SISTEM NAVIGASI PADA MOBILE ROBOT MENGGUNAKAN …

SISTEM NAVIGASI PADA MOBILE ROBOT MENGGUNAKAN SENSOR

KOMPAS

TUGAS AKHIR

Program Studi

S1 Sistem Komputer

Oleh:

M. NUR HIDAYAT MA’ARIF

13.41020.0085

FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA INSTITUT BISNIS DAN INFORMATIKA STIKOM SURABAYA 2016

SISTEM NAVIGASI PADA MOBILE ROBOT MENGGUNAKAN SENSOR

KOMPAS

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan

Program Sarjana Komputer

Oleh:

Nama : M.Nur Hidayat Ma’arif

Nim : 13.41020.0085

Program : S1 (Strata Satu)

Fakultas : Teknologi dan Informatika

Jurusan : Sistem Komputer

INSTITUT BISNIS DAN INFORMATIKA STIKOM

SURABAYA

2017

ii

“Tidak ada hal yang tidak bisa dikerjakan asalkan ada niat dan kemauan yang

sungguh-sungguh”

-M.Nur Hidayat Ma’arif -

iii

Kupersembahkan Kepada

ALLAH SWT

Ibu, Bapak dan semua keluarga tercinta,

Yang selalu mendukung, memotivasi dan menyisipkan nama saya dalam doa-doa

terbaiknya.

Beserta semua orang yang selalu membantu, mendukung dan memotivasi agar

tetap berusaha menjadi lebih baik.

iv

v

vi

ABSTRAKSI

Mobile robot merupakan konstruksi robot yang biasanya memiliki

penggerak yang berupa roda, kaki, maupun kipas sekalipun, sehingga dapat

melakukan perpindahan posisi dari titik ke titik lain. Mobile robot mempunyai ciri

khas yaitu pergerakannya secara otomatis yang didukung oleh sensor-sensor

elektronik.

Untuk dapat berpindah posisi dibutuhkan sebuah sistem navigasi yang

dapat mengambil suatu arah yang benar, Sehingga, pada penelitian ini berinovasi

untuk membuat sebuah Mobile robot yang dapat mengambil arah sebagai sistem

navigasi. Untuk melakukan hal seperti itu dibutuhkan suatu sensor yaitu sensor

kompas. Sensor kompas yang dipakai CMPS03. Dengan motor sebagai penggerak

dari Mobile robot dan juga menggunakan sensor garis untuk indikator telah

sampai ke tujuan dan dalam penelitian ini juga bertujuan agar mobile robot dapat

kembali ke posisi awal bergerak.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan didapatkan hasil bahwa Mobile

robot mampu kembali ke posisi awal robot bergerak dengan sensor kompas

dengan tingkat keberhasilan 70% pada setpoint 0 ̊, 90% pada setpoint 45 ̊, 80%

pada setpoint 90 ̊, 90% pada setpoint 135 ̊, 80% pada setpoint 180 ̊, 60% pada

setpoint 225 ̊, 50% pada setpoint 270 ̊,80% pada setpoint 315 ̊.

Kata Kunci : Metode PID (Proporsional-Integral- Derivativ), Arduino, Sensor

Kompas CMPS03

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat limpahan Rahmat serta

Karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang merupakan

persyaratan dalam menyelesaikan Program Studi Strata Satu Jurusan Sistem

Komputer di Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya. Tugas Akhir ini

berjudul “Sistem Navigasi Pada Mobile Robot Menggunakan Sensor Kompas”.

Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :

1. Allah Subhanahu Wa Ta'ala yang memberikan kemudahan dan kelancaran

kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

2. Kedua Orang tua yang memberikan dukungan material dan spiritual kepada

penulis dan motivasi – motivasi yang telah diberikan

3. Bpk. Prof. Dr. Budi Jatmiko, M.Pd., selaku Rektor Institut Bisnis dan

Informatika Stikom Surabaya yang peduli terhadap Program Studi Sistem

Komputer.

4. Dr. Jusak selaku Dekan Falkultas Teknologi dan Informatika Institut Bisnis

dan Informatika Stikom Surabaya.

5. Anjik Sukmaaji, S. Kom., M. Eng., selaku Kaprodi Sistem Komputer Institut

Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya yang telah membantu dan

membimbing penulis selama masa kuliah dan juga sebagai Dosen Penguji.

6. Harianto, S.Kom., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing I, dan Ira Puspasari,

S.Si. M.T., selaku Dosen Pembimbing II, yang telah membimbing dan

membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

viii

7. Segenap Dosen Pengajar Program Studi S1 Sistem Komputer yang telah

banyak memberikan ilmu, motivasi, serta dukungan selama masa kuliah.

8. Teman–teman seperjuangan angkatan 2013 Jurusan S1 Sistem Komputer yang

telah mendukung dan membantu penulis selama masa perkuliahan dan

penyusunan buku Tugas Akhir.

9. Teman–teman TIM ROBOT Institut Bisnis dan Informatika Surabaya.

10. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu yang telah

membantu serta memberi inspirasi penulis secara langsung maupun tidak

langsung.

Banyak hal dalam laporan Tugas Akhir ini yang masih perlu diperbaiki

lagi. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun

dari semua pihak agar dapat menyempurnakan penulisan ini kedepannya. Penulis

juga meminta maaf yang sebesar-besarnya jika terdapat kata-kata yang salah serta

menyinggung perasaan pembaca. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih kepada

para pembaca, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pembacanya.

Surabaya, Januari 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI

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

HALAMAN SYARAT .............................................................................................. ii

MOTTO...................................................................................................................... iii

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

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................... v

HALAMAN PERNYATAAN ................................................................................... vi

ABSTRAKSI.............................................................................................................. vii

KATA PENGANTAR ............................................................................................... viii

DAFTAR ISI .............................................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xiii

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

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

10.1 Latar Belakang Masalah .......................................................................... 1

10.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 2

10.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 2

10.4 Tujuan ..................................................................................................... 3

10.5 Sistematika Penulisan .............................................................................. 3

BAB II LANDASAN TEORI .................................................................................... 5

2.1 Pengertian PID Controller........................................................................ 5

2.2 Sensor ....................................................................................................... 6

2.2.1 Sensor Kompas CMPS03 ............................................................... 6

x

2.2.2 Sensor Photodioda ......................................................................... 8

2.3 Arduino ..................................................................................................... 9

2.4 Arduino UNO ........................................................................................... 9

2.5 Arduino IDE ............................................................................................. 14

2.6 Motor DC ................................................................................................. 15

2.7 Motor Driver ............................................................................................ 19

2.8 LCD 16 x 2 (Liquid Crystal Display) ....................................................... 21

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................................. 24

3.1 Metode Penelitian ..................................................................................... 24

3.2 Metode PID (Proporsional-Integral- Derivativ) ...................................... 27

3.3 Perancangan Prangkat Keras .................................................................... 29

3.3.1 Desain Mekanik .............................................................................. 29

3.3.2 Lintasan Robot ............................................................................... 30

3.3.3 Komunikasi Kompas dengan Arduino ........................................... 31

3.4 Sistem navigasi ......................................................................................... 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 34

