan pesawat berguling ke samping kanan atau kiri. Ketiga gerakan tersebut sama halnya dengan gerakan yang dapat diaplikasi pada sensor MPU-6050. Implementasi gerakan yaw, pitch, dan roll terhadap tripod dapat dilihat melalui ilustrasi berikut ini, dengan ketentuan bahwa kaki tripod bagian depan ditandai dengan tulisan “DEPAN” pada bagian kakinya (apabila diaplikasikan dengan kamera maka kamera akan menghadap sesuai dengan arah kaki “DEPAN”) dan sisanya akan mudah untuk menentukan bagian kanan dan kirinya.

Gambar 3.8 Bagian-bagian Kaki Tripod

Dalam pembuatan sistem self-leveling ini hanya digunakan 2 buah nilai yaitu pitch dan roll karena gerakan yaw pada tripod tidak mempengaruhi kemiringannya sehingga nilai yang bisa berubah-ubah akibat kemiringan hanya nilai pitch dan roll saja. Apabila diilustrasikan, gerakan pitch dan roll yang dialami oleh tripod secara kasar dapat dilihat pada gambar-gambar berikut

Gambar 3.9 Ilustrasi Pitch (1)

Gambar 3.44 Ilustrasi Roll (1)

Gambar 3.42 Ilustrasi Roll (2)

Gambar 3.8 dan gambar 3.9 menunjukkan bahwa ketika posisi tripod mengalami kemiringan sedemikian rupa, maka nilai pitch-lah yang akan berubah-ubah. Perbedaan gambar ilustrasi pitch (1) dan (2) adalah; pada ilustrasi pitch (1) merupakan perubahan

nilai pitch ke arah positif (+1), sedangkan pada ilustrasi pitch (2) perubahan nilai pitch ke arah negatif (-1).

Gambar 3.10 dan gambar 3.11 menunjukkan bahwa ketika posisi tripod mengalami kemiringan sedemikian rupa, maka nilai roll-lah yang berubah-ubah. Sama seperti nilai pitch, nilai roll berubah ke arah positif dan negatif. Gambar ilustrasi roll (1) memperlihatkan perubahan nilai roll positif (+1) dan ilustrasi roll (2) memperlihatkan perubahan nilai roll negatif (-1).

Kelebihan dari sensor MPU-6050 adalah nilai yang dihasilkan sudah berupa nilai digital sehingga hasil pendataan dari sensor diterima dan langsung diolah oleh mikrokontroler ATMega328 tanpa perlu menggunakan ADC (Analog to Digital Converter). Berikut adalah konfigurasi rangkaian sensor MPU-6050 dan Arduino.

Gambar 3.43 Konfigurasi Sensor dan Arduino

Baik sensor maupun Arduino disuplai oleh tegangan dari satu catu daya yang sama untuk menyuplai tegangan motor, namun menggunakan swtitching regulator sebagai pengatur tegangannya sehingga dapat dihasilkan tegangan 5VDC untuk dipakai sesuai kebutuhan. Setelah sketch program berjalan maka Arduino akan mengaktifkan motor DC melalui motor driver L298N yang disuplai oleh catu daya 12V.

Seperti yang sudah dijelaskan pada bab sebelumnya, Motor driver L298N memiliki keluaran yang bisa dipakai untuk menjalankan 2 buah motor DC sehingga untuk

menjalankan 3 buah motor DC diperlukan 2 motor driver; 1 motor driver menjalankan 2 buah motor DC dan motor driver lainnya menjalankan sebuah motor DC. Pada sistem self-leveling ini, selain ditentukan bagian depan, kanan dan kiri kaki tripod, ditentukan pula hal-hal seperti:

1) Asumsikan motor DC pada kaki depan tripod sebagai Motor 1, 2) Motor DC pada kaki kiri tripod sebagai Motor 2,

3) Motor DC pada kaki kanan tripod sebagai Motor 3, 4) Motor 1 diatur oleh Motor Driver 1,

5) Sedangkan Motor 2 dan Motor 3 diatur oleh Motor Driver 2.

Tabel 3.4 Nilai Kebenaran Motor Driver 1

Motor Driver 1 Keluaran

In1 In2 In3 In4

1 0 0 0 Motor 1 berputar berlawanan arah jarum jam (CCW) 0 1 0 0 Motor 1 berputar searah jarum jam (CW).

