PROPOSAL TUGAS AKHIR KENDALI SENAPAN MEN (1)
KENDALI SENAPAN MENGGUNAKAN GYROSCOPE DAN
ACCELEROMETER PADA ROBOT SENTINEL
PROPOSAL
TUGAS AKHIR
Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Sebutan Ahli Madya
Oleh :
Yoga Setya Hanggara
NIM: 144300154
PROGRAM DIPLOMA III
PROGAM STUDI TEKNIK KOMPUTER KONTROL
JURUSAN TEKNIK
POLITEKNIK NEGERI MADIUN
2017
i
LEMBAR PERSETUJUAN
PROPOSAL TUGAS AKHIR
KENDALI SENAPAN MENGGUNAKAN GYROSCOPE DAN
ACCELEROMETER PADA ROBOT SENTINEL
Oleh :
YOGA SETYA HANGGARA
NIM : 144300154
Pembimbing I
Pembimbing II
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
(Dirvi Eko Juliando, S.Pd., M.T.)
NIP. 198307202014041001
Ketua Jurusan
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PROPOSAL TUGAS AKHIR
KENDALI SENAPAN MENGGUNAKAN GYROSCOPE DAN
ACCELEROMETER PADA ROBOT SENTINEL
Oleh:
YOGA SETYA HANGGARA
NIM : 144300154
No
Jabatan
Nama
Tanda Tangan
1
Penguji I
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
2
Penguji II
(Ardian P.A., S.Kom., M.Cs.)
NIP. 198405072014041001
3
Penguji III
(Aulia Elhakim, S.ST., M.T.)
NIP. 198509122015041003
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik
Politeknik Negeri Madiun
Ketua Program Studi
Teknik Komputer Kontrol
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
(M. Erik Echsony, S.ST., M.T.)
NIP. 198601182014041001
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vi
A. LATAR BELAKANG ............................................................................. 1
B. RUMUSAN MASALAH ......................................................................... 2
C. BATASAN MASALAH .......................................................................... 2
D. TUJUAN .................................................................................................. 2
E
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 2
1.
Arduino Mega .................................................................................... 3
2.
Arduino Promini ................................................................................ 4
3.
Sensor MPU 6050 .............................................................................. 5
4.
Complementary Filter ........................................................................ 6
5.
Radio Frekuensi ................................................................................. 6
6.
Motor Servo ....................................................................................... 8
F. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 8
1.
Studi Pustaka...................................................................................... 8
2.
Penentuan Spesifikasi Alat ................................................................ 9
3.
Bahan atau Materi .............................................................................. 9
4.
Komponen Yang Digunakan.............................................................. 9
5.
Variabel .............................................................................................. 9
6.
Diagram Kerja .................................................................................... 10
7.
Flowchart ........................................................................................... 11
8. Desain Alat .......................................................................................... 13
G. JADWAL TUGAS AKHIR .................................................................... 14
H. RENCANA ANGGARAN BIAYA ........................................................ 14
DAFTAR PUSTAKA
iv
DAFTAR GAMBAR
A.
Gambar 1.
Arduino Mega .................................................................................... 3
Gambar 2.
Arduini Pro Mini....... ......................................................................... 4
Gambar 3.
Sensor MPU 6050 .............................................................................. 5
Gambar 4.
Radio Frekuensi ................................................................................. 7
Gambar 5.
Motor servo ........................................................................................ 8
Gambar 6.
Diagram Kerja Visual ...................................................................... 10
Gambar 7.
Diagram Kerja Sistem ...................................................................... 10
Gambar 8.
Flowchart Utama.............................................................................. 11
Gambar 9.
Flowchart Eksekusi Senapan ........................................................... 12
Gambar 10. Flowchart Kendali Senapan ............................................................. 12
Gambar 11. Desain alat........................................................................................ 13
v
1
B. LATAR BELAKANG
Robot adalah peralatan mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik
menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan
program yang telah didefenisikan terlebih dahulu pada sebuah chip atau
memori. Robot memiliki manfaat yang sangat banyak dan telah menjadi bagian
dalam kehidupan manusia pada era modern ini, seperti contoh pada sebuah
kemiliteran. Segi keamanan adalah hal utama yang harus ditingkatkan pada
bidang kemiliteran, salah satunya adalah ketika pengintaian dan penyergapan
pada markas teroris. Kondisi markas yang tidak dapat diprediksi membuat
tidak terjaminnya keselamatan pasukan anti teror baik dari serangan teroris
ataupun jebakan sekitar markas teroris. Untuk meningkatkan keamanan
tersebut perlu dibuatnya sebuah robot yang bisa digunakan untuk pengintaian
dan penyergapan.
Pada masalah yang diangkat, perlu dicarikan solusi dengan menerapkan
teknologi dalam bidang telemetri dan otomatisasi. Maka di buatlah “Kendali
Senapan Menggunakan Gyroscope dan Accelerometer Pada Robot Sentinel”
yang bertujuan untuk
pengendalian senapan dimana senapan dapat
dikendalikan ke arah objek sesuai dengan pergerakan anggota badan,
pengendalian ini dapat dilakukan dengan jarak cukup jauh.