4.1 Pengujian Ketelitian Sensor Kompas CMPS03Dengan kompas .............. 34

4.1.1 Tujuan Pengujian Ketelitian Sensor Kompas ................................. 34

4.1.2 Alat yang Digunakan dalam Ketelitian Sensor Kompas ................ 34

4.1.3 Prosedur Pengujian Ketelitian Sensor Kompas .............................. 35

4.1.4 Hasil dari Pengujian Sensor kompas .............................................. 35

4.2 Pengujian Respon Sistem ........................................................................ 36

4.2.1 Tujuan Pengujian Respon Sistem .................................................. 36

xi

4.2.2 Alat yang Digunakan dalam Pengujian Respon Sistem ................ 36

4.2.3 Prosedur Pengujian Respon Sistem ................................................ 37

4.2.4 Hasil Pengujian dari Respon Sistem .............................................. 38

4.3 Pengujian Sistem Keseluruhan ................................................................. 50

4.3.1 Tujuan Pengujian Sistem Keseluruhan .......................................... 50

4.3.2 Alat yang Digunakan dalam Pengujian Sistem Keseluruhan ......... 50

4.3.3 Prosedur Pengujian Sistem Keseluruhan ........................................ 51

4.3.4 Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan ............................................. 52

BAB V PENUTUP ..................................................................................................... 55

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 55

5.2 Saran ......................................................................................................... 55

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 57

LAMPIRAN ............................................................................................................... 58

BIODATA PENULIS ................................................................................................ 71

xii

DAFTAR GAMBAR

2.1 Gambar Sistem Kendali Closed loop PID .................................................. 5

2.2 Gambar Sensor Kompas CMPS03 .............................................................. 6

2.3 Gampar Sensor Photodiode ........................................................................ 9

2.4 Gambar Arduino UNO ............................................................................... 10

2.5 Gambar Power Arduino UNO .................................................................... 11

2.6 Gambar Toolbar Arduino IDE .................................................................... 15

2.7 Gambar Motor DC ...................................................................................... 16

2.8 Gambar Bagian–Bagian Motor DC ............................................................ 16

2.9 Gambar Prinsip Kerja Motor DC ................................................................ 18

2.10 Gambar Motor Driver L298N .................................................................. 20

2.11 Gambar Konfigurasi Pin LCD .................................................................. 23

3.1 Gambar Pengujian Arah ............................................................................. 24

3.2 Gambar Diagram Rangkaian Alat .............................................................. 26

3.3 Gambar Diagram Kontrol PID .................................................................... 28

3.4 Gambar Mekanik Tampak Samping ........................................................... 29

3.5 Gambar Mekanik Tampak Atas .................................................................. 29

3.6 Gambar Mekanik Tampak Depan ............................................................... 30

3.7 Gambar Lintasan Robot .............................................................................. 31

3.8 Gambar Port CMPS03 ................................................................................ 31

3.9 Gambar Flowchart Sistem Navigasi ........................................................... 33

4.1 Gambar Grafik Respon dengan Setpoint 0̊ .................................................. 39

xiii

4.2 Gambar Grafik Respon dengan Setpoint 45̊ ............................................... 40

4.3 Gambar Grafik Respon dengan Setpoint 90 ............................................... 41

4.4 Gambar Grafik Respon dengan Setpoint 135̊ ............................................. 42





4.9 Gambar Grafik Respon PID Percobaan 1 ................................................... 49

4.10 Gambar Grafik Respon PID Percobaan 2 ................................................. 49

4.11 Gambar Grafik Respon PID Percobaan 3 ................................................. 50

xiv

DAFTAR TABEL

2.1 Tabel Register CMPS03 ............................................................................. 8

2.2 Tabel Spesifikasi Arduino .......................................................................... 10

2.3 Tabel Fitur L298N ...................................................................................... 20

2.4 Tabel Konfigurasi Pin LCD ........................................................................ 22

3.1 Tabel Derajat Arah Mata Angin ................................................................. 25

4.1 Tabel Pengujian Sesnsor Kompas dengan Kompas Smartphone ............... 35

4.2 Tabel Pengujian Respon Terhadap Setpoint 0 ̊ ......................................... 38

4.3 Tabel Pengujian Respon Terhadap Setpoint 45 ̊ ........................................ 39

4.4 Tabel Pengujian Respon Terhadap Setpoint 90 ̊ ........................................ 40

4.5 Tabel Pengujian Respon Terhadap Setpoint 135̊ ........................................ 42

4.6 Tabel Pengujian Respon Terhadap Setpoint 180 ̊ ...................................... 43




4.10 Tabel Pengujian Sistem Keseluruhan ....................................................... 52

xv

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Mobile robot merupakan konstruksi robot yang biasanya memiliki

penggerak yang berupa roda, kaki, maupun kipas sekalipun, sehingga dapat

melakukan perpindahan posisi dari titik ke titik lain. Mobile robot mempunyai ciri

khas yaitu pergerakannya secara otomatis yang didukung oleh sensor-sensor

elektronik. Agar tidak salah dalam menentukan arah maka robot harus dilengkapi

dengan sistem navigasi. Sehingga robot dapat mengambil arah yang benar, ke

arah mana yang diharapkan untuk mencapai titik tertentu dan memungkinkan

untuk sampai ke posisi tujuan mobile robot.

Line follower atau Line tracer robot adalah mobile robot yang bisa

bergerak mengikuti jalur panduan garis. Garis pandu yang di gunakan dalam hal

ini adalah garis putih yang di tempatkan pada permukaan berwarna gelap, atupun

sebaliknya, garis hitam yang ditempatkan pada permukaan berwarna putih

(Riwaldi, Jurnal Gunadarma, Vol 2: 2005).

Agar sebuah mobile robot dapat bergerak menurut arah mata angin dan

tidak perlu mengikuti garis lagi tentunya diperlukan sensor elektronik. Oleh

karena itu dibutuhkan suatu sensor kompas, dimana mobile robot ini

menggunakan sensor kompas CMPS03 yang digunakan sebagai navigasi untuk

mobile robot.

1

2

Sensor kompas CMPS03 ini digunakan sebagai navigasi untuk

menentukan arah tujuan mobile robot. Sensor kompas CMPS03 menggunakan

sensor medan magnet Philips KMZ51 yang tergolong baik dalam mendeteksi

medan magnet di bumi ini, sehingga sesuai untuk mobile robot yang

menggunakan sistem navigasi yang digunakan untuk menentukan arah tujuan.

