Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Robot Hovercraft Penjelajah Daerah Sulit Terjangkau yang Dikendalikan Secara Nirkabel

ROBOT HOVERCRAFT PENJELAJAH DAERAH SULIT TERJANGKAU YANG
DIKENDALIKAN SECARA NIRKABEL

Oleh
Henry Sutanto
NIM: 612008022

Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga

Januari 2014

INTISARI

Hovercraft merupakan kendaraan yang dapat dioperasikan di daratan maupun di


perairan, maka dirancanglah robot hovercraft sesuai dengan prinsip asli agar dapat
melakukan pemantauan atau monitoring daerah sulit terjangkau, baik oleh manusia
maupun kendaraan. Robot ini dikontrol secara nirkabel, dan memiliki spesifikasi khusus
yaitu terdapat GPS, kamera, dan penampil indikator baterai. Robot ini memiliki 2 motor
sebagai pendorong dan 1 motor untuk mengangkat body robot.
Robot yang dirancang memiliki dimensi 35cm x 30cm x 20cm dan berat
keseluruhan robot 1,6 kg. GPS pada perancangan robot ini berfungsi sebagai pemetaan
posisi, data keluaran GPS berupa longitude, latitude, altitude, dan jarak perpindahan robot
dari titik awal, yang akan tertampil pada monitor yang terdapat pada remote control. Pada
monitor juga ditampilkan indikator baterai dan video streaming dari kamera.
Sistem yang diuji antara lain jarak jangkauan modul RF dapat melakukan
komunikasi serta pengujian laju robot pada bidang miring. Hasilnya, data dapat terkirim
sampai sejauh 150m. Robot yang dirancang dapat berjalan pada kemiringan maksimal 4º.

i

ABSTRACT

Hovercraft is a vehicle that can be operated both on land and water. Then designed
hovercraft robot according to the original principles in order to conduct monitoring a

difficult reached areas, either by humans or vehicles. This robot can be controlled
wirelessly, and has many special fiture such as GPS module, camera, and battery capacity
display. This robot has two motors as a driver and one motor to lift the robot body.
The designed robot has overall dimensions of 35x30x20 centimeters and has
overall weight of 1,6 kgs. GPS module in this designed robot has a function as position
mapping. The output data from the GPS are longitude, lattitude, and altitude, also distance
movement from the starting point, which will be displayed on the monitor located on the
remote control. On the monitor is also displayed video stream from the camera.
The system which be tested such as the distance range of RF modules can
communicate, also the robot movement on an inclined plane. The test results are data can
be sent as far as 150 meters. This robot can move on maximum inclination angle of 4º.

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan pada Tuhan Yesus Kristus karena berkat dan anugerahNya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Berkat Dia jugalah penulis dapat
menyelesaikan masa studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer dengan baik dan
lancar.
Penulis juga berterima kasih juga semua yang telah membantu penulis baik secara

langsung maupun tidak langsung. Oleh sebab iu pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan terima kasih banyak pada:
1. Keluargaku tercinta, papa Soetanto, mama Martha Cahyaningsih, kakak Yocelin
Purnama Sari. Terima kasih untuk segalanya, Kalianlah sumber inspirasiku,
semangat hidupku. Terima kasih yang tak terhingga buat doa kalian yang tak
pernah putus sepanjang waktu untukku.
2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M. Sc. dan Bapak Deddy Susilo, S.T. selaku
pembimbing I dan II, terima kasih atas bimbingan, arahan, serta kesediaan waktu
dan tenaga untuk membimbing penulis selama pengerjaan skripsi ini.
3. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material
maupun moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
4. Keluargaku yang lain, Yohanes Hendro Agus, keluarga di Salatiga, keluarga di
Tuban, keluarga di Rembang terima kasih buat segala dukungan kalian.
5. Sahabat-sahabat setiaku, Andreas Kristianto, Kristian Visi Subekti, Edwin C.
Mone, Ernanda AW, Eka Pramudia, Rudi setiawan. Kuliah dan skripsi ini, susah
senang kita lalui bersama, semua untuk satu, satu untuk semua. Terimakasih buat
segalanya!
6. Teman-teman penghuni lab skripsi XT selama penulis berkarya di sana, Riyo 08,
Ditya 08, Yahya 08, Yudha 08, Ricky Cuk 08, Dhika 08, Danus 06, Penda 06,
Rofian 07, Evan 07, Toras 07, Roy 07, Indra 07, Putu 07, Handoko 09.