Tabel 3.2 Nilai Kebenaran Motor Driver 2

Motor Driver 2 Keluaran

In1 In2 In3 In4

1 0 0 0 Motor 2 berputar berlawanan arah jarum jam (CCW) 0 1 0 0 Motor 2 berputar searah jarum jam (CW)

0 0 1 0 Motor 3 berputar berlawanan arah jarum jam (CCW) 0 0 0 1 Motor 3 berputar searah jarum jam (CW)

Kedua tabel di atas memperlihatkan output apa saja yang dikendalikan oleh Motor Driver 1 dan Motor Driver 2. Untuk menentukan arah perputaran dapat dilihat pada tabel bab sebelumnya yaitu Tabel 2.1 yang menunjukkan prinsip kerja dari motor driver.

Kelebihan motor driver L298N sudah berupa modul yang lengkap dengan regulator tegangan yaitu berupa kapasitor untuk memfilter tegangan yang lewat. Keseluruhan komponen tersebut dipasang dalam suatu media yaitu papan triplek berukuran 15 cm x 15 cm dan tiap komponen akan dihubungkan menggunakan kabel jumper.

Gambar 3.44 Papan Perangkat Elektronik

Setelah komponen-komponen terpasang dengan baik di papan triplek dan membentuk perangkat elektronik yang siap pakai, maka perangkat elektronik tersebut siap untuk dipasang pada perangkat mekanik. Berikut adalah skematik sistem perangkat elektronik.

Gambar 3.45 Skematik Perangkat Elektronik

Perlu diketahui, pemasangan sensor pada perangkat elektronik harus diperhatikan tata letaknya karena hal tersebut akan berpengaruh pada pembuatan algoritma programnya.

3.3.2.2 Pembuatan Sistem Mekanik

Perangkat mekanik dalam sistem self-leveling ini hanya terdiri dari 2 bagian yaitu tripod dan motor DC. Blok diagram dari perangkat mekanik dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.46 Blok Diagram Perangkat Mekanik

Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, bahwa keluaran dari motor driver akan langsung menjalankan motor DC. Motor DC sebanyak 3 buah dipasang masing-masing pada setiap kaki tripod. Untuk menghubungkan keluaran dari motor driver digunakan kabel 2 warna yang tersambung ke motor DC. Motor DC tersebut dimodifikasi dengan

Motor driver L298N/rangkaian

elektronik

Motor DC Tripod

baut sepanjang 25 cm yang dipasang di ujung gear motor. Pemasangan baut di motor DC tersebut dilakukan di tempat pengelasan bubut. Setelah itu, dibantu dengan penambahan lempengan alumunium sehingga dapat tersangga dengan baik di kaki tripod.

Gambar 3.47 Pemasangan Motor DC di Kaki Tripod 3.3.3 Pembuatan Program

Agar pembuatan hardware untuk sistem dapat bekerja harus disertai dengan suatu perintah dalam bentuk program assembly karena cara kerja dari alat tersebut sepenuhnya ditangani oleh software Arduino IDE. Program terdiri dari sketch yang berisi sekumpulan instruksi untuk mengendalikan mikrokontroler. Berikut adalah flowchart dalam sistem self-leveling tripod.

ya tdk

tdk tdk

ya ya

tdk tdk

ya ya

Gambar 3.48Flowchart Sistem Start

Inisialisasi Pin Arduino Baca nilai Pitch

dan Roll dari Sensor Apakah Tripod mengalami Kemiringan Motor OFF Motor ON IF Roll ≤-2

Motor di kaki depan Tripod putar ke kanan Motor di kaki

depan Tripod putar ke kiri

Motor di kaki kiri Tripod putar ke

kiri Motor di kaki

kanan Tripod putar ke kiri

End

IF Roll ≥2

IF Pitch ≤ -2

IF Pitch ≥2

Cara kerja program dimulai dengan proses inisialisasi bit input/output pada Arduino. Apabila tripod mengalami kemiringan, baik nilai pitch atau roll akan mengalami perubahan. Kedua nilai tersebut merupakan nilai matriks rotasi sehingga nilai yang dihasilkan bukan dalam bentuk satuan sudut (derajat) dan merupakan input yang akan dibaca oleh mikrokontroler. Setelah mikrokontroler membaca input, program akan memerintahkan motor driver untuk memutar motor DC.