Karena sebuah mobile robot membutuhkan suatu arah untuk melakukan

navigasi, maka dari itu dibutuhkan suatu sistem navigasi yang dapat memberikan

suatu informasi yang berupa suatu arah terhadap mobile robot, sehingga, dalam

penelitian ini bertujuan untuk menentukan arah, dengan menggunakan sensor

kompas.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada Tugas Akhir ini yaitu:

1. Bagaimana melakukan navigasi secara otomatis pada mobile robot untuk

menentukan arah dengan sensor kompas ?

2. Bagaimana cara mobile robot kembali ke posisi awal robot bergerak dengan

sensor kompas ?

1.3 Batasan Masalah

Dalam perancangan dan pembuatan simulasi ini, terdapat beberapa batasan

masalah, antara lain:

1. Kalibrasi saat pertama kali dijalankan.

2. Penggunaan sensor harus pada bidang datar.

3

3. Peletakan sensor harus dijauhkan dari benda yang memiliki medan magnet.

4. Sensor kompas yang digunakan CMPS03.

1.4 Tujuan

Adapun tujuan dari pada Tugas Akhir ini yaitu:

1. Mampu melakukan navigasi secara otomatis pada mobile robot untuk

menentukan arah dengan sensor kompas.

2. Mampu kembali ke posisi awal mobile robot bergerak dengan sensor kompas.

1.5 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai

berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,

pembatasan masalah, tujuan penulisan laporan, dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini membahas tentang berbagai teori yang mendukung penelitian.

Hal tersebut meliputi Arduino, Sensor Kompas CMPS03, Motor Driver, Sensor

Photodiode, dan Motor.

BAB III : METODE PENELITIAN

Dalam bab ini dijelaskan tentang metode penelitian serta alasan

penggunaan metode tersebut dalam penelitian. Pada bab ini dijelaskan pula

tentang pembuatan perangkat keras (hardware) dengan menggabungkan

4

perangkat lunak (software) sebagai pengontrol pada alat tersebut, serta penerapan

metode penelitian pada alat ini.

BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM

Bab ini berisi tentang pengujian secara keseluruhan. Pengujian yang

dilakukan meliputi pengujian berapa error saat mencari arah yang dituju, berapa

error saat mobile robot sampai ke tujuan dan pengujian secara keseluruhan mobile

robot berhasil sampai kearah yang dituju.

BAB V : PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan penelitian serta saran untuk

pengembangan penelitian.

BAB II

LANDASAN TEORI

Teori-teori yang digunakan dalam perancangan perangkat keras dan

perangkat lunak adalah studi dari keputusan berupa data-data literatur dari

masing-masing komponen, informasi dari internet serta konsep-konsep teori buku

penunjang, antara lain:

2.1 Pengertian PID Controller

Pengendali PID merupakan pengendali yang terdiri atas pengendali

Proporsional, Integral, dan Turunan (Derivative). Dalam pengaplikasian, masing

masing pengendali dapat berdiri sendiri atau dapat melakukan pengkombinasian.

Dalam perancangan sistem kontrol PID yang perlu dilakukan adalah mengatur

parameter P, I, atau D agar tanggapan sinyal keluaran sistem terhadap masukan

tertentu sebagaimana yang diinginkan.

Gambar 2.1 Sistem Kendali Closed Loop PID

Gambar 2.1 menjelaskan mengenai suatu sistem kendali closed loop PID,

SP adalah nilai setpoint, nilai referensi yang diinginkan. Error dihasilkan ketika

5

6

nilai output sistem berbeda dengan nilai setpoint. Sinyal error ini kemudian

nantinya apakah di proporsional, diintegral atau diturunkan, hingga sinyal output

bernilai sama dengan nilai setpoint.

2.2 Sensor

Sensor adalah suatu alat yang dapat mengukur atau mendeteksi kondisi

sebenarnya di dunia nyata, seperti pergerakan,panas atau cahaya dan mengubah

kondisi nyata tersebut ke dalam bentuk analog atau digital.

2.2.1 Sensor Kompas CMPS03

Dari Gambar 2.2 merupakan sensor kompas CMPS03 jenis kompas digital

buatan Devantech Ltd. Sensor CMPS03 ini menggunakan sensor medan magnet

Philips KMZ51 yang cukup sensitif mendeteksi medan magnet bumi. Kompas ini

hanya membutuhkan suplai tegangan sebesar 5 Vdc dengan arus yang mengalir

sebesar 15 mA. Ada dua cara mendapatkan informasi arah dari modul kompas

digital ini yaitu dengan membaca sinyal PWM (Pulse Width Modulation) pada pin

4 atau dengan pembacaan data interface I2C pada pin 2 dan 3 (Soebhakti,2008).

Gambar 2.2 Sensor Kompas CMPS03

7

Cara akses sensor CMPS03 ada 2 yaitu:

1. PWM Interface

Sinyal PWM adalah sebuah sinyal yang telah dimodulasi lebar pulsanya.

Pada CMPS03, lebar pulsa positif merepresentasikan sudut arah. Lebar pulsa

bervariasi antara 1mS (00) sampai 36.99mS (359.90). Dengan kata lain lebar

pulsa berubah sebesar 100µS setiap derajatnya. Sinyal akan low selama 65mS

diantara pulsa, sehingga total periodanya adalah 65mS + lebar pulsa positif (antara

66mS sampai 102mS). Pulsa tersebut dihasilkan oleh timer 16 bit di dalam

prosesornya, yang memberikan resolusi 1µS. Selain PWM, CMPS03 juga

dilengkapi dengan interface I2C yang dapat digunakan untuk membaca data arah

dalam bentuk data serial. Pada mode 8 bit, arah utara ditunjukkan dengan data

255dengan resolusi 1,40625 derajat/bit. Pada mode 16 bit, arah utara ditunjukkan

dengan data 65535 sehingga resolusinya menjadi 0,0055 derajat/bit.

2. I2C Interface

Pin 2 dan 3 adalah jalur komunikasi I2C dan dapat digunakan untuk

membaca data arah (bearing). Jika jalur I2C tidak digunakan, maka pin ini harus

di pull up (ke +5V) melalui resistor yang nilainya sekitar 47K, nilai resistor tidak

kritikal. I2C communication protocol dimulai dengan mengirimkan start bit,

address modul digital compass dengan read/write low (0xC0), kemudian nomor

register yang akan dibaca. Selanjutnya diikuti dengan start bit lagi, address modul

digital compass dengan read/write high (0xC1). Selanjutnya membaca satu atau

dua register (8 bit atau 16 bit). Untuk register 16 bit, yang pertama kali dibaca

adalah high byte. CMPS03 memiliki 16 register sesuai Tabel 2.1.

8

Tabel 2.1 Register CMPS03

Register Function 0 Software Revision Number 1 Compass Bearing as a byte, i.e. 0-255 for a full

circle 2,3 Compass Bearing as a word, i.e. 0-3599 for a full

circle, representing 0-359.9 degrees.