7. Seluruh pihak yang telah membantu pengerjaan skripsi ini, toko Gloria, Digital,
Bina Jaya, toko-toko online: Kamkits, RC mania, Medan RC, Digi-Ware, IndoWare, dan toko-toko lainnya, serta seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan
satu-persatu. Terima kasih untuk semuanya.
iii

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu
penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi
ini dapat lebih berguna, khususnya bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata, semoga
pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi
siapapun yang membacanya.

Salatiga, Januari 2014

Penulis

iv

DAFTAR ISI
INTISARI


.......................................................................................................................... i

ABSTRACT

......................................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ............................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ......................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................. vii
DAFTAR TABEL................................................................................................................. viii
DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1
1.1.

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

1.2.

Spesifikasi Sistem ................................................................................ 3


1.3.

Sistematika Penulisan .......................................................................... 4

BAB II ROBOT HOVERCRAFT .......................................................................................... 5
2.1.

2.2.

Gambaran Alat ..................................................................................... 5
a)

Sistem Angkat dan Gaya Angkat pada Robot ......................... 5

b)

Sistem Dorong dan Gaya Dorong pada Robot......................... 6

Cara Kerja Sistem ................................................................................ 6


BAB III PERANCANGAN ALAT ....................................................................................... 11
3.1.

Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ..................................... 11
3.1.1. Perangkat Keras Modul Mekanik .......................................... 11
3.1.1.1.

Modul Mekanik Master ................................ 11

3.1.1.2.

Modul Mekanik Robot Hovercraft ............... 12

3.1.1.3.

Perancangan Propeller .................................. 13

3.1.2. Perangkat Keras Modul Elektronik........................................ 14
3.1.2.1.


Perancangan Modul Mikrokontroler Master. 15

3.1.2.2.

Perancangan Mikrokontroler Slave .............. 16

3.1.2.3.

Perancangan Modul Driver Motor BLDC .... 18

3.1.2.4.

Perancangan Modul Motor BLDC ................ 19

3.1.2.5.

Perancangan Motor Servo ............................. 19

3.1.2.6.


Perancangan Ic Video Overlay LM1881 ...... 19
v

3.1.2.7.

Perancangan Modul GPS .............................. 20

3.1.2.8.

Perancangan Sensor Tegangan ..................... 21

3.1.2.9.

Perancangan Sensor Arus ............................. 23

3.1.2.10.

Perancangan Sistem Catu Daya .................... 24

a). Catu Daya Master............................................................................................... 24

b). Catu Daya Slave................................................................................................. 24
3.2.

Perancangan Perangkat Lunak ........................................................... 25
3.2.1. Perangkat Lunak Mikrokontoler Master ................................ 26
3.2.2. Perangkat Lunak Mikrokontroler Slave ................................. 28

3.3.

Perhitungan menentukan jarak perpindahan robot dari titik awal ..... 29

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................................. 31
4.1.

Pengujian GPS sebagai Pemetaan Posisi ........................................... 31

4.2.

Pengujian Pengukuran Komunikasi Data RF .................................... 32


4.3.

Pengujian Pengukuran Pengiriman Data Video Sender .................... 32

4.4.

Pengujian Gaya Angkat pada Robot Hovercraft ............................... 33

4.5.

Pengujian Laju Robot pada Bidang Miring ....................................... 34

4.6.

Pengujian Jarak Perpindahan Robot dari Titik Awal......................... 35

4.7.

Pengujian Sensor Tegangan ............................................................... 36

4.8.

Pengujian Catu Daya Sistem.............................................................. 37
4.8.1. Pengujian Catu Daya Master ................................................. 37
4.8.2. Pengujian Catu Daya Slave.................................................... 38

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................ 40
5.1.

Kesimpulan ........................................................................................ 40

5.2.

