TUGAS AKHIR MODEL PENGONTROL GERAK VERTIKAL PADA HELIKOPTER DENGAN PENGENDALI LOGIKA FUZZY

  

TUGAS AKHIR

MODEL PENGONTROL GERAK

  

VERTIKAL PADA HELIKOPTER DENGAN

PENGENDALI LOGIKA FUZZY

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi

Disusun oleh :

  

Sevriady

045114047

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2009

  

TUGAS AKHIR

MODEL PENGONTROL GERAK

  

VERTIKAL PADA HELIKOPTER DENGAN

PENGENDALI LOGIKA FUZZY

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi

Disusun oleh :

  

Sevriady

045114047

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2009

FINAL PROJECT

  

VERTICAL HELICOPTER MODELLING

MOVEMENT WITH FUZZY LOGIC

CONTROLLER

Presented For Fulfilling One Of The Requirement To Obtain Engineer

Degree In Electrical Engineering Of Science And Technology Faculty

  

Sanata Dharma University

by :

Sevriady

045114047

  

ELECTRICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2009

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis

ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, 30 Januari 2009 Penulis Sevriady

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

  Selalu percaya dengan Tuhan dan kemampuan diri sendiri.

  Kupersembahkan Tugas Akhir Ini Untuk : Tuhan yang Maha Mulia Ayah dan Ibuku tercinta Saudara-saudaraku yang terbaik

  Dosen-dosen yang membimbingku Dan teman-teman yang selalu mendukungku

  

INTISARI

Model helikopter yang saat ini dijual pasaran sudah menyediakan remote

control, namun untuk mempertahankan posisi ketinggian yang diinginkan

pengguna tetap harus menekan panel pada remote control agar helikopter tetap

berada pada ketinggian yang diinginkan. Hal ini menyebabkan pengguna tidak

bisa lepas dari remote control yang disediakan.

  Pada perancangan tugas akhir ini, penulis merancang pemodelan

helikopter yang dapat mempertahankan ketinggian yang diinginkan dengan

beberapa pilihan level ketinggian. Pengaturan gerak vertikal pada model

helikopter ini menggunakan kontroler berbasis logika fuzzy yang menggunakan

mikrokontroler. LCD digunakan untuk menampilkan pilihan yang disediakan bagi

pengguna.

  Dari hasil pengujian dan analisa alat ini dapat mengendalikan ketinggian

gerak vertikal helikopter dengan tingkat kesalahan yang tidak terlalu besar, yaitu

kurang dari 5%. Kata Kunci : helikopter, mikrokontroler ATmega32, Kontroler Logika Fuzzy

  

ABSTRACT

Helicopter modeling that is sold today already gave a remote control, but

to hold high position, user has to keep pushing the remote control panel to hold

the position. This cause, user can not move his hand from the remote control.

  In this final project designing, the writer designed a helicopter modeling

that can hold high position that match desire with several high level option. This

helicopter vertical movement controller uses fuzzy logic controller based on

ATmega32 microcontroller. LCD is used for showing the choices that available

for user.

  From test result and analyze, this device can control helicopter vertical movement with the error that is not too big, it’s less than 5%. Keywords : helicopter, ATmega32 microcontroller, Fuzzy Logic Controller

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Sevriady

  Nomor Mahasiswa : 045114047

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul: PENGENDALI SUHU AIR DISPENSER BERBASIS KONTROLER

  

LOGIKA FUZZY DENGAN MIKROKONTROLER ATMEGA32

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

  Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 23 Februari 2009 Yang menyatakan ( Sevriady )

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis berjudul

“Model Pengontrol Gerak Vertikal Pada Helikopter dengan Pengendali Logika

Fuzzy”.

  Karya tulis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

  

Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis dapatkan selama

tahap perancangan, pembuatan dan pengujian alat.

  Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  

1. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan semangat dan doa yang

tak pernah putus sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

  

2. Kakak dan adik yang telah memberikan dukungan untuk dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

  

3. Ibu B. Wuri Harini, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I karya tulis

yang telah bersedia meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  

4. Bapak Ir. Tjendro, selaku dosen pembimbing II karya tulis yang telah

bersedia meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  

5. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  

6. Sahabat-sahabat baikku yang selalu mendukung : Herfianton, Willi,

Oksianus, Stevanus.

  

7. Rekan-rekan yang telah memberikan bantuan kepada penulis dalam

pengerjaan karya tulis ini: Tjin Yatmiko (TE’04), Hendri Paulus (TE’04), Khiong Hin (TE’04), Suci Apsari (TE’04).

  

8. Rekan-rekan (TE’04) di laboratorium TA yang telah memberikan ide-ide

kepada penulis dalam pengerjaan karya tulis ini: Sumin, Yohanes Eko, Eri Cahyono, Stenly Kadang, M.Taufik, Nova Budi, Tulus, Vendy Purnomo, Trijoko, Yustin, Yuli.

  

9. Aryanto yang telah bersedia meminjamkan dasi pada ujian pendadaran dan

Setiawan, Sherly, Rani yang ikut memberikan semangat dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.

  10. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

  11. Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

  

12. Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Elektro dan semua pihak yang

tidak dapat disebutkan satu persatu atas setiap bantuannya.

  Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari

penulisan karya tulis ini. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat

membangun sangat penulis harapkan.

  Akhir kata, semoga skripsi ini berguna bagi semua pihak dan dapat menjadi bahan kajian lebih lanjut.

  Yogyakarta, 24 Februari 2009 Penulis Sevriady

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL......................................................................................... i HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS....................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING..............……….………………. iii

LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI............................................................. iv

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA………………………….. v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN…………………………………………… vi

  

INTISARI...………………………………………………………………….. vii

ABSTRACT.………………………………………………………………… viii

KATA PENGANTAR...................................................................................... ix

LEMBAR PUBLIKASI.................................................................................... xii

DAFTAR ISI.................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR........................................................................................ xvii

DAFTAR TABEL............................................................................................ xxi

DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... xxii

BAB I. PENDAHULUAN................................................................................. 1

  1.1 Judul............................................................................................................. 1

  1.2 Latar Belakang Masalah.............................................................................. 1

  1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian.................................................................... 3

  1.4 Batasan Masalah.......................................................................................... 3

  1.5 Metode Penelitian........................................................................................ 4

  

1.6 Sistematika Penulisan.................................................................................. 5

  2.5.1 Himpunan Klasik (crisp).................................................................... 22

  

2.7 LCD (Liquid Crystal Display).................................................................... 37

  

2.6 Mosfet Sebagai Saklar…………………………………………………….. 36

  2.5.7 Logika Fuzzy dalam Teknik Kendali................................................... 29

  2.5.6 Defusifikasi (defuzzification)............................................................... 28

  2.5.5 Komposisi............................................................................................ 28

  2.5.4 Inferensi............................................................................................... 26

  2.5.3 Fusifikasi (fuzzification)...................................................................... 24

  2.5.2 Logika Fuzzy...................................................................................... 23

  

2.5 Sistem Kendali Fuzzy.................................................................................. 22

  

BAB II DASAR TEORI................................................................................... 6

  

2.4 Driver Motor................................................................................................ 21

  2.3.5 Timer/Counter..................................................................................... 19

  2.3.4 Interupsi Eksternal.............................................................................. 17

  2.3.3 Peta Memori........................................................................................ 17

  2.3.2 Fitur- Fitur yang Terdapat Pada Atmega32......................................... 15

  2.3.1 Gambaran Umum................................................................................ 15

  

2.3 Mikrokontroller AVR Seri Atmega32......................................................... 15

  

2.2 Ultrasonic Distance Sensor……………………………………………….. 12

  