Masing-masing motor DC diberi instruksi berdasarkan perubahan nilai yang muncul. Sudah ditetapkan pada pembuatan hardware sebelumnya, terdapat kaki tripod depan, kaki samping kanan dan kaki samping kiri. Begitu juga dengan pemasangan arah sensor. Kedua hal tersebut menentukan instruksi apa yang akan didapatkan untuk masing-masing motor DC di kaki tripod. Adapun instruksi-instruksi yang ditulis dalam sketch program ini, dijelaskan sebagaimana berikut ini:

1. Tripod dikatakan seimbang (motor DC tidak berputar) apabila sensor mendeteksi masing-masing; - (nilai toleransi) < nilai pitch < nilai toleransi, dan, – (nilai toleransi) < nilai roll < nilai toleransi; dimana, nilai toleransi = 2

2. Ketika terdeteksi nilai roll ≤ -2, maka motor driver memutar motor DC di kaki samping kanan tripod untuk berputar ke kiri (CCW).

3. Ketika terdeteksi nilai roll ≥ 2, maka motor driver memutar motor DC di kaki samping kiri tripod untuk berputar ke kiri (CCW).

4. Ketika terdeteksi nilai pitch ≤ -2, maka motor driver memutar motor DC di kaki depan tripod untuk berputar ke kiri (CCW).

5. Ketika terdeteksi nilai pitch ≥ 2, maka motor driver memutar motor DC di kaki depan tripod untuk berputar ke kanan (CW).

3.4 Pengujian Sementara

Setelah proses di atas selesai, dilanjutkan tahap pengujian sementara yang dilakukan untuk mengecek apakah alat sudah sesuai harapan atau belum. Dalam tahap

ini percobaan akan dilakukan dengan mengetes kemiringan yang berbeda terhadap tripod dan diamati perubahan yang terjadi. Dari hasil pengujian tersebut akan ditentukan apakah alat memerlukan perbaikan atau tidak. Setelah itu baru dilakukan pengambilan data-data.

3.5 Perbaikan

Hasil pengujian sementara memperlihatkan sistem yang sudah dibuat tidak bekerja dengan maksimal dan tidak sesuai harapan. Hal itu ditunjukkan dengan adanya kondisi-kondisi berikut:

1. Saat pengeksekusian program, sensor hanya bekerja sementara waktu sebelum akhirnya berhenti menampilkan nilai pitch dan roll di Serial Monitor.

2. Akibat dari sensor yang tidak bekerja dalam menampilkan data, menyebabkan motor DC tidak berputar memenuhi kondisi program, atau dengan kata lain, motor DC berhenti berputar padahal tripod belum menunjukkan kedudukan yang seimbang.

Setelah melakukan analisis dan pengecekkan ulang pada rangkaian, penyebab utama sistem tidak bekerja maksimal adalah adanya noise.

Motor DC memang rentan dengan munculnya noise seiring dengan penggunaannya. Untuk mengantisipasi hal itu, pada daftar komponen yang mungkin akan dipakai sudah disediakan kapasitor milar 100 nF sebagai peredam noise yang dihasilkan oleh motor.

Pengujian selanjutnya dilaksanakan dan menemukan bahwa sensor masih belum bekerja dengan baik. Analisis dan pengecekkan kali ini menunjukkan pembuatan perangkat elektronik yang kurang baik.

Gambar 3.20 Triplek Berlapis Alumunium

Pada gambar 3.20 terlihat bahwa papan pada perangkat elektronik menggunakan papan triplek yang dilapisi lempengan tipis alumunium dan komponen-komponennya terpasang dibagian papan sebaliknya diperlihatkan pada gambar 3.21. Adanya lapisan alumunium tersebut menyebabkan aliran Vcc dan Ground yang menyatu sehingga terdapat ripple (noise) tegangan yang mengganggu sistem, khususnya sensor. Apabila tidak segera diperbaiki akan bisa merusak komponen-komponen yang tersambung di perangkat ini.

