Rancang Bangun Robot Beroda Dengan Pengendali Jarak Jauh Berbasis Raspberry Pi
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ROBOT BERODA DENGAN PENGENDALI
JARAK JAUH BERBASIS RASPBERRY PI
Oleh :
INDRA RIZKIAWAN
070402023
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ROBOT BERODA DENGAN PENGENDALI
JARAK JAUH BERBASIS RASPBERRY PI
Oleh :
INDRA RIZKIAWAN
070402023
Disetujui oleh:
Pembimbing,
RAHMAD FAUZI ST,MT
NIP. 19690424241997021001
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si
NIP. 19540531 198601 1002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tulisan ini membahas tentang peracangan sebuah robot beroda yang dapat
dikendalikan dari jarak jauh. Pengendali utama pada robot beroda ini adalah
Raspberry Pi. Alat ini juga dapat bekerja sebagai web server, access point, dan
dilengkapi dengan piranti GPIO (General Purpose Input Output). Perancangan
robot beroda pengendali jarak jauh menggunakan aplikasi web browser sebagai
klien dan driver motor L298N sebagai pengendali Motor DC. Bahasa
pemrograman dalam perancangan adalah Python, PHP, dan HTML. Robot beroda
berbasis Raspberry Pi dikendalikan secara manual oleh operator yaitu dengan
penekanan tombol panah pada halaman web browser.
Kata Kunci : Raspberry Pi, Robot Beroda, Web Server, Python
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT dan Nabi Kita
Muhammad SAW atas berkat, rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“RANCANG BANGUN ROBOT BERODA DENGAN
PENGENDALI JARAK JAUH BERBASIS RASPBERRY PI”
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1)
di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu: Ayahanda
Ibrahim Gafar dan Ibunda Dahlia yang merupakan bagian hidup penulis yang
senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang,
serta untuk kedua saudari penulis, yaitu abang Andi dan adik Dede yang selalu
memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta
dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Rahmad Fauzi ST,MT sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir
penulis yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
ii
Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
3. Kepada Ayah dan Ibu tercinta yang telah menghantarkan doa, perhatian,
semangat dan segalanya sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan.
4. Kepada seluruh keluarga penulis yang tak henti memberi dukungan untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini
5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara atas segala bantuannya.
6. Bayu, Fernadi, Darminton08, Reki Seuharmon, Budi 09, Robi 10, Reza 09,
Teguh Triantoro 09, Arif 09, yang selalu menjadi teman penulis selama ini.
7. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Yovie, Bayu, Frans, Raedi, Ichsan,
Ridho, Dion dan segenap angkatan ‘07, semoga silaturahmi kita terus
terjaga.
8. Teman–teman baik penulis, yang akan melebihi tebalnya Tugas Akhir jika
disebutkan satu per satu.
9. Seluruh teman-teman mahasiswa/i di Departemen Teknik Elektro, atas
dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis.
10. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
iii
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya.
Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat
penulis harapkan. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terimakasih
Medan, Januari 2015
Penulis
Indra Rizkiawan
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii
DAFTAR ISI ...........................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................1
1.1.
Latar Belakang Masalah ....................................................................1
1.2.
Rumusan Masalah .............................................................................2
1.3.
Tujuan Penelitian ...............................................................................2
1.4 . Batasan Masalah ................................................................................3
1.5.
Metode Penelitian ..............................................................................3
1.6.
Sistematika Penulisan ........................................................................4
BAB II DASAR TEORI .....................................................................................6
2.1.
Pengertian umum Motor DC ..............................................................6
2.1.1. Prinsip dasar kerja Motor DC .....................................................6
2.2.
Driver Motor dc IC L298N ................................................................8
2.3.
Raspberry Pi .....................................................................................10
2.3.1. Jenis-jenis Raspberry Pi............................................................11
1. Raspberry Pi tipe A. ...........................................................11
v
Universitas Sumatera Utara
2. Raspberry Pi tipe B ............................................................12
2.3.2 GPIO (General Purpose Input Output) ....................................12
2.4.
Pemrograman Python .......................................................................13
2.4.1. Pengertian Bahasa Pemrograman Python .................................13
2.4.2. Sejarah Pemrograman Python...................................................14
2.4.3. RPi.GPIO ..................................................................................16
2.5.
HTML ..............................................................................................17
2.6.
PHP(PHP Hypertext Preprocessor).................................................18
2.7.
HTTP Request dan Response ...........................................................18
2.8.