2.1 Prinsip- prinsip Aerodinamika Helikopter………………………………… 6

  

2.8 Tanggapan Transien………………………………………………………. 40

  

2.9 Penguat Non-Inverting................................................................................. 41

  

3.3 Perancangan Perangkat Lunak..................................................................... 52

  

4.3 Hasil Pengujian Terhadap Penguat Daya..................................................... 61

  

4.2 Pengujian Terhadap Rangkaian Non-Inverting............................................ 60

  

4.1 Hasil Implementasi Sistem Pengendali Ketinggian Terbang Helikopter..... 57

  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................... 57

  3.3.4 Subrutin Output Data........................................................................... 56

  3.3.3 Perancangan Membership................................................................... 54

  3.3.2 Subrutin Fuzzy Logic Control............................................................. 53

  3.3.1 Diagram Alir Program Utama............................................................. 52

  3.2.7 Rangkaian Lengkap............................................................................. 52

  

BAB III RANCANGAN PENELITIAN........................................................... 43

  3.2.5 Perancangan Rangkaian Non-Inverting.............................................. 51

  3.2.6 Antarmuka LCD dengan ATmega32.................................................. 50

  3.2.4 Perancangan Mosfet sebagai Switching……………………………. 50

  3.2.3 PWM-Driver....................................................................................... 49

  3.2.2 Sensor Ultrasonic................................................................................ 46

  3.2.1 Driver Motor....................................................................................... 45

  

3.2 Perancangan Perangkat Keras...................................................................... 45

  

3.1 Diagram Blok............................................................................................... 43

  

4.4 Hasil Pengujian Tanpa Gangguan................................................................ 62

  

4.5 Hasil Pengujian Terhadap Gangguan........................................................... 66

  

4.6 Hasil Pengujian Terhadap Sensor Ultrasonik.............................................. 68

  

4.7 Hasil Implementasi Program....................................................................... 68

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 75

  

5.1 Kesimpulan.................................................................................................. 75

  

5.2 Saran............................................................................................................ 75

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

  

1. Gambar 2-1 Gaya-gaya pada helikopter……………………………....... 7

  

2. Gambar 2-2 Rotor Berputar...................................................................... 8

  3. Gambar 2-3 Gaya angkat bilah helikopter (a) Gaya Angkat Kecil, (b) Gaya Angkat Sedang (c) Gaya Angkat Besar..................................... 9

  4. Gambar 2-4 Arah terbang helikopter (a) Helikopter Terbang Lurus, (b) Helikopter Berayun ke Sisi Kiri, (c) Helikopter Berayun ke Sisi Kanan....................................................................................................... 10

  

5. Gambar 2-5 Sensor Ultrasonik................................................................. 12

  

6. Gambar 2-6 Sensor Ultrasonik…………………………………………. 13

  

7. Gambar 2-7 Operasi Dasar SONAR……………………………………. 13

  

8. Gambar 2-8 Konfigurasi kaki sensor ultrasonic………………………... 15

  

9. Gambar 2-9 Register MCUCR................................................................. 17

  

10. Gambar 2-10 Register GICR.................................................................... 18

  

11. Gambar 2-11 Register TCCR0…………………………………………. 20

  

12. Gambar 2-12 Register TCCR2…………………………………………. 20

  

13. Gambar 2-13 Rangkaian driver motor dc................................................. 21

  

14. Gambar 2-14 Himpunan klasik rendah, standar, dan tinggi..................... 22

  

15. Gambar 2-15 Tahapan proses dalam logika fuzzy.................................... 24

  16. Gambar 2-16 Fungsi keanggotaan variabel masukan ketinggian terbang...................................................................................................... 25

  

17. Gambar 2-17 Metode defusifikasi dengan Height.................................... 29

  

18. Gambar 2-18 Arsitektur Pengendali Fuzzy............................................... 30

  

