ANALISIS SENSOR MPU 6050 UNTUK KESTABILAN POSISI PADA RANCANG BANGUN ROBOT ROV (REMOTELY OPERATED VEHICLE) MENGGUNAKAN METODE KALMAN FILTER
ANALISIS SENSOR MPU 6050 UNTUK KESTABILAN
POSISI PADA RANCANG BANGUN ROBOT ROV
(REMOTELY OPERATED VEHICLE) MENGGUNAKAN METODE KALMAN FILTER SKRIPSI Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Jurusan Teknik Elektro Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Oleh: M. BAZAAR IQBAL 061340341607 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYALEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ANALISIS SENSOR MPU 6050 UNTUK KESTABILAN POSISI PADA RANCANG BANGUN ROBOT ROV (REMOTELY OPERATED VEHICLE) MENGGUNAKAN
KALMAN FILTER
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Jurusan Teknik Elektro Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Oleh: M. BAZAAR IQBAL 061340341607 Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Yordan Hasan, M.Kom. M. Taufik Roseno, S.T., M.Kom. NIP. 19591010 199003 1 004 NIP. 19770323 200312 1 002 Mengetahui, Ketua Jurusan Ketua Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Teknik Elektro Yudi Wijanarko, S.T., M.T. Ekawati Prihatini, S.T., M.T
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi ALLAH SWT, yang mana telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul
“Analisis Sensor MPU 6050 untuk Kestabilan Posisi
pada Rancang Bangun Robot ROV (Remotely Operated Vehicle) Menggunakan
Metode Kalman Filter”. Penelitian ini di tulis untuk menyelesaikan skripsi di
Politeknik Negeri Sriwijaya pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro. Kelancaran proses penulisan ini berkat bimbingan, arahan, dan petunjuk serta kerja sama dari berbagai pihak, baik pada tahap persiapan, penyusunan hingga terselesaikannya penulisan skripsi ini. Penulis dalam kesempatan ini juga menyampaikan uacapan terima kasih kepada Ibu dan bapak:
Ir. Yordan Hasan, M.Kom. Selaku Pembimbing I M. Taufik Roseno, S.T., M.Kom. Selaku Pembimbing II Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapat banyak bantuan, dukungan dan pembimbing dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
Bapak Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
3. Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
4. Ibu Ekawati Prihatini, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
Penulis juga menyadari bahwa di dalam penyusunan skripsi ini terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun , sehingga laporan penulis selanjutnya dapat membangun lebih baik.
Akhir kata semoga laporan ini dapat memberi manfaat bagi pembaca umumnya dan bagi penulis pada khusunya.
Palembang, Juli 2017 Penulis
ABSTRAK
Analisis Sensor MPU 6050 untuk Kestabilan Posisi pada
Rancang Bangun Robot ROV (Remotely Operated Vehicle)
Menggunakan Metode Kalman Filter (2017 : 45 Halaman + Daftar Gambar + Daftar Tabel + Lampiran) M. BAZAAR IQBAL 061340341597 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Politeknik Negeri SriwijayaDalam penelitian ini diimplementasikan sebuah robot bawah air yang berkaitan dengan keseimbangan pada media yang tidak stabil. Tujuannya adalah merancang dan mengimplementasikan sebuah sistem kontrol diskrit digital yang memberikan stabilitas yang diperlukan. Algoritma kalman filter menjadi implementasi pengujian ideal sensor pada model robot ini. Algoritma ini mampu meningkatkan performa kontrol pada sistem robot. Dalam perancangan ini menguji kinerja sistem kontrol dan algoritma kalman filter. Uji software dilakukan untuk mengumpulkan hasil kinerja algoritma kalman filter. Kinerja sistem kontrol robot secara langsung tergantung pada algoritma kalman filter. Perancangan robot ini menggunakan EnKF sebagai algoritma penyeimbang atau penstabil robot. Sensor