4,5 Internal Test - Sensor1 difference signal - 16 bit signed word

6,7 Internal Test - Sensor2 difference signal - 16 bit signed word

8,9 Internal Test - Calibration value 1 - 16 bit signed word

10,11 11 Internal Test - Calibration value 2 - 16 bit signed word

Unused - Read as Zero Unused - Read as Zero Unused - Read as Zero Calibrate Command - Write 255 to perform

calibration step. See text. 2.2.2 Sensor Photodiode

Sensor photodiode adalah dioda yang sensitif terhadap cahaya. Ketika

sebuah cahaya mengenai langsung kepada photodiode akan mengakibatkan

meningkatnya kebocoran arus balik seperti pada Gambar 2.3 Sensor photodiode

bisa juga digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu obyek. Bila obyek

berada di depan sensor dan dapat terjangkau oleh sensor maka output rangkaian

sensor akan berlogika “1” atau “high” yang berarti obyek “ada”. Sebaliknya jika

obyek berada pada posisi yang tidak terjangkau oleh sensor maka output

rangkaian sensor akan bernilai “0” atau “low” yang berarti obyek “tidak ada”.

9

Gambar 2.3 Sensor Photodiode

2.3 Arduino

Arduino adalah sistem purnarupa elektronika (electronic prototyping

platform) berbasis open-source yang fleksibel dan mudah digunakan baik dari sisi

perangkat keras/hardware maupun perangkat lunak/software. Di luar itu, kekuatan

utama arduino adalah jumlah pemakai yang sangat banyak sehingga tersedia

pustaka kode program (code library) maupun modul pendukung (hardware

support modules) dalam jumlah yang sangat banyak. Hal ini memudahkan para

pemula untuk mengenal dunia mikrokontroler.

2.4 Arduino UNO

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. Uno

memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output

PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik,

header ICSP, dan tombol reset. Uno dibangun berdasarkan apa yang diperlukan

untuk mendukung mikrokontroler, sumber daya bisa menggunakan power USB

(jika terhubung ke komputer dengan kabel USB) dan juga dengan adaptor atau

10

baterai. Arduino Uno seperti terlihat pada Gambar 2.4 berbeda dari semua papan

sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial.

Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai

konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB

yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.

Dan Tabel 2.2 merupakan penjelasan dari spesifikasi arduino UNO.

Gambar 2.4 Arduino UNO

Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino

Mikrokontroller ATmega328p Operasi tegangan 5v Rekomendasi input tegangan 7-12v Batas input tegangan 6-20v Digital I/O pin 6 Analog input pin 6 DC current per I/O pin 20mA DC current untuk 3.3V pin 50mA Flash memori 32 KB (ATmega328P)

Dimana 0.5 KB digunakan untuk bootloader

Clock speed 16 MHz LED_BUILTIN 13

11

Power

Arduino UNO ini dapat disupply melalui koneksi USB atau catu daya

eksternal yang pilihan power secara otomatis berfungsi tanpa saklar. Catu daya

eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor

ini dapat dihubungkan dengan menancapkan 2.1mm jack DC ke colokan listrik

board. Baterai dapat dimasukkan dalam Gnd dan Vin pin header dari konektor

daya seperti terlihat pada Gambar 2.5.

Board dapat beroperasi pada pasokan eksternal 6 sampai 20 volt. Jika

tegangan dengan kurang dari 7V, tegangan pada board kemungkinan akan tidak

stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas (overheat)

dan merusak board. Kisaran yang disarankan adalah 7 sampai 12 volt.

Gambar 2.5 Power Arduino UNO

Power PIN:

VIN: pin tegangan Inputan ke board arduino saat menggunakan sumber catu

daya eksternal (adaptor USB 5 Volt atau adaptor yang lainnya 7-12 volt), kita

bisa menghubungkannya dengan pin VIN ini atau langsung ke jack power

5V. DC power jack (7-12V), Kabel konektor USB (5V) atau catu daya

lainnya (7-12V).

12

3V3: pin tegangan 3.3 volt catu daya umum langsung ke board. Maksimal

arus yang diperbolehkan adalah 50 mA.

5V: pin ini merupakan output 5V yang telah diatur oleh regulator papan

Arduino. Board dapat diaktifkan dengan daya, baik dari colokan listrik DC

(7-12V), konektor USB (5V), atau pin VIN board (7-12V). Jika kita

memasukan tegangan melalui pin 5V atau 3.3V secara langsung (tanpa

melewati regulator) dapat merusak papan Arduino.

GND: pin Ground.

IOREF: pin ini penyedia referensi tegangan agar mikro kontrol beroperasi

dengan baik. Memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemah

tegangan pada output untuk bekerja dengan 5V atau

3.3V(sumber: www.arduino.cc).

Memori

ATmega328 memiliki 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk

bootloader). ATmega328 juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB EEPROM

(yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan/library EEPROM).

(sumber:www.arduino.cc).

Input dan Output

Masing-masing dari 14 pin digital Uno dapat digunakan sebagai input atau

output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka

beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima

maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (terputus secara default)

dari 20-50 kOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi spesial:

13

Serial: pin 0 (RX) dan 1 (TX) Digunakan untuk menerima (RX) dan

mengirimkan (TX) data serial TTL. Pin ini terhubung dengan pin ATmega8U2

USB-to-Serial TTL.

Eksternal Interupsi: Pin 2 dan 3 dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt

pada nilai yang rendah (low value), rising atau falling edge, atau perubahan

nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk rinciannya.

PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 Menyediakan 8-bit PWM dengan fungsi

analogWrite().

SPI: pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) mendukung komunikasi

SPI dengan menggunakan perpustakaan SPI.

LED: pin 13. Built-in LED terhubung ke pin digital 13. LED akan menyala

ketika diberi nilai HIGH.

Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0 sampai A5, yang

masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda).

Secara default mereka mengukur dari ground sampai 5 volt, perubahan tegangan

maksimal menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Selain itu,

beberapa pin tersebut memiliki spesialisasi fungsi, yaitu TWI: pin A4 atau SDA

dan A5 atau SCL mendukung komunikasi TWI menggunakan perpustakaan Wire.

Ada beberapa pin lainnya yang tertulis di board:

AREF: tegangan referensi untuk input analog. Dapat digunakan dengan

fungsi analogReference().

Reset: gunakan LOW untuk me-reset mikrokontroler. Biasanya digunakan

untuk menambahkan tombol reset.

14

2.5 Arduino IDE

Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih

ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino.

IDE atau Integrated Development Environment merupakan suatu program khusus

untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program

untuk papan arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih

ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari juga dapat dilihat pada

Gambar 2.6.

Keterangan:

1. Editor Program

Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit

program dalam bahasa processing.

2. Verify

Mengecek kode sketch yang error sebelum memasukkan ke board arduino.

3. Uploader

Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memori di

dalam papan arduino.

4. New

Membuat sebuah sketch baru.

5. Open

Membuka daftar sketch pada sketch book arduino.

6. Save

Menyimpan kode sketch pada sketch book.

15

7. Serial Monitor

Menampilkan data serial yang dikirimkan dari board arduino.