19. Gambar 2-19 Arsitektur umum sistem pengendali fuzzy.......................... 32

  20. Gambar 2-20 Aturan-aturan kendali untuk pengendali fuzzy sederhana secara umum............................................................................ 32

  

21. Gambar 2-21 Membership input error dengan 7 membership(e )……. 33

n

  22. Gambar 2-22 Membership input perubahan error dengan 7 membership (Ce )……………………………………………………… 34 n

  23. Gambar 2-23 Membership output dengan 7 membership ( δu) ………... 34

  24. Gambar 2-24 Proses fusifikasi, inferensi, dan komposisi (a) Proses Fuzzyfication, inferensi, dan komposisi, (b) Proses Fuzzyfication, inferensi, dan komposisi………………………………… 35

  

25. Gambar 2-25 Proses Defuzzyfication…………………………………… 36

  

26. Gambar 2-26 Mosfet sebagai Switching................................................... 36

  

27. Gambar 2-27 Konstruksi LCD.................................................................. 37

  

28. Gambar 2-28 LCD M1632........................................................................ 38

  

29. Gambar 2-29 Hubungan antara DDRAM dan CGROM........................... 39

  

30. Gambar 2-30 Kurva tanggapan transient……………………………….. 41

  

31. Gambar 2-31 Penguat Non-inverting…………………………………… 41

  

32. Gambar 3-1 Diagram Blok Rancangan…………………………………. 43

  33. Gambar 3-2 Rancangan Blok Diagram Closed-loop Pengendali Kecepatan Motor DC................................................................................ 44

  

34. Gambar 3-3 Bentuk fisik helikopter yang digunakan................................ 45

  

35. Gambar 3-4 Rangkaian Sensor................................................................. 46

  

36. Gambar 3-5 Diagram alir kerangka utama program SRF-04................... 47

  

37. Gambar 3-6 Driver................................................................................... 49

  

38. Gambar 3-7 Penguat daya dengan IRF740............................................... 50

  

39. Gambar 3-8 Antarmuka LCD dengan ATmega32................................... 51

  

40. Gambar 3-9 Hasil perancangan Rangkaian non-inverting……………... 51

  

41. Gambar 3-10 Rangkaian lengkap perancangan perangkat keras............. 52

  

42. Gambar 3-11 Diagram Alir Program Utama............................................ 53

  

43. Gambar 3-12 Diagram alir subrutin fuzzy logic control........................... 54

  

44. Gambar 3-13 Input error (e)……………………………………………. 55

  

45. Gambar 3-14 Perubahan error (Ce)…………………………………….. 55

  

46. Gambar 3-15 Output……………………………………………………. 55

  

47. Gambar 3-16 Diagram alir subrutin output data………………………... 56

  

48. Gambar 4-1 Bentuk plant yang digunakan................................................ 57

  49. Gambar 4-2 Rangkaian elektronis (a) rangkaian elektronis (b) Tombol Pemilih Set Point……………………………………………………….. 58

  50. Gambar 4-3 Tampilan LCD (a) tampilan LCD saat program dinyalakan, (b) tampilan LCD setelah 1 detik............................................................... 59

  

51. Gambar 4-4 Rangkaian pemilih set point……………………………….. 59

  

52. Gambar 4-5 Tampilan LCD saat sp 40cm................................................. 60

  

53. Gambar 4-6 Tampilan LCD saat sp melebihi 90 cm................................. 60

  

54. Gambar 4-7 Rangkaian Non-Inverting....................................................... 61

  

55. Gambar 4-8 Grafik output sensor pada ketinggian 40 cm........................ 62

  

56. Gambar 4-9 Grafik output sensor pada ketinggian 60 cm........................ 64

  

57. Gambar 4-10 Grafik output sensor pada ketinggian 90 cm...................... 64

  58. Gambar 4-11 Grafik output sensor pada ketinggian 0 cm – 40 cm – 20cm................................................................................ 65