Kemudian perangkat elektronik dirancang ulang, mengganti papan triplek berlapis lempengan alumunium dengan papan akrilik yang berukuran kurang lebih sama, dan dilakukan pengkabelan yang lebih rapi, seperti ditunjukkan oleh gambar 3.22.

Gambar 3.22 Rancang Ulang Perangkat Elektronik

Perbaikan-perbaikan yang sudah dilakukan menghasilkan sistem yang bekerja lebih baik.

BAB I

PENGUJIAN ALAT DAN PEMBAHASAN

4.1 Uji Coba Alat

Dalam bab ini akan dibahas mengenai pengujian alat yang telah dibuat. Dimulai dengan pengujian setiap bagian-bagian dari hardware dan software yang bertujuan untuk mengetahui apakah setiap bagiannya bekerja dengan baik. Dilanjutkan dengan pengujian sistem secara keseluruhan yang bertujuan untuk mengetahui apakah antarbagian sistem bekerja dengan baik sehingga bisa menghasilkan satu sistem utuh sesuai yang diharapkan serta melakukan pendataan pada sistem tersebut.

4.2 Prinsip Kerja Alat

Prototype sistem self-leveling pada kaki tripod ini dibuat untuk memberikan gambaran rancangan penstabil tripod dengan pengaturan kaki tripod yang otomatis. Sistem ini membantu pengguna kamera untuk tidak melakukan pengaturan secara manual. Berdasarkan uraian perancangan pada bab sebelumnya, diharapkan sistem ini dapat digunakan sesuai dengan tujuannya.

Sistem self-leveling pada kaki tripod akan bekerja (ON) saat sistem mendapat suplai tegangan dari rangkaian catu daya yang tersambung dengan sumber PLN. Rangkaian catu daya sebesar 12V tersebut akan memberikan suplai ke semua bagian komponen mulai dari sensor MPU-6050, yang mendeteksi kemiringan pada tripod, dan motor akan berputar apabila motor driver diaktifkan sesuai dengan setting mikrokontroler berdasarkan input nilai kemiringan yang terdeteksi sensor. Tetapi apabila sensor sudah dalam keadaan seimbang (nilai kemiringan 0), maka motor driver tidak aktif dan otomatis motor tidak berputar. Bentuk fisik dari sistem Self-Leveling pada Tripod Kamera Berbasis Mikrokontroler dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.1 Bentuk Fisik Sistem Self-Leveling Tripod Uraian pengoperasian sistem self-leveling tripod ini adalah sebagai berikut:

1. Kabel catu daya tripod dihubungkan ke sumber PLN 220V.

2. Sensor MPU-6050 akan mendeteksi berapa nilai kemiringan (pitch dan roll) pada ketiga kaki tripod.

3. Motor driver akan aktif apabila nilai pitch dan roll tidak berada dalam range seimbang yang disetting, kemudian motor driver menyalakan motor agar berputar ke kanan atau ke kiri.

4. Motor akan berhenti berputar apabila kedudukan tripod sudah dinyatakan seimbang sesuai dengan program yang disetting (nilai kemiringan 0).

4.3 Pengujian Hardware 4.3.1 Pengujian Catu Daya

Catu daya berguna untuk memberikan tegangan yang stabil ke seluruh rangkaian sistem. Dalam sistem self-leveling kaki tripod ini digunakan catu daya sebesar 12VDC yang dapat diambil dari rangkaian baterai, Adaptor, maupun Power Supply.

Dalam percobaan sistem, catu daya yang dipakai berasal dari Adaptor dan Power Supply yang sudah disetting 12VDC karena dianggap memudahkan dalam

pengujiannya. Kekurangannya, catu daya macam itu penggunaannya membutuhkan sumber tegangan PLN. Apabila pengujian tripod dilakukan diluar ruangan tentu hal tersebut akan menyulitkan.

Catu daya yang berasal dari baterai dibuat dengan merakit 4 buah baterai isi ulang 3,7V yang tersambung dengan rangkaian untuk auto-charge baterai seperti gambar di bawah.