Sensor Gyroscope dan Accelerometer merupakan motion detector atau
sebuah sensor yang dapat mengambil data pada saat terjadi sebuah pergerakan,
sensor ini dapat menggantikan peranan indra peraba (tangan) prajurit. Pada
Tugas Akhir ini akan dibangun sebuah sistem pengendalian senjata dimana
senjata akan mengikuti pergerakan dari prajurit dengan bantuan sensor
Gyroscope dan Accelerometer, pengendalian ini dapat dilakukan dengan jarak
jauh (telemetri) dengan batuan komunikasi radio frekuensi, alat ini dilengkapi
dengan kamera yang terintegrasi dengan android agar memudahkan dalam
pengawasan objek yang berada di depan senapan dan untuk memudahkan
pembidikan objek. Dengan adanya perancangan alat ini diharapkan lebih
meningkat dan terjaminnya keamanan pasukan saat melakukan pengintaian dan
penyergapan.
2
C. RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang yang telah diuraikan, dapat dirumuskan permasalahan
sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang dan membuat sistem kendali senapan
menggunakan Gyroscope dan Accelerometer?
2. Bagaimana membuat sistem komunikasi jarak jauh menggunakan
Radio Frekuensi?
D. BATASAN MASALAH
Agar pembahasan tidak menyimpang dari pokok perumusan masalah yang
ada, maka dibuat batasan masalah sebagai berikut:
1. Pergerakan senapan di kendalikan dengan sensor Gyroscope dan
Accelerometer.
2. Pergerakan senapan sesuai dengan pergerakan maksimal putaran servo
yaitu 180 derajat.
3. Image Processing tidak termasuk dalam kajian, kamera digunakan
untuk memberi informasi objek yang berada di depan senapan.
4. Jarak komunikasi merupakan jarak dimana radio frekuensi dapat
bekerja dengan baik (maksimal 70 meter tanpa halangan).
E. TUJUAN
Alat ini dibuat dengan memiliki tujuan sebagai berikut:
1. Merancang dan membuat sistem kendali senapan jarak jauh
menggunakan Gyroscope dan Accelerometer.
2. Membuat sistem komunikasi jarak jauh menggunakan Radio
Frekuensi.
F. TINJAUAN PUSTAKA
Di dalam perancangan dan pembuatan Tugas Akhir ini diperlukan beberapa
teori-teori yang dapat menunjang dalam pembuatan tugas akhir, maka penulis
mengambil beberapa tinjauan pustaka yang dapat membantu menyelesaikan
3
tugas akhir tersebut. Salah satunya adalah dari referensi jurnal, dan teori
lainnya dapat mengambil dari buku, internet atau dari catatan perkuliahan.
Berikut ini adalah beberapa tinjauan yang digunakan sebagai rujukan dalam
pengerjaan tugas akhir.
1. Arduino Mega
Arduino Mega adalah papan mikrokontroler berbasiskan ATmega2560.
Arduino Mega2560 memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 pin
dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog, dan 4
pin sebagai UART (port serial hardware), 16 MHz kristal osilator, koneksi
USB, jack power, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan
untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke
komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor ACDC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya. Papan arduino mega 2560
ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Arduino mega
Sumber: http://family-cybercode.blogspot.co.id
Spesifikasi Arduino Mega :
Microcontroller
: ATmega2560
Operating Voltage
: 5V
Input Voltage (recommended) : 7-12V
Input Voltage (limits)
: 6-20V
Digital I/O Pins
: 54 (of which 14 provide PWM output)
Analog Input Pins
: 16
4
DC Current per I/O Pin
: 40 mA
DC Current for 3.3V Pin
: 50 mA
Flash Memory
: 256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM
: 8 KB
EEPROM
: 4 KB
Clock Speed
: 16 MHz
2. Arduino Pro Mini
Arduino Pro Mini adalah papan pengembangan (development board)
mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P dengan bentuk yang sangat
minimalis. Secara fungsi tidak ada bedanya dengan Arduino Uno, dan
sangat mirip dengan Arduino Nano. Perbedaan utama terletak pada
ketiadaan jack power DC dan konektor Mini-B USB, sehingga harus
menggunakan modul FTDI atau USB to TTL untuk menghubungkan ke
komputer. Arduino Pro Mini ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Arduino Pro Mini
Sumber: ecadio.com
Spesifikasi :
Chip mikrokontroller
: ATmega328P
Tegangan operasi
: 5V atau 3.3V (tergantung model)
Digital I/O pin
: 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM
Analog Input pin
: 6 buah
Arus DC per pin I/O
: 40 mA
Memori Flash
: 32 KB, 0.5 KB telah digunakan untuk bootloader
5
SRAM
: 2 KB
EEPROM
: 1 KB
Clock speed
: 8 Mhz (model 3.3V) atau 16 Mhz (Model 5V)
Dimensi
: 33 mm x 18 mm
3. Sensor MPU 6050
MPU-6050 Module adalah sebuah modul berinti MPU-6050 yang
merupakan 6 axis Motion Processing Unit dengan penambahan regulator
tegangan dan beberapa komponen pelengkap lainnya yang membuat modul
ini siap dipakai dengan tegangan supply sebesar 3-5VDC. Modul ini
memiliki interface I2C yang dapat disambungkan langsung ke MCU yang
memiliki fasilitas I2C. Sensor MPU-6050
berisi sebuah MEMS
Accelerometer dan sebuah MEMS Gyroscope yang saling terintegrasi.