  59. Gambar 4-12 Grafik tanggapan sistem yang diberi gangguan untuk pilihan 40 cm............................................................................................. 66

  60. Gambar 4-13 Grafik tanggapan sistem yang diberi gangguan untuk pilihan 60 cm............................................................................................. 67

  61. Gambar 4-14 Grafik tanggapan sistem yang diberi gangguan untuk pilihan 90 cm............................................................................................. 67

  DAFTAR TABEL

  

1. Tabel 2-1 Spesifikasi Sensor Ultrasonik................................................... 14

  

2. Tabel 2-2 Pengaturan yang Mengaktifkan Interupsi Eksternal 1............. 18

  

3. Tabel 2-3 Pengaturan yang Mengaktifkan Interupsi Eksternal 2............. 18

  

4. Tabel 2-4 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock….. 20

  

5. Tabel 2-5 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock….. 21

  

6. Tabel 2-6 Aturan-aturan kendali fuzzy secara umum............................... 33

  7. Tabel 2-7 Aturan-aturan kendali fuzzy secara umum untuk 7 Membership............................................................................................... 34

  

8. Tabel 2-8 Konfigurasi kaki LCD.............................................................. 39

  

9. Tabel 3.1 Data pengujian sensor............................................................... 48

  

10. Tabel 3.2 Data percobaan kecepatan motor.............................................. 49

  

11. Tabel 4.1 Hasil pengujian terhadap rangkaian non-inverting................... 61

  

12. Tabel 4.2 Hasil pengujian terhadap rangkaian penguat daya................... 61

  13. Tabel 4.3 Data td, tr, tp, ts dengan set point 40 cm -90 cm

dan 0cm-40cm-20cm…………………………………….……………..

  65

  

14. Tabel 4.4 Perbandingan data sensor dengan penggaris………………… 68

DAFTAR LAMPIRAN

  

1. LAMPIRAN DATA PENGUJIAN…………………………….…. L1

  

2. LAMPIRAN RANGKAIAN LENGKAP ………………………... L2

  

3. LAMPIRAN DATASHEET ……………………………….…….. L3

  

4. LAMPIRAN LISTING PROGRAM ………..…………………… L4

BAB I Pendahuluan

  1.1 Judul Model Pengontrol Gerak Vertikal Pada Helikopter dengan Pengendali Logika Fuzzy

  1.2 Latar Belakang Masalah Di zaman yang semakin modern ini, serta dengan tingkat mobilitas manusia dan barang yang semakin tinggi, maka sarana transportasi memegang peranan yang sangat penting untuk memindahkan manusia dan barang dengan cepat, aman dan nyaman dari tempat asal ke tempat tujuan.

  Salah satu dari berbagai sarana transportasi udara adalah helikopter. Helikopter mempunyai keunggulan dibandingkan dengan alat transportasi yang lain. Keunggulan dari helikopter antara lain tepat waktu pemberangkatan, praktis, hemat waktu, mempunyai jalur sendiri, dan kecelakaan rata-rata relatif lebih rendah dibandingkan dengan sarana transportasi yang lain. Selain itu, helikopter dapat terangkat lurus ke atas dan mendarat kembali di titik yang sama [1].

  Helikopter banyak digunakan untuk penerbangan ke daerah- daerah kecil dan banyak digunakan juga dalam militer. Selain itu, tidak seperti pesawat-pesawat umum lainnya, helikopter tidak memerlukan landasan pacu

  

untuk lepas landas maupun mendarat, helikopter dapat lepas landas dan

mendarat di lapangan yang luas maupun di laut lepas [1].

  Untuk melakukan penelitian gerakan-gerakan pada helikopter, maka

digunakan miniatur helikopter. Dengan adanya miniatur helikopter saat ini,

maka gerakan-gerakan vertikal dan horizontal helikopter dapat diatur. Dalam

hal ini, gerakan yang akan diatur adalah ketinggian terbang dari helikopter.