MPU 6050 dapat memberikan pengukuran sudut pitch dan roll yang akurat yaitu ketika sistem keadaan standby nilai pitch 6,7 dan nilai roll 3.6 dan saat dijalankan nilai pitch 12.3 dan nilai roll 0.75. Metode kalman filter dengan nilai pitch 6.17 dan nilai roll 3.1 ketika sistem keadaan standby dan nilai pitch 11.19 dan nilai roll 0.63. Penurunan nilai error terjadi pada saat menggunakan kalman filter dibandingkan dengan data sensor tanpa menggunakan kalman filter. Penurunan error pada saat sistem standby sebesar 7.9% untuk nilai pitch dan 13.8% untuk nilai roll. Kemudian penurunan
error pada saat sistem dijalankan sebesar 9.02% untuk nilai pitch dan 16% untuk
nilai roll.Kata Kunci : EnKF, Kalman Filter, Sensor MPU 6050, Software Visual Basic
ABSTRACT
Analysis Of Sensor MPU 6050 for Stability Position onDesign of Robot ROV (Remotely Operated Vehicle) Using
Kalman Filter Method(2017: 45 Pages + List of Figures + List of Tables + Attachments)
M. BAZAAR IQBAL 061340341607 Electrical engineering major Undergraduate Program Applied Electrical Engineering State Polytechnic of SriwijayaIn this study implemented an underwater robot that is related to balance on unstable media. The goal is to design and implement a digital discrete control system that provides the necessary stability. Kalman filter algorithm becomes the ideal sensor testing implementation on this robot model. This algorithm can improve the performance of control on robot system. In this design test the performance control system and algorithm kalman filter. Software test is done to collect the results of algorithm of kalman filter. The performance of the robot control system is directly dependent on the filter calm algorithm. The design of this robot using EnKF as a balancer or stabilizer algorithm robot. The MPU 6050 sensor can provide accurate pitch and roll angle measurement when the standby state pitch value is 6.7 and roll value is 3.6 and when pitch value is 12.3 and roll value is 0.75. Method of filter kalman with pitch value 6.17 and roll value 3.1 when system standby state and pitch value 11.19 and roll value 0.63. Decrease in error value occurs when using a filter kalman compared to sensor data without using a filter kalman. Decrease error during standby system by 7.9% for pitch value and 13.8% for roll value. Then the error decreases when the system is run at 9.02% for the pitch value and 16% for the roll value.
Keywords : EnKF, Kalman Filter, Sensor MPU 6050, Visual Basic Software
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO : “ The Best Achievement is not about the outcome but the story with whom you are able to achieve it “ Saya persembahkan untuk :
Allah SWT, karena tanpa-Nya saya tidak akan bisa sampai ketitik pencapaian
ini
Kedua orang tua saya, Mama dan Ayah yang selalu mengirimkan doa terbaik
dan semangat yang tiada henti
Kedua saudara saya, Kak Adhi (A.K.A MAHFUZ ) yang selalu menguatkan dan
memotivasi ketika saya mengeluh Juga Adik Saya Memel( A.K.A Meliza) Yang selalu memberi doa dan semangat untuk saya
Seluruh Keluarga saya di Palembang( Keluarga Wak Johan Anduar) yang telah memberikan saya semangat dan tempat ternyaman selama di Palembang. Kedua pembimbing saya, Bapak Yordan dan Bapak Taufik yang selalu
membimbing saya untuk menyelesaikan skripsi ini
Ibu Ekawati Yang selama ini telah menjadi sosok ibu kami dikampus dengan penuh kasih sayang dan kesabaran dalam menghadapi semua sikap kami. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen yang selalu memberikan yang terbaik untuk saya Sahabat-sahabat saya tercinta Sahabat VARIANS
(Adji,Agus,Jhoni,Jimmi,Eca,Tiara,Dia) yang selalu memberikan semangat dan saling mendoakan yang terbaik untuk kita semua.