Gambar 2.6 Toolbar Arduino IDE

2.6 Motor DC

Motor DC (Direct Current) bias dilihat pada Gambar 2.7 adalah peralatan

elektromagnetik dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi

tenaga mekanik yang desain awalnya diperkenalkan oleh Michael Faraday lebih

dari seabad yang lalu (E. Pitowarno, 2006). Motor DC dikendalikan dengan

menentukan arah dan kecepatan putarnya. Arah putaran motor DC adalah searah

dengan arah putaran jarum jam (Clock Wise/CW) atau berlawanan arah dengan

arah putaran jarum jam (Counter Clock Wise/CCW), yang bergantung dari

hubungan kutub yang diberikan pada motor DC. Kecepatan putar motor DC diatur

dengan besarnya arus yang diberikan.

16

Gambar 2.7 Motor DC

Gambar 2.8 Bagian–Bagian Motor DC

Fungsi dari bagian–bagian penting dari motor DC yang dapat dilihat pada Gambar

2.8 adalah sebagai berikut:

1. Badan Magnet

Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang

dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik.

Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan mengelilingi

bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar

kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.

17

2. Inti Kutub Magnet dan Penguat Belitan Magnet

Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk

mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun

aliran fluks magnet dari kutub utara melalui celah udara yang melewati badan

mesin.

3. Sikat-sikat

Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan

bebas dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses komutasi.

4. Komutator

Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai

bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa

sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.

5. Jangkar

Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetic dengan maksud agar kumparan

jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar ggl

induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.

6. Belitan Jangkar

Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus

searah, berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.

Prinsip kerja dari motor DC adalah jika arus lewat pada suatu konduktor,

timbul medan magnet di sekitar konduktor. Medan magnet hanya terjadi di sekitar

sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada konduktor tersebut. Arah medan

18

magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. Seperti yang dapat dilihat

pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Prinsip Kerja Motor DC

Motor DC memiliki tiga komponen utama:

1. Kutub Medan.

Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan

menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan

yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara

kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan

kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukan diantara

kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih

komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet tersebut

menerima listrik dari sumber daya luar sebagai penyedia struktur medan.

2. Dinamo.

Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.

Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke penggerak untuk

menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar

19

dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan

selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk

merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

3. Commutator.

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah

untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu

dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

2.7 Motor Driver

L298N adalah contoh IC yang dapat digunakan sebagai driver motor DC.

IC ini menggunakan prinsip kerja H-Bridge. Tiap H-Bridge dikontrol

menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output mikrokontroler.

L298N dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan yang dapat digunakan

untuk mengendalikan robot bisa mencapai tegangan 46 Vdc dan arus mencapai

2A untuk setiap kanalnya. Bentuk komponen L298N seperti pada Gambar 2.10

sedangkan fiturnya sendiri dijelaskan di Tabel 2.3.

H-Bridge IC L298 sebagai penguat motor DC yang berfungsi sebagai i,

sebab sangat tidak mungkin mengendalikan motor DC langsung dari

mikrokontroler yang memiliki arus dan tegangan terbatas. Untuk itu digunakan H-

Bridge sebagai driver motor DC (H.Andrianto, 2008).

20

Gambar 2.10 Motor Driver L298N

Tabel 2.3 Fitur L298N

MW.15 PowerSO Nama Fungsi

1;15

2;19

Sense A; Sense B

Antara pin ini dan ground terhubung

dengan resistor sense untuk mengontrol arus

beban

2;3

4;5

Out 1; Out 2

Keluaran dari output A;arus yang mengalir

melalui beban. Koneksi antara dua pin diawasi

oleh pin 1.

4 6 VS Pasokan tegangan untuk tahapan output power.

5;7 7;9 Input 1; Input 2 T

Input yang cocok yaitu Bridge A.

6;11

8;14

Enable A; EnableB

TTL yang cocok dengan Enable Input: state L menonaktifkan

bridge A (enable A) atau bridge B (enable

8 1,10,11,20 GND Ground

21

MW.15 PowerSO Nama Fungsi

9

12

VSS

Pasokan tegangan untuk blok logika kapasitor

A100nF harus dihubungkan antara pin

ini dan ground

10; 12 13;15 Input 3; Input 4

TTL yang cocok Input ini yaitu Bridge B.

13; 14

16;17

Out 3; Out 4Keluaran dari bridge B.

Arus yang mengalir melalui beban. Koneksi

dua pin ini diawasi pin15

2.8 LCD 16 x 2 (Liquid Crystal Display)

LCD 16x2 merupakan suatu jenis media tampilan yang menggunakan

kristal cair sebagai penampil utamanya. LCD 16x2 yang memiliki fungsi sebagai

penampil suatu karakter tertentu, terjadi akibat terdapat banyak sekali titik cahaya

atau piksel yang terdiri dari satu buah Kristal cair sebagai sebuah titik cahaya.

Meskipun memiliki piksel atau titik cahaya, sebenarnya Kristal cair ini tidak

memancarkan cahayanya sendiri. Sumber cahaya yang didapatkan berasal dari

lampu neon yang berwarna putih di belakang susunan Kristal cair. Piksel yang

jumlahnya puluhan ribu inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub Kristal cair

yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan

magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa

warna diteruskan sedangkan warna lain akan tersaring.

22

Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD

No Simbol Level Fungsi

1 Vss - 0 Volt

2 Vcc - 5 + 10% Volt

3 Vee - Penggerak LCD

4

Rs

H/L

H=memasukkan data

L=memasukkan Ins

5

R/W

H/L

H=baca

L=tulis

6 E Enable Signal

7 DB0 H/L

Data Bus

8 DB1 H/L

9 DB2 H/L

10 DB3 H/L

11 DB4 H/L

12 DB5 H/L

13 DB6 H/L

14 DB7 H/L

15 V+BL Kecerahan LCD

16 V-BL

23

Sedangkan konfigurasi pin jika ditunjukkan pada gambar bias dilihat pada

Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Konfigurasi Pin LCD

Fitur yang dimiliki LCD 16 x2 sebagai berikut:

1. 5 x 8 dots with cursor.

2. Built-in controller (KS 0066 or Equivalent).

3. + 5V power supply (Also available for + 3V).

4. 1/16 duty cycle.

5. B/L to be driven by pin 1, pin 2 or pin 15, pin 16 or A.K (LED).

6. N.V. optional for + 3V power supply.

7. Terdapat 192 macam karakter.

8. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8bit maupun 4 bit.

9. Bekerja pada suhu 0 ̊ sampai 55̊ C.

10. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Didalam metode penelitian ini dimana sensor kompas digunakan untuk

sistem navigasi, dimana data dari sensor kompas diolah oleh PID dan terhubung

dengan motor. Sensor kompas digunakan untuk membaca medan magnet bumi

dan menentukan arah medan magnet bumi (utara, timur laut, timur, tenggara,

selatan, barat daya, barat, barat laut). Dengan melihat seberapa besar medan

magnet di arah depan sensor, sehingga dapat menentukan arah hadap (heading).