  Kontroler yang akan digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah

kontroler dengan logika fuzzy. Kelebihan yang dimiliki oleh kontroler ini

dibandingkan dengan kontroller lainnya adalah mudah diperbaiki serta

pengendalian yang lebih baik [8]. Saat ini logika fuzzy telah berhasil

menerobos kendala-kendala yang dulu pernah ditemui dan segera menjadi

basis teknologi tinggi. Penerapan teori logika ini dianggap mampu

menciptakan sebuah revolusi dalam teknologi. Sebagai contoh, mulai tahun

90-an para manufaktur industri yang bergerak di bidang Distributed Control

System (DCS), Programmable Logic Controllers (PLCs), dan

Microcontrollers Units (MCUs) telah menyatukan sistem logika fuzzy pada

barang produksi dan memiliki prospek ekonomi yang baik. Pada saat yang

bersamaan, pertumbuhan yang luar biasa terjadi pada industri perangkat lunak

yang menawarkan kemudahan penggunaan logika fuzzy dan penerapan logika

fuzzy pada setiap aspek kehidupan sehari-hari.

  Pada penelitian ini, yang akan diatur adalah kecepatan putar motor

untuk mengatur ketinggian terbang. Penelitian untuk mengatur kecepatan

motor dengan logika fuzzy sudah banyak dilakukan.

  1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah agar dapat menghasilkan Model

pengontrol gerak vertikal pada helikopter dengan pengendali logika Fuzzy.

  Manfaat dari penelitian ini adalah agar dapat mempelajari gerakan- gerakan helikopter

  1.4 Batasan Masalah Dalam perancangan alat ini, yang dijadikan pemikiran utama adalah bagaimana mengontrol gerakan dari miniatur helikopter dengan menggunakan mikrokontroller. Adapun batasan masalah yang digunakan dalam perancangan ini adalah sebagai berikut: a. Menggunakan kontroller Fuzzy dengan mikrokontroller AVR seri ATMega32 b. Model yang digunakan adalah miniatur dari helikopter.

  c. Aplikasi yang dikontrol adalah ketinggian terbang dari miniatur helikopter.

  d. Bahasa pemprogaman menggunakan AVR GCC bawaan dari AVR studio4 dengan kompiler WinAVR.

  e. Sistem mengontrol kecepatan putaran motor yang digunakan sebagai penggerak rotor.

  f. Input berupa nilai ketinggian yang diinginkan (set point).

  g. Ketinggian terbang helikopter dibatasi antara 3cm sampai dengan ketinggian 90cm.

h. Sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik sebagai sensor pengatur ketinggian.

  1.5 Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengumpulkan sejumlah referensi atau literatur dari perpustakaan, internet dan sebagainya, kemudian menyusun perancangan dan melakukan serangkaian percobaan untuk merealisasikan perancangan.

  Pengujian dilakukan dengan mencoba memberikan gangguan pada sistem, mengambil data melalui sensor dan menganalisis bagaimana kontrol fuzzy menangani gangguan yang diberikan.

  Hasil yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah menghasilkan suatu kontroller fuzzy yang handal dan bisa memberikan pengendalian baik untuk mengontrol kecepatan motor untuk mengatur ketinggian terbang.

  1.6 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini memiliki sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN BAB ini berisi latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI BAB ini berisi studi pustaka tentang landasan teori penelitian: ultrasonik, mikrokontroller ATmega32, kontrol fuzzy, tanggapan transien, penguat daya.

  BAB III : RANCANGAN PENELITIAN BAB ini berisi tentang diagram blok perancangan, perancangan perangkat

keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software) dari peralatan yang

akan dibuat.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN BAB ini berisi hasil perancangan perangkat keras, data hasil pengujian, analisis data dan pembahasan. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN BAB ini berisi tentang kesimpulan akhir dan saran-saran penulis tentang alat yang dibuat.