Sensor MPU 6050 ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Sensor MPU 6050
Sumber: http://www.14core.com
Berikut adalah spesifikasi dari Modul ini :
1. Berbasis Chip MPU-6050
2. Supply tegangan berkisar 3-5V
3. Gyroscope range + 250 500 1000 2000 ° / s
4. Acceleration range: ± 2 ± 4 ± 8 ± 16 g
5. Communication standard I2C
6. Chip built-in 16 bit AD converter, 16 bits data output
6
7. Jarak antar pin header 2.54 mm
8. Dimensi modul 20.3mm x 15.6mm
4. Complementary Filter
Menggunakan 2 sumbu sensor accelerometer untuk mendapatkan nilai
kemiringan sudut (θ), yaitu sumbu X dan Z. Kemudian sudut kemiringan
dari accelerometer ini di umpankan ke low-pass filter untuk menghilangkan
noise. Sedangkan keluaran sensor Gyroscope yang berupa kecepatan sudut
(ω) harus diintegralkan terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai
perpindahan sudut atau sudut kemiringan. Kemudian diumpankan ke highpass filter untuk menghilangkan efek bias pada gyroscope.
Jika complementary filter ini diaplikasikan ke bahasa pemrograman, maka
akan ditunjukkan pada Persamaan 1.
sudut = (a)*(sudut+outgyro*dt)+(1-a)*(sudutacc) . . . . (1)
Keterangan :
A
= koefisien filter
dt
= waktu sampling, disesuaikan dengan waktu sampling nilai sensor
sudut
= sudut keluaran complementary filter
outgyro = keluaran sensor gyroscope berupa kecepatan sudut
sudutacc = keluaran sensor accelerometer yang sudah berupa sudut
5. Radio Frekuensi
Modul transmisi RF (Radio Frequency) dengan modulasi ASK
(amplitude-shift-keying) ini beroperasi pada frekuensi 433 MHz, merupakan
modul elektronika yang ekonomis untuk aplikasi pengendali nirkabel /
wireless controller.
Spesifikasi Modul Penerima / RF Receiver:
1. Catu daya: 5 Volt DC
7
2. Arus pada moda statis / quiescent current: 4 mA
3. Frekuensi operasional: 433,92 MHz
4. Lebar pita frekuensi / bandwidth: 2 MHz
5. Moda modulasi: OOK / ASK
6. Sensitivitas: -105 dB
Spesifikasi Modul Pengirim / RF Transmitter:
1. Catu daya: 3-12 Volt DC
2. Arus pada saat mengirimkan sinyal: 20-28 mA
3. Frekuensi operasional: 433,92 MHz ±150kHz
4. Kekuatan transmisi: 40 mW (16 dBm) pada tegangan 12V, dapat
mencapai hingga 90 meter pada kondisi tanpa halangan
5. Kecepatan transmisi maksimum: 9,6 kbps (direkomendasikan untuk
menggunakan kecepatan di bawah 2400 bps untuk hasil yang
optimum)
6. Moda modulasi: ASK
7. Moda resonansi: SAW
8. Rentang suhu operasional: -10 ~ +70
9. Ukuran: 19 × 19 × 8mm
Radio frekuensi ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Radio Frekuensi
Sumber: tokopedia.com
8
6. Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor yang memiliki 3 kabel. Masing-masing
kabel digunakan sebagai catu daya, ground, dan kontrol. Motor ini terdiri
dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian
kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran
servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar
pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal (kaki kontrol) dari kabel motor servo.
Motor srvo ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Bentuk Motor Servo
Sumber: http://zonaelektro.net/motor-servo/
G. METODOLOGI PENELITIAN
Pada bagian ini berisi tentang metode yang digunakan dalam pembuatan
Tugas Akhir, bahan atau materi, data yang dibutuhkan, rancangan desain alat,
dan gambaran diagram alir.
1. Studi pustaka
Mempelajari teori-teori berdasarkan pada buku – buku referensi yang
bertujuan untuk memperkuat materi pembahasan maupun menunjang
informasi yang berhubungan dengan tugas akhir ini.
9
2. Penentuan spesifikasi alat
Agar dapat mempermudah dalam merencanakan dan membuat suatu alat,
maka diperlukan penentuan spesifikasi alat dengan memilih komponen komponen yang akan digunakan.
3. Bahan atau Materi
Bahan atau materi yang mendukung dalam pembuatan Tugas Akhir
berasal dari jurnal, serta teori lainnya yang di ambil dari buku, internet dan
dari catatan perkuliahan.