Gambar 4.2Auto-Charge Battery Circuit

Setelah itu rangkaian dites menggunakan multimeter dan menunjukkan tampilan +15VDC

4.3.2 Pengujian Sistem Arduino UNO R3

Pengujian sistem ini dilakukan dengan cara memberikan suplai tegangan terhadap rangkaian Arduino kemudian mengecek fungsi bagian-bagian seperti port-port I/O dan tombol reset, dan lampu indikator. Sistem Arduino UNO R3 disuplai dengan catu daya

sebesar 12VDC yang dialirkan melalui switching regulator sehingga menghasilkan 5VDC. Sistem Arduino akan dikatakan baik apabila ketika Arduino diinputkan program dari software, multimeter dapat menampilkan nilai 5VDC, untuk logika “HIGH” dan nilai 0VDC untuk logika “LOW”.

Gambar 4.3Sketch Program Pengujian Arduino

4.3.3 Pengujian Sensor MPU-6050

Sensor MPU-6050, seperti yang sudah dijabarkan dalam bab sebelumnya, merupakan sebuah sensor kombinasi accelerometer dan gyroscope yang fungsinya mendeteksi percepatan gravitasi. Nilai perubahan percepatan gravitasi yang digunakan dalam sistem ini merupakan nilai rotasi matriks berupa yaw, pitch dan roll.

Pengujian dilakukan dengan cara menggerak-gerakkan sensor ke arah dan sudut yang berbeda-beda agar dapat diamati perubahan nilai rotasi matriksnya. Perubahan nilainya dapat diamati di serial monitor Arduino. Berikut adalah sketch program untuk pengujian sensor MPU-6050 dan tampilan serial monitornya.

Gambar 4.4 SketchProgram Pengujian MPU-6050

Gambar 4.5 Tampilan Nilai Yaw, Pitch, dan Roll oleh MPU-6050

Dari hasil pengamatan di atas diketahui bahwa sensor MPU-6050 bekerja dengan baik. Ketika fisik sensor digerakkan dari satu arah ke arah yang lain, nilai langsung

berubah sesuai dengan pergerakkannya. Namun, dibutuhkan waktu beberapa saat hingga nilai stabil di satu titik. Hal tersebut dikarenakan sensor MPU-6050 sangat sensitif terhadap getaran yang menyebabkan nilai mudah berubah apabila bergeser 1o saja. Adanya getaran tersebut karena faktor manusia, seperti memegang sensor dengan tidak stabil, dan faktor lingkungan, seperti tertiup angin.

✁✂3.4 Pengujian Motor Driver L298N

Pada pengujian motor driver L298N untuk rangkaian sistem ini dilakukan dengan mengecek menggunakan multimeter pada output masing-masing driver. Dimulai dengan menghubungkan motor driver ke Arduino. Input dari Arduino berupa logika “HIGH” dan “LOW”, berisi perintah agar motor melakukan perputaran ke kiri dan ke kanan yang dimasukkan secara bergantian ke dalam motor driver. Motor driver dinyatakan baik apabila output motor driver menghasilkan tegangan +12VDC dan -12VDC secara bergantian ketika dilakukan pengecekkan menggunakan multimeter. Sebagai acuannya, output yang menghasilkan tegangan +12VDC menandakan driver mengaktifkan motor untuk berputar ke kanan. Dan output dengan tegangan -12VDC mengaktifkan motor untuk berputar ke kiri.

4.3.5 Pengujian Kemiringan Terhadap Tripod

Pengujian kemiringan terhadap tripod dilakukan jika kesatuan sistem sudah dirangkai, dimulai dari sensor MPU-6050 yang terhubung dengan input Arduino UNO R3, kemudian output-nya terhubung dengan input motor driver, dan output motor driver dihubungkan ke motor di kaki-kaki tripod. Pengujian dilakukan dengan cara memperhatikan perubahan nilai pitch dan roll di serial monitor, lalu mengamati perputaran motor setiap kaki tripodnya.

Langkah awal yang dilakukan adalah setting tripod agar berada di posisi seimbang. Dikatakan seimbang apabila sensor pada perangkat elektronik yang terpasang di tripod menunjukkan nilai pitch dan roll berada di dalam lingkup nilai toleransi.