BAB II Dasar Teori

2.1 Prinsip- prinsip Aerodinamika Helikopter [1]

  Helikopter tidak membutuhkan landasan pacu seperti pesawat terbang karena helikopter dapat terangkat lurus ke atas dan mendarat kembali di titik yang sama. Cara terbang helikopter sama dengan pesawat terbang, tetapi helikopter hanya memutar bilah rotor agar dapat terangkat ke udara. Rotor adalah komponen utama helikopter yang dibedakan atas main rotor (rotor utama) dan tail rotor (rotor ekor). Main rotor berfungsi untuk menimbulkan gaya angkat sekaligus gaya dorong agar didapatkan gerak maju bagi helikopter. Sedangkan tail rotor berfungsi untuk mengimbangi torsi yang ditimbulkan oleh putaran yang cenderung memutarkan helikopter pada sumbu vertikal. Sehingga rotor belakang juga berfungsi untuk mengontrol arah terbang helikopter.

  Helikopter terbang dengan menggunakan prinsip yang sama dengan peawat terbang. Alih-alih memiliki sayap, helikopter memiliki serangkaian bilah yang berputar, yang disebut rotor, yang berputar dengan kecepatan tinggi sehingga menciptakan gaya angkat. Rotor helikopter terdiri atas daun-daun rotor (blades). Dalam keadaan tidak berputar, bila diamati, bentuknya mirip dengan sayap pada pesawat bersayap tetap. Sayap maupun daun-daun rotor mempunyai penampang lintang yang khas yang disebut airfoil. Bentuk seperti

  

ini dimaksud agar bidang angkat tersebut bila dilintasi udara dengan kecepatan

tertentu akan mudah menghasilkan reaksi aerodinamika berupa gaya angkat.

  

Ketika gaya angkat ini lebih besar daripada bobotnya, helikopter tersebut

dapat naik ke udara dan terbang.

  Ketika berada di udara, pilot dapat mengurangi gaya angkat hingga

setara dengan bobot helikopter, dan helikopter tersebut dapat melayang di

udara. Jika gaya angkat tersebut dikurangi lebih banyak lagi sehingga gaya

angkatnya lebih kecil dibandingkan dengan bobot helikopter, maka helikopter

akan mulai turun ke tanah. Pilot juga dapat membelokkan bilah-bilah rotor

helikopter untuk membuatnya bergerak maju, mundur, dan menyamping.

  Gaya yang menyebabkan gerakan ini disebut gaya dorong. Agar

helikopter daapat bergerak maju, gaya dorong tersebut harus lebih besar

daripada gaya yang ditimbulkan oleh efek tarikan udara di sekeliling pesawat

tersebut. Gaya ini disebut gaya tarikan. Gaya-gaya pada helikopter dapat

dilihat pada gambar 2-1.

  Gambar 2-1 . Gaya-Gaya Pada Helikopter Ketika rotor bergerak membelah udara, udara di bawahnya

mendorongnya ke atas, dan ini menyebabkan gaya angkat. Sayap pesawat

terbang bekerja dengan cara yang sama. Ini dapat dilihat pada gambar 2-2:

  Gambar 2-2 . Rotor Berputar

  Bilah-bilah rotor melengkung seperti sayap pesawat terbang. Tetapi,

sayap melekat pada pesawat terbang, sedangkan rotor berputar. Ketika

berputar, bilah rotor membuat udara yang mengalir di atasnya bergerak lebih

cepat daripada udara yang bergerak di bawahnya. Ini karena udara memiliki

jarak tempuh yang lebih jauh ketika bergerak di atas permukaan bagian atas

yang melengkung. Rotor terdiri atas 3 (tiga) komponen utama, yaitu :

  1. poros rotor (rotor shaft) yang diputarkan oleh penggerak mula (engine) melalui sistem transmisi (gear box); 2. perangkat mekanik atau rotor head yang menghubungkan rotor shaft dengan daun rotor; 3. daun rotor, biasanya tiga atau lebih.