Saran Pengembangan ......................................................................... 41

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 42
LAMPIRAN A GAMBAR ALAT ........................................................................................ 44

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Kendaraan Hover dengan 2 Tenaga Dorong .......................................................... 2
Gambar 2.1 Sistem Mekanisme pada Hovercraft ...................................................................... 5
Gambar 2.2 Blok Diagram Modul Master ................................................................................. 6
Gambar 2.3 Blok Diagram Modul Slave ................................................................................... 7
Gambar 2.4 Mekanik Modul Master.......................................................................................... 8
Gambar 2.5 Tampilan pada Monitor LCD TV .......................................................................... 9
Gambar 2.6 Realisasi Mekanik Robot Hovercraft ................................................................... 10
Gambar 3.1 Realisasi Mekanik Modul Master ........................................................................ 12
Gambar 3.2 Realisasi Mekanik Robot Hovercraft ................................................................... 13
Gambar 3.3 Propeller 3 Blade 5x6........................................................................................... 14
Gambar 3.4 Propeller 5x5 ........................................................................................................ 14
Gambar 3.5 Skema Perancangan Mikrokontroler Master ....................................................... 15
Gambar 3.6 Skema Perancangan Mikrokontroler Slave .......................................................... 17
Gambar 3.7 Servo HXT900 ..................................................................................................... 19
Gambar 3.8 Koneksi Diagram Ic Video Overlay .................................................................... 20
Gambar 3.9 Koneksi antara GPS u-Blox CN-06 dengan Mikrokontroler .............................. 21
Gambar 3.10 Modul GPS u-Blox CN-06................................................................................. 21
Gambar 3.11 Skema Perancangan Pembagi Tegangan ........................................................... 22
Gambar 3.12 Perancangan Diagram Sensor Arus ACS712 ..................................................... 23
Gambar 3.13 Skema Regulator Tegangan LM2596S .............................................................. 25
Gambar 3.14 Regulator Tegangan LM2596S .......................................................................... 25
Gambar 3.15 Diagram Alir Perangkat Lunak Mikrokontroler Master .................................... 26
Gambar 3.16 Diagram Alir Perangkat Lunak Mikrokontroler Slave ...................................... 28
Gambar 4.1 Pengujian Keakuratan Data Keluaran GPS.......................................................... 31
Gambar 4.2. Pengujian Laju Robot pada Bidang Miring ........................................................ 35
Gambar 4.3. Hasil Pengujian Sensor Tegangan ...................................................................... 37
Gambar 4.4. Hasil Pengujian Catu Daya Regulator LM2596S ............................................... 38
Gambar 4.5. Hasil Pengujian Tegangan Keluaran ESC pada Catu Daya Slave ...................... 39
Gambar 4.6. Hasil Pengujian Tegangan Keluaran Regulator LM2596S pada Catu Daya
Slave......................................................................................................................................... 39
vii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Konfigurasi Penggunaan Pin Atmega 328 pada Master .......................................... 15
Tabel 3.2 Konfigurasi Penggunaan Pin ATmega2560 pada Slave .......................................... 18
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Keakuratan Data Keluaran GPS .................................................... 31
Tabel 4.2 Pengujian Laju Robot pada Bidang Miring ............................................................. 34
Tabel 4.3 Pengujian Jarak Perpindahan Robot dari Titik Awal .............................................. 35
Tabel 4.4 Perbandingan Tegangan Catu Daya dan Keluaran Data ADC ................................ 36

viii

DAFTAR SINGKATAN

ADC
ADJ
AVR
BLDC
CMOS
CPU
CW
CCW
DC
ESC
GPS
IC
I/O
LED
LCD
LIPO
MR
PWM
RF
RISC
R/W
SCL
SDA
SPI
SRF
TTL

Analog to Digital Converter
Adjustable
Advance Versatile Risc
Brushless Dc Motor
Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
Central Processing Unit
Clockwise
Counter Clockwise
Direct Current
Electronic Speed Control
Global Positioning System
Integrated Circuit
Input-Output
Light Emitting Diode
Liquid Crystal Display
Lithium Polymer
Magneto Resistive
Pulse Width Modulation
Radio Frequency
Reduced Instruction Set Computer
Read-Write
Serial Clock
Serial Data
Serial Peripheral Interface
Sonar Range Finder
Transistor-Transistor Logic

ix