PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA QUADCOPTER MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED CONTROL (ESC)

  

PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA QUADCOPTER

MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED CONTROL (ESC)

LAPORAN AKHIR

  

Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Pada

Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika

Oleh:

Antonius Handika Tamba

  

0611 3032 0219

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

  

2014

  PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA QUADCOPTER MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED CONTROL (ESC) LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh: Antonius Handika Tamba 0611 3032 0219 Pembimbing 1 Pembimbing 2 RD. Kusumanto, S.T.,M.M. Johansyah Al Rasyid, S.T.,M.Kom. NIP. 19660311 199203 1 004 NIP. 19591010 199003 1 004 Mengetahui, Ketua Jurusan Ketua Program Studi Ir. Ali Nurdin, M.T. Yudi Wijanarko,S.T.M.T NIP. 19621207 199103 1 001 NIP.19670511 199203 1 003

PERNYATAAN KEASLIAN

  Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama : Antonius Handika Tamba NIM : 0611 3032 0219 Program Studi : Teknik Elektronika Jurusan : Teknik Elektro

  Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat dengan judul “ PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA

  

QUADCOPTER DENGAN MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED

CONTROL (ESC) ” adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan

  duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali telah disebutkan sumbernya.

  Palembang, Juli 2014 Penulis Antonius Handika Tamba

  

MOTTO

“Kesuksesan Bukanlah Segalanya, Kegagalan Hanya Proses Semata, Berbuat

Yang Terbaik Adalah Terutama”

  KUPERSEMBAHKAN KEPADA :

   Kedua orang tuaku tercinta (Tariasi Tamba dan Rosmina Sinabariba).  Saudara-saudaraku tersayang (Ananda Putra Tamba dan Bima Sakti Tamba).  Dosen pembimbing yang terbaik (Pak R.D. Kusumanto dan Pak Johansyah Al Rasyid).  Kekasihku (Romauli Panjaitan) yang selalu memberikan dukungan, kepercayaan dan doa.  Teman-teman dan sahabatku Prodi Elektronika Polsri angkatan 2011 khususnya kelas 6 EB.

ANTONIUS HANDIKA TAMBA 0611 3032 0219 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

  Motor Brushless pada quadcopter dikontrol oleh Electronic Speed Control (ESC). Receiver pada quadcopter menerima sinyal sebesar 2,4 GHz dari

  

transmitter remote control untuk diolah oleh Flight Control. Flight Control

  mengirim sinyal Pulse Width Modulation (PWM) ke Electronic Speed Control (ESC) dan akan diteruskan ke motor Brushless. Motor brushless disini digunakan untuk menggerakkan baling-baling quadcopter sehingga quadcopter bisa terbang.

  

Versetile Unit pada quadcopter merupakan power switching yang digunakan

  untuk memberikan tegangan ke Flight Control. Tegangan yang masuk ke

  electronic speed control (ESC) dari baterai lipo sebesar 7,4

• – 14,8 volt (4 cell) dan kuat arus yang mengalir sebesar 100
• – 150 Ampere. Tegangan yang menjadi inputan motor brushless dikontrol oleh electronic speed control (ESC ) yang dibagi ke masing-masing motor brushless. Inputan 5000 mah = 5 Ampere
• – 30 c yang berarti pada baterai mampu menghasilkan inputan sebesar 100- 150 ampere yang dibagi ke masing-masing sebesar 20 Ampere per masing-masing motor brushless. Kata kunci : Motor Brushless, Electronic Speed Control (ESC), Flight Control, Versetile Unit .

ANTONIUS HANDIKA TAMBA 0611 3032 0219 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

  Brushless motors on quadcopter controlled by the Electronic Speed

Control (ESC). Receiver on quadcopter receive signals at 2.4 GHz remote control

transmitter to be processed by the Flight Control. Flight Control sends a signal

Pulse Width Modulation (PWM) to the Electronic Speed Control (ESC) and will

be forwarded to the Brushless motor. Here brushless motors used to drive the

propeller quadcopter that can fly. Versetile unit at a power switching that

quadcopter used to provide voltage to Flight Control. Incoming voltage to the

electronic speed control (ESC) of lipo battery for 7.4 to 14.8 volts (4 cell) and a

strong current flowing at 100-150 Amperes. Which becomes an input voltage

brushless motor is controlled by an electronic speed control (ESC) are divided

into each of brushless motors. Input 5000 mah = 5 Amperes, 20-30 C which

means the battery is capable of generating the input of 100-150 amperes are

divided into each of 20 Amperes per each brushless motor.