Gambar 4.6Tampilan Pengujian MPU-6050 di Titik Seimbang

Selanjutnya, uji kemiringan dilakukan untuk mengetahui berapa sudut kemiringan maksimum yang dapat ditanggung oleh tripod. Dan setelah melalui tahap tersebut diperoleh nilai pitch dan roll dalam satuan sudut (derajat). Pengukuran besar sudut dilakukan secara manual dengan menggunakan material berupa penggaris busur derajat dan pijakan/penyangga untuk masing-masing kaki tripod agar menghasilkan besar kemiringan yang diharapkan (apabila tidak ditemukan permukaan tanah dengan kemiringan yang diinginkan).

Tabel 4.1 Pengujian Kemiringan MPU-6050

Titik Acuan

0o

Bagian yang Mengalami

Kenaikan Sudut

Nilai yang Terdeteksi Diukur Dalam Satuan Sudut

0o ₅o ₁₀o ₁₅o ₂₀o ₂₅o

R P r p R p r p r p r p

Kaki depan

Kaki belakang (kanan &

kiri) Kaki

belakang

Kaki depan

-1 -1 -2 9 -2 21 -2 24 -2 30 -- --

Kaki depan &

kanan

Kaki kiri _{-1 -1 -10 -7 -17 -11 -24 -14 -35 -20 -- --}

Kaki depan &

kiri

Kaki kanan

1 1 8 -7 15 -10 24 -14 35 -19 -- --

Dari tabel di atas diperoleh bahwa besar sudut kemiringan yang mampu ditanggung oleh tripod kurang lebih berada di 0o _{sampai 20}o_{. Percobaan dilakukan dengan tripod} dalam keadaan seimbang (0o_{) yang kemudian dimiringkan di tiap sisinya hingga batas} kemiringan kritis, yaitu 20o _{sebelum tripod akhirnya jatuh karena tidak kuat menopang.} Sedangkan waktu untuk tripod supaya bergerak dari keadaan tidak seimbang menuju seimbang dibutuhkan antara 5 sampai dengan 10 detik untuk tiap perubahannilai +/-1, jadi misalkan kaki tripod mengalami kemiringan di nilai pitch sebesar 5 agar kembali ke nilai toleransi yaitu 2 maka estimasi waktu yang dibutuhkan sekitar 15 sampai 30 detik.

Adapun nilai error yang terjadi saat pengukuran nilai kemiringan oleh sistem ini ditentukan oleh jenis sensor accelerometer yang dipakai. Untuk jenis sensor MPU-6050 tertera pada datasheet-nya sebagai Initial Calibration Tolerance atau nilai toleransi kalibrasi saat pengukuran adalah sebesar +3%.

Selain itu, permasalahan juga terletak pada panjang baut yang dipasang pada modifikasi motor DC. Baut yang disediakan hanya sepanjang 25cm, sedangkan untuk menyesuaikan otomatisasi kaki tripod dibutuhkan lebih dari 25cm.

Tahap ini meliputi pembahasan pada penulisan instruksi-instruksi program yang digunakan sistem secara keseluruhan.

Untuk mendeteksi kemiringan yang terjadi pada tripod digunakan sensor MPU-6050, seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya. Sensor akan mengirimkan data berupa nilai yaw, pitch dan roll menuju mikrokontroler. Pada proses pemrogramannya terdapat 2 tahap yang dilakukan.

Pertama, pengujian program kalibrasi sensor untuk menampilkan nilai rotasi matriks. Berikut adalah potongan sketch program kalibrasi sensor MPU-6050.

Gambar 4.7Sketch Program Kalibrasi MPU-6050

Tahap kedua, menuliskan sketch tambahan ke dalam sketch program awal pengkalibrasian sensor MPU-6050. Berikut adalah potongan sketch programnya.

Gambar 4.8 SketchProgram Pengoperasian Motor

4.5 Pembahasan Secara Keseluruhan

Sistem Self-Leveling Tripod ini dirancang dan dibuat serta diuji sesuai dengan batasan-batasan yang telah ditentukan sebelumnya. Pengujiannya tidak terbatas berada di dalam atau di luar ruangan. Berikut adalah gambaran analisis secara keseluruhan dari kerja Sistem Self-Leveling Tripod.

Tabel 4.2 Kerja Sistem Keseluruhan

No Kondisi Gambar Keterangan

1. Lampu indikator sensor, Arduino, dan motor driver menyala

Menandakan bahwa sumber catu daya

disambungkan ke sumber tegangan PLN.