  Udara yang bergerak cepat memiliki tekanan yang lebih rendah

daripada udara yang bergerak lebih lambat dan udara yang bergerak lebih

  

lambat di bawah bilah tersebut mendorong ke atas melalui udara bertekanan

rendah yang mengalir lebih cepat. Inilah gaya angkat. Gaya angkat dapat

ditingkatkan dengan memiringkan bilah. Semakin besar sudut bilah, semakin

jauh pula jarak yang harus ditempuh udara di atasnya, sehingga udara tersebut

bergerak semakin cepat. Ini membuat gaya angkat menjadi lebih besar

dibanding sebelumnya. Gaya angkat yang mendorong rotor menarik helikopter

ke udara.

  Bilah rotor bersudut besar membuat udara yang bergerak di atasnya

lebih tipis daripada udara yang bergerak di atas bilah tersebut kecil. Ini

mengakibatkan gaya angkat yang lebih besar. Gambar 2-3a, gambar 2-3b, dan

gambar 2-3c akan menunjukkan gaya angkat pada bilah rotor.

  Gambar 2-3a. Gaya Angkat Kecil Gambar 2-3b. Gaya Angkat Sedang Gambar 2-3c. Gaya Angkat Besar

  Ketika berputar, rotor menyebabkan semua bagian lain helikopter

berputar ke arah yang berlawanan. Gaya yang bekerja ini disebut momen

kakas. Agar badan helikopter tetap seimbang, sebagian besar helikopter

memiliki rotor kecil yang ditambahkan di bagian ekor yang disebut rotor ekor.

  

Rotor ekor yang berputar menghasilkan gaya yang menjaga badan helikopter

tetap diam. Rotor ekor juga digunakan untuk mengemudikan pesawat. Gambar

2-4a, gambar 2-4b, dan gambar 2-4c adalah contoh arah terbang dari

helikopter yang dikendalikan oleh rotor ekor helikopter.

  Gambar 2-4a. Helikopter Terbang Lurus Gambar 2-4b. Helikopter Berayun ke Sisi Kiri Gambar 2-4c. Helikopter Berayun ke Sisi Kanan

  Selain bergerak ke samping serta naik dan turun, setiap bilah rotor

dapat dimiringkan sehingga dapat mendatar atau miring. Ini disebut mengubah

kelandaian bilah. Berbeda dengan engsel tarikan dan engsel kepak, yang bebas

bergerak sendiri, kelandaian setiap bilah rotor dikendalikan oleh pilot.

  

Kelandaian bilah rotor pada helikopter sangatlah penting untuk mengubah

arah terbang helikopter.

2.2 Ultrasonic Distance Sensor [2]

  Gambar 2-5. SRF-04 Ultrasonic Range Finder Gambar 2-6. SRF-04 Ultrasonic Range Finder

  Ultrasonic atau SONAR ( Sound Navigation Ranging), bekerja dengan memancarkan pulsa dari suara di atas batas pendengaran manusia, biasanya sekitar 40 sampai 50KHz. Ultrasound biasa membagi properti- propertinya dengan tipe-tipe lain dari gelombang-gelombang seperti sinar, suara dan gelombang air, bisa dengan cara dipantulkan, dibiaskan atau dibelokkan, dan disebarkan (diffracted). Diffraction adalah dimana arah dari gelombang yang berjalan ketika melalui titik penting atau melewati bagian yang kosong. Ini sangat penting terutama ketika jaraknya serupa atau panjang lebar gelombang yang lebih kecil. Seperti frekuensi tinggi ( 40KHz+) dipilih

  

untuk aplikasi jarak sejak lebar gelombangnya lebih kecil dari

7milimeter(mm), dan gelombang-gelombangnya sangat menunjukkan arah