4. Komponen Yang Digunakan
Berikut merupakan beberapa komponen yang digunakan dalam
pembuatan Tugas Akhir:
1. Arduino Uno
2. Arduino Pro Mini
3. Sensor Gyroscope dan Accelerometer
4. Radio frekuensi
5. Motor Servo
6. Virtual Reality
7. Smartphone (OS. Android)
8. Action Camera
9. Senapan Elektrik
10. Push Button
11. Baterai
12. Alumunium
13. Akrilik
5. Variabel
Berikut merupakan variabel yang akan menjadi objek penelitian:
1. Besaran sudut sensor Gyroscope dan Accelerometer
2. Jarak komunikasi Radio Frekuensi
10
6. Diagram Kerja
Pada perancangan alat terdapat dua diagram kerja, dimana kedua diagram
kerja tidak terjadi komunikasi data. Berikut merupakan diagram kerja alat:
1. Diagram kerja sistem visual
Sistem ini bekerja menampilkan apa yang di tangkap oleh action
camera ke android dengan bantuan wireless connection. Diagram kerja
sistem visual ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram kerja sistem visual
2. Diagram kerja sistem kendali
Sistem ini bekerja dengan membaca besaran sudut dari sensor
Gyroscope dan Accelerometer, dimana pergerakan senapan akan sama
dengan pergerakan sensor. Terdapat push button yang di gunakan untuk
eksekusi senapan, dimana bagian TX dan RX di hubungkan dengan
komunikasi radio frekuensi. . Diagram kerja sistem kendali ditunjukkan
pada Gambar 7.
Gambar 7. Diagram kerja sistem kendali
11
Pada bagian RX senapan di gerakkan oleh 3 motor servo. Motor servo
pertama digunakan untuk gerak naik turun, motor servo kedua digunakan
untuk gerak kiri kanan, dan motor servo ketiga digunakan untuk
melakukan tembakan.
7. Flowchart
Pada perancangan alat terdapat 3 bagian flowchart yaitu flowchart
utama, flowchart eksekusi senapan, dan flowchart kendali gerak senapan.
1. Flowchart Utama
Flowchart utama merupakan flowchart dari keseluruhan sistem.
Flowchart utama ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Flowchart utama
12
2. Flowchart Eksekusi Senapan
Flowchart eksekusi senapan ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Flowchart eksekusi senapan
3. Flowchart Kendali Gerak Senapan
Flowchart kendali gerak senapan ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Flowchart kendali gerak senapan
13
8. Desain Alat
Dalam perancangan alat, desain di bagi menjadi 2 bagian, yaitu bagian
TX dan bagian RX. Desain alat ditunjukkan pada Gambar 11.
(A)
(B)
Gambar 11. Desain alat (A) TX dan (B) RX
14
H. JADWAL TUGAS AKHIR
Jadwal Tugas Akhir dibuat agar alat yang dibuat sesuai dengan waktu
yang telah dijadwalkan. Jadwal Tugas Akhir dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Jadwal tugas akhir
No.
Kegiatan
Desember Januari Februari Maret April Mei Juni
1.
Pembuatan Proposal
2.
Rancangan Alat
3.
Pembuatan Alat
4.
Pengujian
5.
Kesimpulan
6.
Penyusunan Laporan
I. RENCANA ANGGARAN BIAYA
Rencana Anggaran Biaya diperlukan untuk memperkirakan harga
komponen yang diperlukan dalam pembuatan tugas akhir. Rencana Anggaran
Biaya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Rencana anggaran biaya
No
Nama Barang
1 Arduino Mega
2 Arduino Pro Mini
Sensor Gyroscope dan
3
Accelerometer
4 Motor Servo
5 Electric Gun
6 Radio Frekuensi
7 Virtual Reality
8 Action Camera
9 Kerangka
10 Baterai
11 Push Button
TOTAL
Satuan
1 Unit
1 Unit
Harga
Rp.200.000
Rp.50.000
Jumlah
Rp. 200.000
Rp. 50.000
1 Unit
Rp.100.000
Rp. 100.000
3 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
Rp.200.000
Rp2.000.000
Rp. 50.000
Rp. 50.000
Rp. 400.000
Rp. 300.000
Rp. 100.000
Rp. 5.000
Rp. 600.000
Rp. 2.000.000
Rp. 50.000
Rp. 50.000
Rp. 400.000
Rp. 300.000
Rp. 100.000
Rp. 5.000
Rp3.855.000
15
DAFTAR PUSTAKA
Ardianto, Heri, & Aan Darmawan.
(2016). Arduino Belajar Cepat dan
Pemrograman. Badung: Informatika Bandung.
ASK-Modulation Wireless RF Transceiver Modules 433 MHz. (2017).
http://www.vcc2gnd.com/sku/RFASK433. Diakses Januari 2017.
Berkenalan dengan Arduino Pro Mini. (2016). http://ecadio.com/belajar-danmengenal-arduino-pro-mini. Diakses Januari 2017.
GY-521 MPU-6050 Module 3 Axis gyro + 3 Axis Accelerometer. (2016).
https://www.indo-ware.com/produk-2838-gy521-mpu6050-module-3axis-gyro--3-axis. accelerometer.html. Diakses Januari 2017.
Kadir, Abdul. (2015). From Zero to a Pro Arduino. Yogyakarta: CV.Andi Offset.
Motor Servo. (2014). http://zonaelektro.net/motor-servo/. Diakses Januari 2017.
Wisnuwardhana.
(2014).
Gryoscope
dan
accelerometer.
https://wisnuwardhana10.wordpress.com/2014/07/05/gryos-danaccelerometer/ . Diakses Januari 2017.