Heading ini digunakan untuk kearah mata angin mana mobile robot bergerak

dengan satuan derajat 0º - 360º. Sebelum perangkat mampu melakukan sistem

navigasi maka pada metode penelitian ini akan dilakukan percobaan untuk

menentukan arah mata angin. Seperti terlihat pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Pengujian Arah

24

25

Gambar 3.1 Merupakan pengujian kompas digital menggunakan sensor

magnetometer CMPS03. Dari gambar 3.1. Dapat diketahui nilai sudut arah mata

angin akan bertambah dengan arah searah jarum jam. Dengan hasil sudut 0⁰/360⁰

adalah arah utara, 45⁰ adalah timur laut, 90⁰ adalah arah timur, 135⁰ adalah

tenggara,180⁰ adalah arah selatan, 225⁰ adalah barat daya, 270⁰ adalah arah

barat,315⁰adalah barat laut. Yang di tunjukkan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Derajat Arah Mata Angin

Arah Mata Angin Derajat

UTARA 0º / 360º

TIMUR LAUT 45º

TIMUR 90º

TENGGARA 135º

SELATAN 180º

BARAT DAYA 225º

BARAT 270º

BARAT LAUT 315º

26

Blok diagram pada penelitian ini, ditunjukkan pada Gambar 3.2:

Gambar 3.2 Diagram Rangkaian Alat

Desain rangkaian alat untuk penggunaan mobile robot dengan sistem

navigasi yang berupa arah terdiri dari CMPS03, arduino UNO, LCD, motor

driver, dan dua buah motor DC. Dimana kedua motor DC yang terkontrol oleh

motor driver sedangkan motor driver terhubung dengan mikrokontroler yang telah

terkoneksi dengan sensor kompas yang keluaran datanya ditampilkan oleh LCD

seperti terlihat pada gambar 3.2.

27

3.2 Metode PID (Proporsional-Integral-Derivativ)

Metode kontrol PID Pengendali PID (Proporsional-Integral-Derivativ),

merupakan gabungan dari tiga sistem kendali yang bertujuan untuk mendapatkan

keluaran dengan risetime yang tinggi dan galat yang kecil. Seperti yang kita

ketahui bahwa sistem kendali Proporsional memiliki keunggulan yaitu risetime

yang cepat tetapi sangat rentan dengan overshot/undershot, sistem kendali

integral memiliki keunggulan untuk meredam galat, sedangkan sistem kendali

Derivatif memiliki keunggulan untuk memperkecil delta error atau meredam

overshot/undershotsinyal keluaran pengendali PID dapat dirumuskan sebagai

berikut: .

(1)

0

Dalam bentuk diskrit dapat dituliskan :

PID = (kp*error) + ((ki)*(error+last_error)) + ((kd)*(error-last_error)) (2)

Dimana:

kp = berpengaruh pada respon sistem.

ki = berpengaruh pada nilai kesalahan sebelumnya.

kd = berpengaruh pada nilai kesalahan yang akan datang.

error = error dari rentang setpoint dengan nilai sensor.

last_error = error terakhir dari pembacaan

28

Gambar 3.3. Diagram Kontrol PID

Pada Gambar 3.3 merupakan algoritma dari metode PID dimana dari

setpoint yang merupakan arah dari tujuan nantinya akan di bandingkan dengan

sensor kompas, sehingga akan menghasilkan keluaran error. Error ini kemudian

yang akan diperoses kedalam kontrol PID, sehingga akan mempengaruhi

kecepatan pwm dari kedua motor. Akibat dari perubahan pwm kedua motor akan

mengakibatkan perubahan arah, arah inilah yang nantinya akan menjadi feed back.

Metode PID ini digunakan sebagai pegontrol kecepatan putar pada roda dari

mobile robot yang menggunakan sensor kompas ini dapat bergerak sesuai dengan

yang di inginkan selain itu untuk controller pada robot menggunakan

microcontroller arduino UNO untuk menjalankan sebuah motor DC digunakanlah

sebuah motor driver yaitu L298N dual H-Bridge.

29

3.3 Perancangan Perangkat Keras

3.3.1 Desain Mekanik

Gambar 3.4. Mekanik Tampak Samping

Gambar 3.5 Mekanik Tampak Atas

Pada Gambar 3.4 menunjukkan rancangan desain robot tampak dari samping,

sedangkan pada Gambar 3.5 menunjukkan rancangan desain robot tampak atas

dan pada Gambar 3.6 desain tampak dari depan dimana penempatan sensor

kompas harus berada di atas arduino dan dijauhkan dari motor yang memiliki

medan magnet karena dapat mengganggu arah kompas.

30

Gambar 3.6 Mekanik Tampak Depan

Dalam pengerjaan desain mekanik penulis menggunakan rancangan

mekanik yang sederhana agar alat ini bisa digunakan seefisien mungkin. Selain

itu dengan penempatan komponen yang sederhana alat ini tidak akan memakan

tempat yang banyak.

3.3.2 Lintasan Robot

Pada perancangan ini dilakukan untuk tempat jalannya robot dengan

ukuran:

- Luas lintasan 170 cm x 170 cm

- Diameter tengah 20 cm

- Tebal garis 2 cm

untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.7.

31

Gambar 3.7 Lintasan Robot

3.3.3 Komunikasi Kompas dengan Arduino

Pada perancangan ini membahas komunikasi kompas dengan arduino yang

menggunakan komunikasi I2C. Kompas yang digunakan yaitu CMPS03.

Penggunaan CMPS03 ini agar mendapatkan derajat arah mata angin yang lebih

maksimal.

Gambar 3.8. Port CMPS03

170 cm

20 cm

32

Dari Gambar 3.8 Pin 2 dan pin 3 digunakan untuk berkomunikasi dengan

protokol I2C untuk mengambil nilai kompas. Karena pin 2 dan pin 3 tidak

memiliki pull-up pada board CMPS03 maka harus ditambahkan pada jalur

komunikasi.

3.4 Sistem Navigasi

Sebelum melakukan navigasi terlebih dahulu sensor kompas harus

dikalibrasi. Setelah itu akan diminta tujuan arah dimana nanti tujuan tadi akan

dibandingkan dengan nilai dari sensor kompas, jika nilai sensor kompas masih

belum sama dengan tujuan maka akan baca sensor kompas lalu diolah oleh PID

yang menghasilkan kecepatan putaran motor. Nilai sensor dicek kembali sampai

memenuhi dari arah yang dituju, jika sudah terpenuhi maka selanjutnya sensor

photodiode akan mengecek warna putih jika kondisi terpenuhi maka motor akan

maju dan baca sensor photodiode lalu mengecek lagi sudah memenuhi atau

belum, jika kondisi tidak terpenuhi maka navigasi selesai. Sistem navigasi ini

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.9.