Raspberry Pi Server .........................................................................21
BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN PERANGKAT
LUNAK .................................................................................................................22
3.1
Gambaran Umum Sistem .................................................................22
3.2
Konsumsi Arus Dari Komponen yang dicatu ..................................23
3.3
Konfigurasi GPIO dan Motor DC, L298N.......................................23
3.4
Konfigurasi Wifi TP-Link 727 dan Raspberry Pi ............................25
3.5
Perancangan Perangkat Lunak .........................................................25
3.6
Konfigurasi Wifi TP-Link 727N ......................................................26
3.7
Raspberry Pi Web Server .................................................................29
vi
Universitas Sumatera Utara
3.7.1 Web Server ...............................................................................29
3.7.2 Apache2 ....................................................................................30
3.7.3 Pemrograman PHP....................................................................30
3.7.4 Halaman Web Kontrol Robot ...................................................31
3.8
Kombinasi HTML, PHP, dan Pyhton ..............................................32
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN .............................................37
4.1
Implementasi ....................................................................................37
4.2
Pengujian Perangkat Lunak dan Perangkat Keras ...........................38
4.2.1 Pengujian Raspberry Pi Accses Point (Wifi) .............................38
4.2.2 Pengujian Raspberry Pi Web Server.........................................39
4.2.2.1 Pengujian Pengendali Robot Pada Klien
Pc/Handphone ..........................................................................39
4.2.3 Pengujian Kecepatan Motor DC ...............................................40
4.2.4 Analisa Pengukuran Arus Pada Motor DC ...............................41
4.3
Pengujian Gerakan Motor DC.........................................................42
4.4
Pengujian Robot Secara Keseluruhan ..............................................43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................45
5.1
Kesimpulan ......................................................................................45
5.2
Saran.................................................................................................46
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... ix
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Motor DC Sederhana ................................................................ 6
Gambar 2.2
Medan Magnet Membawa Arus Mengelilingi Konduktor ....... 7
Gambar 2.3
Konfigurasi L298N ................................................................... 8
Gambar 2.4
Raspberry Pi Model B .............................................................. 9
Gambar 2.5
Raspberry Pi Tipe A ............................................................... 10
Gambar 2.6
Raspberry Pi Tipe B................................................................ 11
Gambar 2.7
GPIO (General Purpose Input Output) .................................. 12
Gambar 2.7
Cara Kerja CGI Web Server ................................................... 19
Gambar 3.1
Diagram Blok Sistem .............................................................. 22
Gambar 3.2
Rangkaian GPIO Raspberry Pi Ke L298N dan Motor DC ..... 23
Gambar 3.3
TP-Link 727N Terhubung Dengan Raspberry Pi ................... 24
Gambar 3.4
Halaman Web Kontrol Robot ................................................. 30
Gambar 4.1
Program Ditanamkan Pada Raspberry Pi Web Server ........... 37
Gambar 4.2
Proses Sinyal Wifi TP-Link 727N........................................... 37
Gambar 4.3
Proses ping Raspberry Pi Web Server .................................... 38
Gambar 4.4
Hasil Pengujian Kontrol Robot ............................................... 39
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Table 4.1
Pengukuran Konsumsi Arus Pada Motor DC ......................... 40
Tabel 4.2
Gerakan Motor DC ................................................................. 41
ix
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ROBOT BERODA DENGAN PENGENDALI
JARAK JAUH BERBASIS RASPBERRY PI
Oleh :
INDRA RIZKIAWAN
070402023
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ROBOT BERODA DENGAN PENGENDALI
JARAK JAUH BERBASIS RASPBERRY PI
Oleh :
INDRA RIZKIAWAN
070402023
Disetujui oleh:
Pembimbing,
RAHMAD FAUZI ST,MT
NIP. 19690424241997021001
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si
NIP. 19540531 198601 1002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tulisan ini membahas tentang peracangan sebuah robot beroda yang dapat
dikendalikan dari jarak jauh. Pengendali utama pada robot beroda ini adalah
Raspberry Pi. Alat ini juga dapat bekerja sebagai web server, access point, dan
dilengkapi dengan piranti GPIO (General Purpose Input Output). Perancangan
robot beroda pengendali jarak jauh menggunakan aplikasi web browser sebagai
klien dan driver motor L298N sebagai pengendali Motor DC. Bahasa
pemrograman dalam perancangan adalah Python, PHP, dan HTML. Robot beroda
berbasis Raspberry Pi dikendalikan secara manual oleh operator yaitu dengan
penekanan tombol panah pada halaman web browser.
Kata Kunci : Raspberry Pi, Robot Beroda, Web Server, Python
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT dan Nabi Kita
Muhammad SAW atas berkat, rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“RANCANG BANGUN ROBOT BERODA DENGAN
PENGENDALI JARAK JAUH BERBASIS RASPBERRY PI”
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1)
di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu: Ayahanda
Ibrahim Gafar dan Ibunda Dahlia yang merupakan bagian hidup penulis yang
senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang,
serta untuk kedua saudari penulis, yaitu abang Andi dan adik Dede yang selalu
memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta
dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Rahmad Fauzi ST,MT sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir
penulis yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
ii
Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
3. Kepada Ayah dan Ibu tercinta yang telah menghantarkan doa, perhatian,
semangat dan segalanya sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan.
4. Kepada seluruh keluarga penulis yang tak henti memberi dukungan untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini
5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara atas segala bantuannya.
6. Bayu, Fernadi, Darminton08, Reki Seuharmon, Budi 09, Robi 10, Reza 09,
Teguh Triantoro 09, Arif 09, yang selalu menjadi teman penulis selama ini.
7. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Yovie, Bayu, Frans, Raedi, Ichsan,
Ridho, Dion dan segenap angkatan ‘07, semoga silaturahmi kita terus
terjaga.