ACCELEROMETER PADA ROBOT SENTINEL
PROPOSAL
TUGAS AKHIR
Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Sebutan Ahli Madya
Oleh :
Yoga Setya Hanggara
NIM: 144300154
PROGRAM DIPLOMA III
PROGAM STUDI TEKNIK KOMPUTER KONTROL
JURUSAN TEKNIK
POLITEKNIK NEGERI MADIUN
2017
i
LEMBAR PERSETUJUAN
PROPOSAL TUGAS AKHIR
KENDALI SENAPAN MENGGUNAKAN GYROSCOPE DAN
ACCELEROMETER PADA ROBOT SENTINEL
Oleh :
YOGA SETYA HANGGARA
NIM : 144300154
Pembimbing I
Pembimbing II
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
(Dirvi Eko Juliando, S.Pd., M.T.)
NIP. 198307202014041001
Ketua Jurusan
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PROPOSAL TUGAS AKHIR
KENDALI SENAPAN MENGGUNAKAN GYROSCOPE DAN
ACCELEROMETER PADA ROBOT SENTINEL
Oleh:
YOGA SETYA HANGGARA
NIM : 144300154
No
Jabatan
Nama
Tanda Tangan
1
Penguji I
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
2
Penguji II
(Ardian P.A., S.Kom., M.Cs.)
NIP. 198405072014041001
3
Penguji III
(Aulia Elhakim, S.ST., M.T.)
NIP. 198509122015041003
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik
Politeknik Negeri Madiun
Ketua Program Studi
Teknik Komputer Kontrol
(Sukamto, S.T., M.T.)
NIP. 197811142014041001
(M. Erik Echsony, S.ST., M.T.)
NIP. 198601182014041001
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vi
A. LATAR BELAKANG ............................................................................. 1
B. RUMUSAN MASALAH ......................................................................... 2
C. BATASAN MASALAH .......................................................................... 2
D. TUJUAN .................................................................................................. 2
E
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 2
1.
Arduino Mega .................................................................................... 3
2.
Arduino Promini ................................................................................ 4
3.
Sensor MPU 6050 .............................................................................. 5
4.
Complementary Filter ........................................................................ 6
5.
Radio Frekuensi ................................................................................. 6
6.
Motor Servo ....................................................................................... 8
F. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 8
1.
Studi Pustaka...................................................................................... 8
2.
Penentuan Spesifikasi Alat ................................................................ 9
3.
Bahan atau Materi .............................................................................. 9
4.
Komponen Yang Digunakan.............................................................. 9
5.
Variabel .............................................................................................. 9
6.
Diagram Kerja .................................................................................... 10
7.
Flowchart ........................................................................................... 11
8. Desain Alat .......................................................................................... 13
G. JADWAL TUGAS AKHIR .................................................................... 14
H. RENCANA ANGGARAN BIAYA ........................................................ 14
DAFTAR PUSTAKA
iv
DAFTAR GAMBAR
A.
Gambar 1.
Arduino Mega .................................................................................... 3
Gambar 2.
Arduini Pro Mini....... ......................................................................... 4
Gambar 3.
Sensor MPU 6050 .............................................................................. 5
Gambar 4.
Radio Frekuensi ................................................................................. 7
Gambar 5.
Motor servo ........................................................................................ 8
Gambar 6.
Diagram Kerja Visual ...................................................................... 10
Gambar 7.
Diagram Kerja Sistem ...................................................................... 10
Gambar 8.
Flowchart Utama.............................................................................. 11
Gambar 9.
Flowchart Eksekusi Senapan ........................................................... 12
Gambar 10. Flowchart Kendali Senapan ............................................................. 12
Gambar 11. Desain alat........................................................................................ 13
v
1
B. LATAR BELAKANG
Robot adalah peralatan mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik
menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan
program yang telah didefenisikan terlebih dahulu pada sebuah chip atau
memori. Robot memiliki manfaat yang sangat banyak dan telah menjadi bagian
dalam kehidupan manusia pada era modern ini, seperti contoh pada sebuah
kemiliteran. Segi keamanan adalah hal utama yang harus ditingkatkan pada
bidang kemiliteran, salah satunya adalah ketika pengintaian dan penyergapan
pada markas teroris. Kondisi markas yang tidak dapat diprediksi membuat
tidak terjaminnya keselamatan pasukan anti teror baik dari serangan teroris
ataupun jebakan sekitar markas teroris. Untuk meningkatkan keamanan
tersebut perlu dibuatnya sebuah robot yang bisa digunakan untuk pengintaian
dan penyergapan.
Pada masalah yang diangkat, perlu dicarikan solusi dengan menerapkan
teknologi dalam bidang telemetri dan otomatisasi. Maka di buatlah “Kendali
Senapan Menggunakan Gyroscope dan Accelerometer Pada Robot Sentinel”
yang bertujuan untuk
pengendalian senapan dimana senapan dapat
dikendalikan ke arah objek sesuai dengan pergerakan anggota badan,
pengendalian ini dapat dilakukan dengan jarak cukup jauh.