2. Saat kondisi tripod masih diam

kaki kanan tripod

Sensor sedang mendeteksi perubahan nilai-nilai (pitch dan roll) dan distabilkan.

Kaki depan tripod

3. Saat motor mulai berputar Sesudah sensor menstabilkan nilai-nilai yang terdeteksi, Arduino akan mengaktifkan motor driver agar motor berputar.

4. Saat motor di kaki kanan/kiri tripod yang berputar

Saat motor di kaki kanan tripod berputar, itu artinya nilai roll mengalami perubahan ke angka positif. Apabila kaki kiri tripod yang berputar maka nilai roll mengalami perubahan ke angka negatif.

5. Saat motor di kaki depan yang berputar

Saat motor di kaki depan tripod berputar, hal ini kemungkinan nilai pitch bisa mengalami perubahan ke angka positif atau negatif. Jika berubah ke angka positif maka motor berputar ke kiri dan jika berubah ke angka negatif maka motor berputar ke kanan.

6. Saat motor berhenti berputar

Arduino membaca nilai-nilai yang dideteksi oleh sensor sudah berada di dalam batas toleransi sehingga menonaktifkan motor driver dan

motor pun berhenti. Bulatan merah pada gambar menunjukkan perubahan panjang baut dikarenakan proses self-leveling oleh program.

1

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Sistem Self-leveling pada tripod dapat berfungsi sebagai penstabil kedudukan

tripod dengan penyesuaian panjang kaki tripod secara otomatis yang memanfaatkan sensor Accelerometer.

2. Kemampuan tripod untuk self-leveling dipengaruhi oleh faktor-faktor berupa

besar kenaikan sudut kemiringan yang dialami dan modifikasi motor DC, yang menyebabkan penyesuaian panjang kaki tripod menjadi terbatas.

3. Sensor MPU-6050 dapat bekerja sangat baik dalam mendeteksi perubahan nilai

dengan ketelitian yang tinggi.

5.2 Saran

Adapun saran yang disampaikan untuk penelitian adalah:

1. Memperhatikan pemasangan perangkat elektronik di perangkat mekaniknya

karena dibutuhkan metode lain yang diharapkan dapat menghasilkan tripod

yang benar-benar seimbang di titik 0o _sensor.

2. Perbaikan lebih lanjut mengenai kerja sistem agar waktu untuk proses

self-leveling lebih cepat.

3. Pembuatan perangkat mekanik yang sebaiknya lebih disederhanakan supaya

lebih portable dan efisien.

DAFTAR PUSTAKA

Syahwil Muhammad, 2013, “Panduan Mudah Simulasi dan Praktik: Mikrokontroler Arduino.” Yogyakarta: Andi Publisher.

S Wasito, 2006, “Vademekum Elektronika.” Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Widodo Budiharto, 2010, “Elektronika Digital dan Mikroprosesor.” Yogyakarta: Andi Publisher.

Mochtar Wijaya, 2001, “Dasar-Dasar Mesin Listrik.” Jakarta: Djambatan. Alma’I, Vidi Rahman, “Aplikasi Sensor Accelerometer pada Pendeteksi Posisi”, Penelitian Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Semarang, 2009.

Baris Can Yalcin, “Design of a Low Cost Motion Data Acquisition Setup for Mechatronics System”, 2014.

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

http://invensense.com/products/motion-tracking/6-axis/mpu-6050 https://www.arduino.cc/en/main/arduinoBoardUno

http://technologiesstation.blogspot.co.id/2014/07/cara-kerja-rangkaian-motor-driver-with.html

// get expected DMP packet size for later comparison packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize();

} else { // ERROR!