8. Teman–teman baik penulis, yang akan melebihi tebalnya Tugas Akhir jika
disebutkan satu per satu.
9. Seluruh teman-teman mahasiswa/i di Departemen Teknik Elektro, atas
dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis.
10. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu.
iii
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya.
Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat
penulis harapkan. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terimakasih
Medan, Januari 2015
Penulis
Indra Rizkiawan
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii
DAFTAR ISI ...........................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................1
1.1.
Latar Belakang Masalah ....................................................................1
1.2.
Rumusan Masalah .............................................................................2
1.3.
Tujuan Penelitian ...............................................................................2
1.4 . Batasan Masalah ................................................................................3
1.5.
Metode Penelitian ..............................................................................3
1.6.
Sistematika Penulisan ........................................................................4
BAB II DASAR TEORI .....................................................................................6
2.1.
Pengertian umum Motor DC ..............................................................6
2.1.1. Prinsip dasar kerja Motor DC .....................................................6
2.2.
Driver Motor dc IC L298N ................................................................8
2.3.
Raspberry Pi .....................................................................................10
2.3.1. Jenis-jenis Raspberry Pi............................................................11
1. Raspberry Pi tipe A. ...........................................................11
v
Universitas Sumatera Utara
2. Raspberry Pi tipe B ............................................................12
2.3.2 GPIO (General Purpose Input Output) ....................................12
2.4.
Pemrograman Python .......................................................................13
2.4.1. Pengertian Bahasa Pemrograman Python .................................13
2.4.2. Sejarah Pemrograman Python...................................................14
2.4.3. RPi.GPIO ..................................................................................16
2.5.
HTML ..............................................................................................17
2.6.
PHP(PHP Hypertext Preprocessor).................................................18
2.7.
HTTP Request dan Response ...........................................................18
2.8.
Raspberry Pi Server .........................................................................21
BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN PERANGKAT
LUNAK .................................................................................................................22
3.1
Gambaran Umum Sistem .................................................................22
3.2
Konsumsi Arus Dari Komponen yang dicatu ..................................23
3.3
Konfigurasi GPIO dan Motor DC, L298N.......................................23
3.4
Konfigurasi Wifi TP-Link 727 dan Raspberry Pi ............................25
3.5
Perancangan Perangkat Lunak .........................................................25
3.6
Konfigurasi Wifi TP-Link 727N ......................................................26
3.7
Raspberry Pi Web Server .................................................................29
vi
Universitas Sumatera Utara
3.7.1 Web Server ...............................................................................29
3.7.2 Apache2 ....................................................................................30
3.7.3 Pemrograman PHP....................................................................30
3.7.4 Halaman Web Kontrol Robot ...................................................31
3.8
Kombinasi HTML, PHP, dan Pyhton ..............................................32
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN .............................................37
4.1
Implementasi ....................................................................................37
4.2
Pengujian Perangkat Lunak dan Perangkat Keras ...........................38
4.2.1 Pengujian Raspberry Pi Accses Point (Wifi) .............................38
4.2.2 Pengujian Raspberry Pi Web Server.........................................39
4.2.2.1 Pengujian Pengendali Robot Pada Klien
Pc/Handphone ..........................................................................39
4.2.3 Pengujian Kecepatan Motor DC ...............................................40
4.2.4 Analisa Pengukuran Arus Pada Motor DC ...............................41
4.3
Pengujian Gerakan Motor DC.........................................................42
4.4
Pengujian Robot Secara Keseluruhan ..............................................43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................45
5.1
Kesimpulan ......................................................................................45
5.2
Saran.................................................................................................46
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... ix
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Motor DC Sederhana ................................................................ 6
Gambar 2.2
Medan Magnet Membawa Arus Mengelilingi Konduktor ....... 7
Gambar 2.3
Konfigurasi L298N ................................................................... 8
Gambar 2.4
Raspberry Pi Model B .............................................................. 9
Gambar 2.5
Raspberry Pi Tipe A ............................................................... 10
Gambar 2.6
Raspberry Pi Tipe B................................................................ 11
Gambar 2.7
GPIO (General Purpose Input Output) .................................. 12
Gambar 2.7
Cara Kerja CGI Web Server ................................................... 19
Gambar 3.1
Diagram Blok Sistem .............................................................. 22
Gambar 3.2
Rangkaian GPIO Raspberry Pi Ke L298N dan Motor DC ..... 23
Gambar 3.3
TP-Link 727N Terhubung Dengan Raspberry Pi ................... 24
Gambar 3.4
Halaman Web Kontrol Robot ................................................. 30
Gambar 4.1
Program Ditanamkan Pada Raspberry Pi Web Server ........... 37
Gambar 4.2
Proses Sinyal Wifi TP-Link 727N........................................... 37
Gambar 4.3
Proses ping Raspberry Pi Web Server .................................... 38
Gambar 4.4
Hasil Pengujian Kontrol Robot ............................................... 39
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Table 4.1
Pengukuran Konsumsi Arus Pada Motor DC ......................... 40
Tabel 4.2
Gerakan Motor DC ................................................................. 41
ix
Universitas Sumatera Utara