Sensor Gyroscope dan Accelerometer merupakan motion detector atau
sebuah sensor yang dapat mengambil data pada saat terjadi sebuah pergerakan,
sensor ini dapat menggantikan peranan indra peraba (tangan) prajurit. Pada
Tugas Akhir ini akan dibangun sebuah sistem pengendalian senjata dimana
senjata akan mengikuti pergerakan dari prajurit dengan bantuan sensor
Gyroscope dan Accelerometer, pengendalian ini dapat dilakukan dengan jarak
jauh (telemetri) dengan batuan komunikasi radio frekuensi, alat ini dilengkapi
dengan kamera yang terintegrasi dengan android agar memudahkan dalam
pengawasan objek yang berada di depan senapan dan untuk memudahkan
pembidikan objek. Dengan adanya perancangan alat ini diharapkan lebih
meningkat dan terjaminnya keamanan pasukan saat melakukan pengintaian dan
penyergapan.
2
C. RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang yang telah diuraikan, dapat dirumuskan permasalahan
sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang dan membuat sistem kendali senapan
menggunakan Gyroscope dan Accelerometer?
2. Bagaimana membuat sistem komunikasi jarak jauh menggunakan
Radio Frekuensi?
D. BATASAN MASALAH
Agar pembahasan tidak menyimpang dari pokok perumusan masalah yang
ada, maka dibuat batasan masalah sebagai berikut:
1. Pergerakan senapan di kendalikan dengan sensor Gyroscope dan
Accelerometer.
2. Pergerakan senapan sesuai dengan pergerakan maksimal putaran servo
yaitu 180 derajat.
3. Image Processing tidak termasuk dalam kajian, kamera digunakan
untuk memberi informasi objek yang berada di depan senapan.
4. Jarak komunikasi merupakan jarak dimana radio frekuensi dapat
bekerja dengan baik (maksimal 70 meter tanpa halangan).
E. TUJUAN
Alat ini dibuat dengan memiliki tujuan sebagai berikut:
1. Merancang dan membuat sistem kendali senapan jarak jauh
menggunakan Gyroscope dan Accelerometer.
2. Membuat sistem komunikasi jarak jauh menggunakan Radio
Frekuensi.
F. TINJAUAN PUSTAKA
Di dalam perancangan dan pembuatan Tugas Akhir ini diperlukan beberapa
teori-teori yang dapat menunjang dalam pembuatan tugas akhir, maka penulis
mengambil beberapa tinjauan pustaka yang dapat membantu menyelesaikan
3
tugas akhir tersebut. Salah satunya adalah dari referensi jurnal, dan teori
lainnya dapat mengambil dari buku, internet atau dari catatan perkuliahan.
Berikut ini adalah beberapa tinjauan yang digunakan sebagai rujukan dalam
pengerjaan tugas akhir.
1. Arduino Mega
Arduino Mega adalah papan mikrokontroler berbasiskan ATmega2560.
Arduino Mega2560 memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 pin
dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog, dan 4
pin sebagai UART (port serial hardware), 16 MHz kristal osilator, koneksi
USB, jack power, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan
untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke
komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor ACDC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya. Papan arduino mega 2560
ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Arduino mega
Sumber: http://family-cybercode.blogspot.co.id
Spesifikasi Arduino Mega :
Microcontroller
: ATmega2560
Operating Voltage
: 5V
Input Voltage (recommended) : 7-12V
Input Voltage (limits)
: 6-20V
Digital I/O Pins
: 54 (of which 14 provide PWM output)
Analog Input Pins
: 16
4
DC Current per I/O Pin
: 40 mA
DC Current for 3.3V Pin
: 50 mA
Flash Memory
: 256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM
: 8 KB
EEPROM
: 4 KB
Clock Speed
: 16 MHz
2. Arduino Pro Mini
Arduino Pro Mini adalah papan pengembangan (development board)
mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P dengan bentuk yang sangat
minimalis. Secara fungsi tidak ada bedanya dengan Arduino Uno, dan
sangat mirip dengan Arduino Nano. Perbedaan utama terletak pada
ketiadaan jack power DC dan konektor Mini-B USB, sehingga harus
menggunakan modul FTDI atau USB to TTL untuk menghubungkan ke
komputer. Arduino Pro Mini ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Arduino Pro Mini
Sumber: ecadio.com
Spesifikasi :
Chip mikrokontroller
: ATmega328P
Tegangan operasi
: 5V atau 3.3V (tergantung model)
Digital I/O pin
: 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM
Analog Input pin
: 6 buah
Arus DC per pin I/O
: 40 mA
Memori Flash
: 32 KB, 0.5 KB telah digunakan untuk bootloader
5
SRAM
: 2 KB
EEPROM
: 1 KB
Clock speed
: 8 Mhz (model 3.3V) atau 16 Mhz (Model 5V)
Dimensi
: 33 mm x 18 mm
3. Sensor MPU 6050
MPU-6050 Module adalah sebuah modul berinti MPU-6050 yang
merupakan 6 axis Motion Processing Unit dengan penambahan regulator
tegangan dan beberapa komponen pelengkap lainnya yang membuat modul
ini siap dipakai dengan tegangan supply sebesar 3-5VDC. Modul ini
memiliki interface I2C yang dapat disambungkan langsung ke MCU yang
memiliki fasilitas I2C. Sensor MPU-6050
berisi sebuah MEMS
Accelerometer dan sebuah MEMS Gyroscope yang saling terintegrasi.