// 1 = initial memory load failed

// 2 = DMP configuration updates failed

// (if it's going to break, usually the code will be 1) Serial.print(F("DMP Initialization failed (code ")); Serial.print(devStatus);

Serial.println(F(")")); }

// configure LED for output pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

pinMode(kanan_naik,OUTPUT); //motor kanan naik-putar ke kanan pinMode(kanan_turun,OUTPUT); // motor kanan turun-putar ke kiri pinMode(kiri_turun,OUTPUT); //motor kiri turun-putar ke kiri pinMode(kiri_naik,OUTPUT); //motor kiri naik-putar ke kanan pinMode(depan_turun,OUTPUT); //motor kiri turun-putar ke kiri pinMode(depan_naik,OUTPUT); //motor kiri naik-putar ke kanan }

// ================================================================ // === MAIN PROGRAM LOOP ===

// ================================================================ void loop() {

// if programming failed, don't try to do anything if (!dmpReady) return;

// wait for MPU interrupt or extra packet(s) available while (!mpuInterrupt && fifoCount < packetSize) { // other program behavior stuff here

// . // . // .

// if you are really paranoid you can frequently test in between other // stuff to see if mpuInterrupt is true, and if so, "break;" from the // while() loop to immediately process the MPU data

// . // . // . }

// reset interrupt flag and get INT_STATUS byte mpuInterrupt = false;

mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // get current FIFO count

fifoCount = mpu.getFIFOCount();

// check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) {

// reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO();

// otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else if (mpuIntStatus & 0x02) {

// wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO

mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize);

// track FIFO count here in case there is > 1 packet available

// (this lets us immediately read more without waiting for an interrupt) fifoCount -= packetSize;

#ifdef OUTPUT_READABLE_QUATERNION

// display quaternion values in easy matrix form: w x y z mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);

Serial.print("quat\t"); Serial.print(q.w); Serial.print("\t"); Serial.print(q.x); Serial.print("\t"); Serial.print(q.y); Serial.print("\t"); Serial.println(q.z); #endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_EULER // display Euler angles in degrees

mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetEuler(euler, &q);

Serial.print(euler[0] * 180/M_PI); Serial.print("\t");

Serial.print(euler[1] * 180/M_PI); Serial.print("\t");

Serial.println(euler[2] * 180/M_PI); #endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL // display Euler angles in degrees

mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);

mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity); Serial.print("r p \t");

int roll_ = ypr[2] * 180/M_PI; Serial.print(roll_);

if (roll_<=-2) { ka_naik(); delay(1000); ka_stop(); }

else if (roll_ >= 2) { ki_naik();

delay(1000); ki_stop(); }

int pitch_ = ypr[1] * 180/M_PI; Serial.print("\t");

Serial.println (pitch_); if ((roll_ <2)&&(roll_ >-2)) { if (pitch_ <=-2) {

depan(1); delay(1000); depan(0); }

else if (pitch_ >=2) { depan(2);

delay(1000); depan(0); }

} #endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_REALACCEL

// display real acceleration, adjusted to remove gravity mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);

mpu.dmpGetAccel(&aa, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);

mpu.dmpGetLinearAccel(&aaReal, &aa, &gravity); Serial.print("areal\t");

Serial.print(aaReal.x); Serial.print("\t"); Serial.print(aaReal.y); Serial.print("\t"); Serial.println(aaReal.z); #endif

#ifdef OUTPUT_READABLE_WORLDACCEL

// display initial world-frame acceleration, adjusted to remove gravity // and rotated based on known orientation from quaternion

mpu.dmpGetAccel(&aa, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);

mpu.dmpGetLinearAccel(&aaReal, &aa, &gravity);

mpu.dmpGetLinearAccelInWorld(&aaWorld, &aaReal, &q); Serial.print("aworld\t");

Serial.print(aaWorld.x); Serial.print("\t"); Serial.print(aaWorld.y); Serial.print("\t");

Serial.println(aaWorld.z); #endif

#ifdef OUTPUT_TEAPOT

// display quaternion values in InvenSense Teapot demo format: teapotPacket[2] = fifoBuffer[0];

teapotPacket[3] = fifoBuffer[1]; teapotPacket[4] = fifoBuffer[4]; teapotPacket[5] = fifoBuffer[5]; teapotPacket[6] = fifoBuffer[8]; teapotPacket[7] = fifoBuffer[9]; teapotPacket[8] = fifoBuffer[12]; teapotPacket[9] = fifoBuffer[13]; Serial.write(teapotPacket, 14);

teapotPacket[11]++; // packetCount, loops at 0xFF on purpose #endif

// blink LED to indicate activity blinkState = !blinkState;

digitalWrite(LED_PIN, blinkState); }