Keywords: Quadcopter, Brushless Motor, Electronic Speed Control (ESC), Flight

Control, Versetile Unit.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kekuatan serta berkat rahmat dan berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan baik. Laporan akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III pada jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.

  Dalam penyelesaian Laporan ini penulis menyadari banyak masalah yang tidak dapat diselesaikan sendiri oleh penulis, berkat bantuan dari berbagai pihak maka segala permasalahan tersebut dapat diselesaikan dengan baik.

  Dengan selesainya Laporan akhir ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih atas bimbingan serta pengarahan yang telah diberikan oleh dosen pembimbing,

  

RD. Kusumanto, S.T., M.M. selaku pembimbing I

Johansyah Al Rasyid, S.T., M.Kom. selaku pembimbing II

  Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Sriwijaya, kepada : 1.

  Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M. Sebagai Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

  2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.

  3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro.

  4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika.

  5. Seluruh Dosen, Instruktur dan Staf-staf pada Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.

  6. Kedua orang tuaku dan saudara-saudaraku serta rekan-rekan sesama mahasiswa Teknik Elektronika dan semua pihak yang membantu

  Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat kekurangan dan kekeliruan, baik mengenai isi maupun cara penulisan. Untuk itu penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun.

  Akhir kata penyusun mengharapkan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua dan semoga segala bantuan serta bimbingan yang penyusun dapatkan selama ini mendapat rahmat dan berkat dari Tuhan, Amin.

  Palembang, Juli 2014 Penulis

  DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................... ii

PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................................................... iii

HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................................... iv

ABSTRAK ............................................................................................................................. v

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... vii

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

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xv

  BAB I PENDAHULUAN

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

  1.2 Perumusan Masalah ............................................................................................... 2

  1.3 Pembatasan Masalah .............................................................................................. 2

  1.4 Tujuan dan Manfaat ............................................................................................... 2

  1.4.1 Tujuan ........................................................................................................... 2

  1.4.2 Manfaat ......................................................................................................... 3

  1.5 Metodelogi Penulisan ............................................................................................. 3

  1.6 Sistematika Penulisan............................................................................................. 3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Pengertian Quadcopter .......................................................................................... 5

  2.1.1 Frame F450Q ................................................................................................ 7

  2.1.2 Remote Control ............................................................................................. 8

  2.1.3 Flight Controller ........................................................................................... 9

  2.1.3.1 ARM Cortex 32-bit ........................................................................... 9

  2.1.3.2 Spesifikasi Flight Controller ......................................................... 10

  2.1.4 Motor Brushless ......................................................................................... 12

  2.1.5 Baling-Baling ............................................................................................. 14

  2.1.6 Baterai Lithium Polimer (Li-Po) ................................................................ 15

  2.2 Electronic Speed Control (Kontrol kecepatan) ................................................... 16

  2.3 Kontrol Keseimbangan ........................................................................................ 19

  2.3.1 Giroskop ...................................................................................................... 19

  2.3.2 Accelerometer ............................................................................................. 20

  2.4 Kontrol Posisi ....................................................................................................... 21

  2.4.1 Kompas Elektronik...................................................................................... 21

  2.4.2 Global Positioning System (GPS) ............................................................... 22

  2.5 Kontrol PID (Proportional, Integral, Derivative) ............................................... 23

  2.5.1 Kontrol Proportional ................................................................................ 24

  2.5.2 Kontrol Integral ........................................................................................ 25

  2.5.3 Kontrol Derivative ..................................................................................... 25

  2.6 Sensor Kamera ................................................................................................... 25

  BAB III RANCANG BANGUN ALAT

  3.1 Tujuan Perancangan ......................................................................................... 27

  3.2 Blok Diagram .................................................................................................... 28

  3.3 Pemasangan ESC dan Motor Brushless ............................................................ 29

  BAB IV PEMBAHASAN

  4.1 Titik Pengukuran .............................................................................................. 32

  4.2 Langkah Pengujian ........................................................................................... 33

  4.3 Data Hasil Pengukuran ...................................................................................... 34

  4.4 Analisa .............................................................................................................. 38

  4.5 Menghitung Nilai RPM ..................................................................................... 40

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................ 42

  5.2 Saran ................................................................................................................... 43