Sensor MPU 6050 ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Sensor MPU 6050
Sumber: http://www.14core.com
Berikut adalah spesifikasi dari Modul ini :
1. Berbasis Chip MPU-6050
2. Supply tegangan berkisar 3-5V
3. Gyroscope range + 250 500 1000 2000 ° / s
4. Acceleration range: ± 2 ± 4 ± 8 ± 16 g
5. Communication standard I2C
6. Chip built-in 16 bit AD converter, 16 bits data output
6
7. Jarak antar pin header 2.54 mm
8. Dimensi modul 20.3mm x 15.6mm
4. Complementary Filter
Menggunakan 2 sumbu sensor accelerometer untuk mendapatkan nilai
kemiringan sudut (θ), yaitu sumbu X dan Z. Kemudian sudut kemiringan
dari accelerometer ini di umpankan ke low-pass filter untuk menghilangkan
noise. Sedangkan keluaran sensor Gyroscope yang berupa kecepatan sudut
(ω) harus diintegralkan terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai
perpindahan sudut atau sudut kemiringan. Kemudian diumpankan ke highpass filter untuk menghilangkan efek bias pada gyroscope.
Jika complementary filter ini diaplikasikan ke bahasa pemrograman, maka
akan ditunjukkan pada Persamaan 1.
sudut = (a)*(sudut+outgyro*dt)+(1-a)*(sudutacc) . . . . (1)
Keterangan :
A
= koefisien filter
dt
= waktu sampling, disesuaikan dengan waktu sampling nilai sensor
sudut
= sudut keluaran complementary filter
outgyro = keluaran sensor gyroscope berupa kecepatan sudut
sudutacc = keluaran sensor accelerometer yang sudah berupa sudut
5. Radio Frekuensi
Modul transmisi RF (Radio Frequency) dengan modulasi ASK
(amplitude-shift-keying) ini beroperasi pada frekuensi 433 MHz, merupakan
modul elektronika yang ekonomis untuk aplikasi pengendali nirkabel /
wireless controller.
Spesifikasi Modul Penerima / RF Receiver:
1. Catu daya: 5 Volt DC
7
2. Arus pada moda statis / quiescent current: 4 mA
3. Frekuensi operasional: 433,92 MHz
4. Lebar pita frekuensi / bandwidth: 2 MHz
5. Moda modulasi: OOK / ASK
6. Sensitivitas: -105 dB
Spesifikasi Modul Pengirim / RF Transmitter:
1. Catu daya: 3-12 Volt DC
2. Arus pada saat mengirimkan sinyal: 20-28 mA
3. Frekuensi operasional: 433,92 MHz ±150kHz
4. Kekuatan transmisi: 40 mW (16 dBm) pada tegangan 12V, dapat
mencapai hingga 90 meter pada kondisi tanpa halangan
5. Kecepatan transmisi maksimum: 9,6 kbps (direkomendasikan untuk
menggunakan kecepatan di bawah 2400 bps untuk hasil yang
optimum)
6. Moda modulasi: ASK
7. Moda resonansi: SAW
8. Rentang suhu operasional: -10 ~ +70
9. Ukuran: 19 × 19 × 8mm
Radio frekuensi ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Radio Frekuensi
Sumber: tokopedia.com
8
6. Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor yang memiliki 3 kabel. Masing-masing
kabel digunakan sebagai catu daya, ground, dan kontrol. Motor ini terdiri
dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian
kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran
servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar
pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal (kaki kontrol) dari kabel motor servo.
Motor srvo ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Bentuk Motor Servo
Sumber: http://zonaelektro.net/motor-servo/
G. METODOLOGI PENELITIAN
Pada bagian ini berisi tentang metode yang digunakan dalam pembuatan
Tugas Akhir, bahan atau materi, data yang dibutuhkan, rancangan desain alat,
dan gambaran diagram alir.
1. Studi pustaka
Mempelajari teori-teori berdasarkan pada buku – buku referensi yang
bertujuan untuk memperkuat materi pembahasan maupun menunjang
informasi yang berhubungan dengan tugas akhir ini.
9
2. Penentuan spesifikasi alat
Agar dapat mempermudah dalam merencanakan dan membuat suatu alat,
maka diperlukan penentuan spesifikasi alat dengan memilih komponen komponen yang akan digunakan.
3. Bahan atau Materi
Bahan atau materi yang mendukung dalam pembuatan Tugas Akhir
berasal dari jurnal, serta teori lainnya yang di ambil dari buku, internet dan
dari catatan perkuliahan.