33

Motor Maju

START

INISIALISASI KALIBRASI

T Dioda

==Putih

Y Kompas==

tujuan

T

STOP Y

Baca kompas

Baca Dioda

PWM Motor A

PWM Motor B

PID

Gambar 3.9 Flowchart Sistem Navigasi

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian sistem yang telah dilakukan penulis ini merupakan pengujian

terhadap perangkat keras serta perangkat lunak dari sistem secara keseluruhan

yang telah selesai dibuat untuk mengetahui kerja dari sistem tersebut berjalan

dengan baik atau tidak.

4.1 Pengujian Ketelitian Sensor Kompas CMPS03 dengan Kompas

4.1.1 Tujuan Pengujian Ketelitian Sensor Kompas

Pengujian dari proses ini untuk mengetahui sensor kompas bekerja dengan

baik dengan error yang kecil.

4.1.2 Alat yang Digunakan dalam Pengujian Ketelitian Sensor Kompas

Peralatan yang dibutuhkan untuk pengujian ini adalah sebagai berikut:

1. Arduino UNO

2. Kabel USB

3. Kompas

4. LCD

5. Sensor CMPS 03

34

35

4.1.3 Prosedur Pengujian Keteletian Sensor Kompas

Langkah – langkah yang dilakukan untuk melakukan pengujian sistem adalah

seperti berikut:

1. Komunikasi kompas ke arduino dengan menggunakan komunikasi I2C.

2. Menyambungkan pin LCD dengan arduino.

3. Menghidupkan laptop atau komputer untuk mengakses arduino IDE.

4. Menghubungkan arduino dengan laptop atau komputer mnggunakan kabel

USB.

5. Memasukkan program ke arduino IDE.

6. Kompas yang digunakan untuk membandingkan dengan kompas CMPS03

yaitu kompas pada smartphone.

7. Menentukan sudut yang akan di bandingkan dengan kompas.

8. Menjalankan program dan kalibrasi dulu sensor kompas lalu amati perbedaan

antara nilai sensor dengan nilai kompas pada smartphone.

4.1.4 Hasil dari Pengujian Ketelitian Sensor

Dari prosedur pengujian diatas, didapatkan perbedaan error dari

perbandingan antara nilai derajat sensor kompas CMPS03 dengan kompas. Yang

dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Pengujian Sensor Kompas dengan Kompas Smartphone

Kompas Sensor CMPS03 Error

0 ̊ 359 ̊ 0.3 % 45 ̊ 45 ̊ 0 % 90 ̊ 90 ̊ 0 %

36

Kompas Sensor CMPS03 Error

135 ̊ 135 ̊ 0 % 180 ̊ 181 ̊ 0.3 % 225 ̊ 225 ̊ 0 % 270 ̊ 270 ̊ 0 % 315 ̊ 315 ̊ 0 %

Dari Tabel 4.1 dapat disimpukan bahwa perbedaan ketelitian antara sensor

kompas CMPS03 dengan kompas mempunyai perbedaan rata-rata 0 ̊ - 1 ̊. Dengan

persentase error untuk tiap derajatnya dapat dicari dengan rumus:

100%

Error = persentase error tiap nilai derajat.

e = rentang error pembacaan kompas CMPS03 dengan kompas.

total = total nilai derajat dari kompas

4.2 Pengujian Respon Sistem

4.2.1 Tujuan Pengujian Respon Sistem

Pengujian dari proses ini untuk mengetahui respon sistem terhadap

setpoint yang dituju.

4.2.2 Alat yang Digunakan dalam Pengujian Respon Sistem

Peralatan yang dibutuhkan untuk pengujuan ini adalah sebagai berikut:

1. Arduino UNO

2. CMPS03

3. Sensor photodiode

37

4. LCD

5. Roda

6. Roda bebas

7. Motor DC

8. Motor driver

9. Baterai 7 v

10. Laptop atau Komputer

4.2.3 Prosedur Pengujian Respon Sistem

Langkah – langkah yang dilakukan untuk melakukan pengujian sistem

adalah seperti berikut :


2. Menyambungkan pin LCD dengan arduino..

3. Menyambungkan sensor photodiode ke arduino.

4. Menyambungkan motor DC ke motor driver yang terkoneksi dengan arduino.

5. Menggabungkan semua komponen menjadi satu sehingga menjadi mobile

robot.


7. Menghubungkan arduino dengan laptop atau computer mnggunakan kabel

USB.

8. Memasukkan program dari arduino IDE.

9. Menentukan sudut atau set point yang akan di uji.

38

10. Menjalankan program dan kalibrasi dulu sensor kompas lalu amati respon

sistem.

11. Respon sistem dapat dilihat dari waktu yang dibutuhkan robot untuk

mencapai setpoint.

12. Error yang ditentukan yaitu 90̊ , error merupakan rentang setpoint dengan

awal jalan robot.

4.2.4 Hasil Pengujian dari Pengujian Sistem

Dari prosedur pengujian di atas, dimana respon yang dibutuhkan untuk

mencapai setpoint yang diinginkan dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Pengujian Respon Terhadap Setpoint 0

Percobaan Waktu(s) 1 3.13 2 3.04 3 3.32 4 4.63 5 4.13 6 4.32 7 4.35 8 4.55 9 3.64

10 3.64

Dari Tabel 4.2 dapat dilihat dalam setiap percobaan dengan setpoint 0 ̊ pada

percobaan 1 didapatkan waktu sebesar 3,13s dan pada percobaan terakhir

didapatkan waktu sebesar 3,64s. Sedangkan hasil grafik dari setpoint 0

ditunjukkan pada Gambar 4.1.

39

Gambar 4.1 Grafik Respon dengan Setpoint 0

Berdasarkan hasil Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa percobaan dilakukan

sebanyak 10 kali. Waktu tertinggi dalam percobaan ini sebesar 4,55s pada

percobaan ke 4. Berikutnya dilakukan pengujian respon terhadap Setpoint 45 ̊,

yang ditunjukkan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Pengujian Respon Terhadap Setpoint 45 ̊


10 3.84

waktu(s)

Setpoint 0

5

4.5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(n)

40

Setpoint 45

4.5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(n)











Percobaan Waktu(s) 1 3.43 2 3.44 3 3.28 4 3.12 5 3.35 6 3.66 7 3.89 8 3.56

waktu(s)

41

Setpoint 904.5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(n)

Percobaan Waktu(s) 9 3.27

10 3.77










waktu(s)

42

Setpoint 135

4.5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(n)



10 3.01





Gambar 4.4 Grafik Respon dengan Setpoint 135 ̊

waktu(s)

43






Percobaan waktu(s) 1 3.81 2 3.91 3 3.55 4 2.75 5 3.16 6 3.50 7 3.46 8 2.98 9 3.15

10 3.20



didapatkan waktu sebesar 3,20s. Sedangkan hasil grafik dari setpoint 180̊


44

Setpoint 1804.5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(n)

Gambar 4.5 Grafik Respon dengan Setpoint 180̊







10 4.15

waktu(s)

45

Setpoint 2255

4.5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(s)



didapatkan waktu sebesar 4,15s. Sedangkan hasil grafik dari setpoint 225̊







waktu(s)

46



10 8.23





Gambar 4.7 Grafik Respon dengan Setpoint 270 ̊

Setpoint 2709.5 9

8.5 8

7.5 7

6.5 6

5.5 5

4.5 4

3.5 3

2.5 2

1.5 1

0.5 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(n)

wktu(s)

47







10 2.75





48

Setpoint 3155.5 5

4.5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

percobaan(n)




percobaan ke 4.