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pitch Roll Yaw Pada Quadcopter ....................................................................... 5Gambar 2.2 Keadaan 4 Motor saat Pitch ............................................................................... 6Gambar 2.3 Rangka Quadcopter............................................................................................ 7Gambar 2.4 Remote Control JR Propo X2720 ...................................................................... 8Gambar 2.5 Bentuk Sinyal Radio Receiver dan Posisi Stik ................................................... 8Gambar 2.6 Pin ARM Cortex 32-bit .................................................................................... 10Gambar 2.7 Gambar Modul Flight Controller ..................................................................... 11Gambar 2.8 Diagram Skema Motor Brushless .................................................................... 13Gambar 2.9 Karakterikstik Motor Brushless DC ................................................................. 13Gambar 2.10 Baling-baling 10 x 4,5 inch` ........................................................................... 15Gambar 2.11 Li-Po Battery 5 Ampere ................................................................................ 16Gambar 2.12 Aktif Ratio ...................................................................................................... 18Gambar 2.13 Contoh bentuk fisik ESC ................................................................................ 19Gambar 2.14 ESC Wiring .................................................................................................... 19Gambar 2.15 Pin Gyroscope ................................................................................................ 20Gambar 2.16 Accelerometer dan Gyroscope ....................................................................... 21Gambar 2.17 Kompas Elektronik ......................................................................................... 21Gambar 2.18 Modul GPS ..................................................................................................... 23Gambar 2.19 Diagram Blok Sistem Kontrol PID ................................................................ 24Gambar 2.20 Mobius CAM` ................................................................................................. 26Gambar 3.1 Blok Diagram Quadcopter ............................................................................... 28Gambar 3.2 Rancangan Awal Quadcopter .......................................................................... 30Gambar 3.3 Quadcopter tampak dari samping .................................................................... 31Gambar 3.4 Frame tampak atas ........................................................................................... 31Gambar 3.5 Frame tampak samping .................................................................................... 32Gambar 3.6 Wiring Flight Control ...................................................................................... 33Gambar 3.7 Keterangan Port pada Flight Control ............................................................... 33Gambar 3.8 Aturan Pemasangan Pin Receiver dan Flight Control ..................................... 34Gambar 3.9 Electronic Speed Control ................................................................................ 35Gambar 3.10 Posisi GPS berdasarkan sumbu X Y Z ........................................................... 35Gambar 3.11 Pemasangan Propelers pada Quadcopter ...................................................... 36Gambar 3.12 Baterai pada Armada Quadcopter .................................................................. 37Gambar 3.13 Baterai pada Remote Control ......................................................................... 38Gambar 3.14 a) Camera dan Pengirim, b) Penerima Camera .............................................. 38Gambar 3.15 Mobius Cam ................................................................................................... 39Gambar 3.16 Pin-pin Pemasangan Remote Control ............................................................. 39Gambar 3.17 Pin-pin Pemasangan pada Transmitter ........................................................... 40Gambar 3.18 Tampilan Remote Control .............................................................................. 40Gambar 3.19 Tampilan Menu Transmitter .......................................................................... 41Gambar 3.20 Pengaturan Transmitter .................................................................................. 41Gambar 3.21 Tampilan awal Remote Control...................................................................... 42Gambar 3.22 Tampilan Menu Remote Control .................................................................... 42Gambar 3.23 Tampilan Channel 1

• – Channel 6 RC ............................................................ 43

Gambar 3.24 Tampilan Channel 5

• – Channel 9 RC ............................................................ 43

Gambar 3.25 Costum Switch Mode ...................................................................................... 44Gambar 3.26 Menu Awal ..................................................................................................... 45Gambar 3.27 Pemilihan Jenis Quadcopter .......................................................................... 46Gambar 3.28 Pengaturan GPS dan Kompas ........................................................................ 46Gambar 3.29 Pengaturan Remote Control .......................................................................... 47Gambar 3.30 Gain Turning .................................................................................................. 48Gambar 3.31 Advanced Setting ............................................................................................ 48Gambar 3.32 F/S Setting ..................................................................................................... 49Gambar 3.33 Pengaturan Jarak Maksimum ......................................................................... 49Gambar 3.34 Gyro, Accelerometer dan Compass ................................................................ 50Gambar 4.1 Titik Pengukuran ESC ...................................................................................... 51Gambar 4.2 Pengukuran dengan Multitester ....................................................................... 52Gambar 4.3 Arah Sumbu Koordinat .................................................................................... 57

  DAFTAR TABEL