4. Komponen Yang Digunakan
Berikut merupakan beberapa komponen yang digunakan dalam
pembuatan Tugas Akhir:
1. Arduino Uno
2. Arduino Pro Mini
3. Sensor Gyroscope dan Accelerometer
4. Radio frekuensi
5. Motor Servo
6. Virtual Reality
7. Smartphone (OS. Android)
8. Action Camera
9. Senapan Elektrik
10. Push Button
11. Baterai
12. Alumunium
13. Akrilik
5. Variabel
Berikut merupakan variabel yang akan menjadi objek penelitian:
1. Besaran sudut sensor Gyroscope dan Accelerometer
2. Jarak komunikasi Radio Frekuensi
10
6. Diagram Kerja
Pada perancangan alat terdapat dua diagram kerja, dimana kedua diagram
kerja tidak terjadi komunikasi data. Berikut merupakan diagram kerja alat:
1. Diagram kerja sistem visual
Sistem ini bekerja menampilkan apa yang di tangkap oleh action
camera ke android dengan bantuan wireless connection. Diagram kerja
sistem visual ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram kerja sistem visual
2. Diagram kerja sistem kendali
Sistem ini bekerja dengan membaca besaran sudut dari sensor
Gyroscope dan Accelerometer, dimana pergerakan senapan akan sama
dengan pergerakan sensor. Terdapat push button yang di gunakan untuk
eksekusi senapan, dimana bagian TX dan RX di hubungkan dengan
komunikasi radio frekuensi. . Diagram kerja sistem kendali ditunjukkan
pada Gambar 7.
Gambar 7. Diagram kerja sistem kendali
11
Pada bagian RX senapan di gerakkan oleh 3 motor servo. Motor servo
pertama digunakan untuk gerak naik turun, motor servo kedua digunakan
untuk gerak kiri kanan, dan motor servo ketiga digunakan untuk
melakukan tembakan.
7. Flowchart
Pada perancangan alat terdapat 3 bagian flowchart yaitu flowchart
utama, flowchart eksekusi senapan, dan flowchart kendali gerak senapan.
1. Flowchart Utama
Flowchart utama merupakan flowchart dari keseluruhan sistem.
Flowchart utama ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Flowchart utama
12
2. Flowchart Eksekusi Senapan
Flowchart eksekusi senapan ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Flowchart eksekusi senapan
3. Flowchart Kendali Gerak Senapan
Flowchart kendali gerak senapan ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Flowchart kendali gerak senapan
13
8. Desain Alat
Dalam perancangan alat, desain di bagi menjadi 2 bagian, yaitu bagian
TX dan bagian RX. Desain alat ditunjukkan pada Gambar 11.
(A)
(B)
Gambar 11. Desain alat (A) TX dan (B) RX
14
H. JADWAL TUGAS AKHIR
Jadwal Tugas Akhir dibuat agar alat yang dibuat sesuai dengan waktu
yang telah dijadwalkan. Jadwal Tugas Akhir dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Jadwal tugas akhir
No.
Kegiatan
Desember Januari Februari Maret April Mei Juni
1.
Pembuatan Proposal
2.
Rancangan Alat
3.
Pembuatan Alat
4.
Pengujian
5.
Kesimpulan
6.
Penyusunan Laporan
I. RENCANA ANGGARAN BIAYA
Rencana Anggaran Biaya diperlukan untuk memperkirakan harga
komponen yang diperlukan dalam pembuatan tugas akhir. Rencana Anggaran
Biaya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Rencana anggaran biaya
No
Nama Barang
1 Arduino Mega
2 Arduino Pro Mini
Sensor Gyroscope dan
3
Accelerometer
4 Motor Servo
5 Electric Gun
6 Radio Frekuensi
7 Virtual Reality
8 Action Camera
9 Kerangka
10 Baterai
11 Push Button
TOTAL
Satuan
1 Unit
1 Unit
Harga
Rp.200.000
Rp.50.000
Jumlah
Rp. 200.000
Rp. 50.000
1 Unit
Rp.100.000
Rp. 100.000
3 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
1 Unit
Rp.200.000
Rp2.000.000
Rp. 50.000
Rp. 50.000
Rp. 400.000
Rp. 300.000
Rp. 100.000
Rp. 5.000
Rp. 600.000
Rp. 2.000.000
Rp. 50.000
Rp. 50.000
Rp. 400.000
Rp. 300.000
Rp. 100.000
Rp. 5.000
Rp3.855.000
15
DAFTAR PUSTAKA
Ardianto, Heri, & Aan Darmawan.
(2016). Arduino Belajar Cepat dan
Pemrograman. Badung: Informatika Bandung.
ASK-Modulation Wireless RF Transceiver Modules 433 MHz. (2017).
http://www.vcc2gnd.com/sku/RFASK433. Diakses Januari 2017.
Berkenalan dengan Arduino Pro Mini. (2016). http://ecadio.com/belajar-danmengenal-arduino-pro-mini. Diakses Januari 2017.
GY-521 MPU-6050 Module 3 Axis gyro + 3 Axis Accelerometer. (2016).
https://www.indo-ware.com/produk-2838-gy521-mpu6050-module-3axis-gyro--3-axis. accelerometer.html. Diakses Januari 2017.
Kadir, Abdul. (2015). From Zero to a Pro Arduino. Yogyakarta: CV.Andi Offset.
Motor Servo. (2014). http://zonaelektro.net/motor-servo/. Diakses Januari 2017.
Wisnuwardhana.
(2014).
Gryoscope
dan
accelerometer.
https://wisnuwardhana10.wordpress.com/2014/07/05/gryos-danaccelerometer/ . Diakses Januari 2017.