Sahabat seperjuangan Mekatronika ELB angkatan 2013 Rekan-rekan Keluarga Tarbiyah LDK dan KAMMI.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ iii KATA PENGANTAR ......................................................................................... v DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
BAB 1 PENDAHULUAN.................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah .................................................................................... 2
1.4 Tujuan dan Manfaat ............................................................................... 2
1.5 Metodologi Penelitian ............................................................................ 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 4
2.1 Robot bawah air ( Underwater robot) ..................................................... 4
2.2 Metode Kalman Filter ............................................................................ 5
2.3 Aduino Mega 2560 ................................................................................. 6
2.4 Power Supply (DC) ................................................................................ 9
2.5 Aki (Accu) ............................................................................................ 10
2.6 Joystick ................................................................................................ 11
2.6.3 Data Protokol ....................................................................................... 15
2.7 Motor pendorong(Thruster) .................................................................. 15
2.8 Driver motor DC L93D ........................................................................ 16
2.9 Sensor MPU 6050 ................................................................................ 16
2.9.1 Accelerometer ...................................................................................... 18
2.9.2 Goscope ............................................................................................... 19
2.10 Arduino IDE ........................................................................................ 20
2.11 GUI ( Graphic User Interface) .............................................................. 22
2.12 Visual basic …………......……………………………………..22
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 24
3.1 Waktu dan tempat ............................................................................... 24
3.2 Metode Penelitian................................................................................. 24
3.3 Metode pembahasan ............................................................................. 25
3.3.1 Perancangan elektronik ........................................................................ 26
3.3.1.1 Blok Diagram ..................................................................................... 26
3.3.1.2 Flowcart ............................................................................................. 27
3.3.1.3 Skematik Rangkaian .......................................................................... 29
3.3.2 Perancangan mekanik ........................................................................... 30
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 31
4.2 Langkah pengujian ............................................................................... 33
4.2.1 Pengujian perintah joystick................................................................... 38
4.3 Hasil pengujian sensor MPU 6050 ........................................................ 40
4.3.1 Respon sistem kondisi Standby ............................................................. 40
4.3.2 Respon sistem kondisi dijalankan ......................................................... 42
4.4 Analisa ................................................................................................. 44
BAB 5 PENUTUP ............................................................................................. 45
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 45
5.2 Saran .................................................................................................... 45 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Board Arduino Mega 2560..............................................................7Gambar 2.2 Aki basah dan kering ......................................................................10Gambar 2.3 Joystick...........................................................................................11Gambar 2.4 Potensiometer .................................................................................12Gambar 2.5 Motor listrik joystick ......................................................................13Gambar 2.6 Connector modul receiver ..............................................................14Gambar 2.7 Motor pendorong ............................................................................15Gambar 2.8 Driver Motor DC ............................................................................16Gambar 2.9 Sensor MPU 6050 ...........................................................................18Gambar 2.10 Ilustrasi gerakan pitch, roll dan yaw ..............................................21Gambar 2.11 Interface Arduino IDE ..................................................................20Gambar 2.12 Tampilan display visual basic .......................................................23Gambar 3.1 Blok diagram Robot ROV ...............................................................27Gambar 3.2 Flowchart........................................................................................28Gambar 3.3 Skematik rangkaian Robot ROV .....................................................29Gambar 3.4 Rancangan mekanik Robot ROV ....................................................30Gambar 4.1 Hasil perancangan keseluruhan .......................................................32Gambar 4.2 Hasil perancangan ...........................................................................33Gambar 4.3 Hasil perancangan ..........................................................................33Gambar 4.4 Pengujian keseluruhan alat ..............................................................33Gambar 4.5 Sambungan Camera dan Joystick ....................................................34Gambar 4.6 Sambungan power supply ...............................................................34Gambar 4.7 Sambungan kabel port usb ..............................................................34Gambar 4.8 Monitor display .............................................................................35Gambar 4.9 Koneksi port ...................................................................................35Gambar 4.10 Koneksi kamera ............................................................................36Gambar 4.11 Koneksi kontrol robot ...................................................................36Gambar 4.12 Pengujian alat untuk data sensor MPU 6050 .................................37Gambar 4.13 Pengujian alat untuk detektor logam ............................................37Gambar 4.14 Pengujian alat untuk elektromagnet ...............................................38Gambar 4.15 Respon sistem konvensional kondisi standby ................................41Gambar 4.16 Respon sistem kalman filter kondisi standby .................................41Gambar 4.17 Respon sistem konvensional kondisi dijalankan ............................43Gambar 4.18 Respon sistem kalman filter kondisi dijalankan ............................43
DAFTAR TABEL