Pengujian sistem juga dilakukan untuk pegujian PID, pengujian ini

memakai setpoint 270 ̊ terhadap posisi awal 180 ̊ yang dilakukan dalam 3 kali

percobaan dengan nilai kp=0,7, ki=0,01, kd=0,0012. Tujuan dilakukan percobaan

ini untuk mengetahui rise time, overshoot, dan settling time. Rumus yang dipakai

yaitu:

Rumus overshoot:

100%

Overshoot = nilai maksimum respon yang melebihi setpoint

waktu(S)

49

Respon PID

290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

waktu()

Respon PID

280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

waktu(s)

Rumus rise time = waktu yang dibutuhkan sistem dari 10% sampai 90% menuju

setpoint.

Rumus settling Time= waktu yang dibutuhkan sistem telah masuk keadaan stabil.

Gambar 4.9 Grafik Respon PID Percobaan 1

Dari Gambar 4.9 didapatkan repon PID pada percobaan 1, rise time=5s,

overshoot=2,22%, settling time=11s.


derajat

derajat

50

Dari Gambar 4.10 didapatkan repon PID pada percobaan 2, rise time=4,5s,

overshoot=0,37%, settling time=9,5s.


Dari Gambar 4.11 didapatkan repon PID pada percobaan 1, rise time=4,5s,

overshoot=2,22%, settling time=9,7s.

4.3 Pengujian Sistem Keseluruhan

4.3.1 Tujuan Pengujian Pada Sistem Keseluruhan

Pengujian dari proses ini untuk mengetahui apakah mobile robot dapat

kembali ke posisi awal.

4.3.2 Alat yang Digunakan dalam Pengujian Sistem Keseluruhan

Peralatan yang dibutuhkan untuk pengujuan ini adalah sebagai berikut :

1. Arduino UNO

2. CMPS03

3. Sensor photodiode

Respon PID290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

waktu(s)

derajat

51

4. LCD

5. Roda

6. Roda bebas

7. Motor DC

8. Motor driver

9. Baterai 7 v

10. Laptop atau Komputer

4.3.3 Prosedur Pengujian Pada Sistem Keseluruhan

Langkah – langkah yang dilakukan untuk melakukan pengujian sistem

adalah seperti berikut :


2. Menyambungkan pin LCD dengan arduino..

3. Menyambungkan sensor photodiode ke arduino.

4. Menyambungkan motor DC ke motor driver yang terkoneksi dengan arduino.

5. Menggabungkan s emua komponen menjadi satu sehingga menjadi mobile

robot.


7. Menghubungkan arduino dengan laptop atau computer mnggunakan kabel

USB.

8. Memasukkan program ke arduino IDE.

9. Menentukan sudut yang akan di uji.

10. Menjalalankan program dan kalibrasi sensor kompas.

52

4.3.4 Hasil Pengujian dari Sistem Keseluruhan

Dari prosedur pengujian diatas, keberhasilan dapat dikatakan jika mobile

robot dapat kembali ke posisi awal saat pertama kali dijalankan. Hasil dari

pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.10.

Tabel 4.10 Pengujian Sistem Keseluruhan

Percobaan Tujuan Hasil 1 0 ̊ Berhasil 2 0 ̊ Gagal 3 0 ̊ Berhasil 4 0 ̊ Berhasil 5 0 ̊ Gagal 6 0 ̊ Gagal 7 0 ̊ Berhasil 8 0 ̊ Berhasil 9 0 ̊ Berhasil 1 45 ̊ Berhasil 2 45 ̊ Berhasil 3 45 ̊ Berhasil 4 45 ̊ Berhasil 5 45 ̊ Berhasil 6 45 ̊ Berhasil 7 45 ̊ Gagal 8 45 ̊ Berhasil 9 45 ̊ Berhasil 10 45 ̊ Berhasil 1 90 ̊ Berhasil 2 90 ̊ Berhasil 3 90 ̊ Berhasil 4 90 ̊ Berhasil 5 90 ̊ Berhasil 6 90 ̊ Gagal 7 90 ̊ Gagal 8 90 ̊ Berhasil 9 90 ̊ Berhasil 10 90 ̊ Berhasil 1 135 ̊ Gagal 2 135 ̊ Berhasil 3 135 ̊ Berhasil 4 135 ̊ Berhasil 5 135 ̊ Berhasil

53

Percobaan Tujuan Hasil 6 135 ̊ Berhasil 7 135 ̊ Berhasil 8 135 ̊ Berhasil 9 135 ̊ Berhasil 10 135 ̊ Berhasil 1 180 ̊ Berhasil 2 180 ̊ Gagal 3 180 ̊ Gagal 4 180 ̊ Berhasil 5 180 ̊ Berhasil 6 180 ̊ Berhasil 7 180 ̊ Berhasil 8 180 ̊ Berhasil 10 180 ̊ Berhasil 1 225 ̊ Berhasil 2 225 ̊ Berhasil 3 225 ̊ Gagal 4 225 ̊ Gagal 5 225 ̊ Berhasil 6 225 ̊ Gagal 7 225 ̊ Berhasil 8 225 ̊ Berhasil 9 225 ̊ Berhasil 10 225 ̊ Gagal 1 270 ̊ Gagal 2 270 ̊ Gagal 3 270 ̊ Gagal 4 270 ̊ Berhasil 5 270 ̊ Gagal 6 270 ̊ Berhasil 7 270 ̊ Berhasil 8 270 ̊ Berhasil 9 270 ̊ Berhasil 10 270 ̊ Gagal 1 315 ̊ Berhasil 2 315 ̊ Berhasil 3 315 ̊ Berhasil 4 315 ̊ Berhasil 5 315 ̊ Gagal 6 315 ̊ Gagal 7 315 ̊ Berhasil 8 315 ̊ Berhasil 9 315 ̊ Berhasil

54

Percobaan Tujuan Hasil 10 315 ̊ Berhasil

Dari Tabel 4.10 dilakukan pengujian untuk mengetahui persentase keberhasilan

terhadap setiap variasi setpoint. Untuk mengetahui dari persentase keberhasilan

didapatkan dari rumus:

100%

Keberhasilan = persentase keberhasilan setiap setpoint.

nBerhasil = jumlah yang berhasil pada setiap setpoint.

nPengujian = jumlah data yang diuji pada setiap set point.

Sehingga didapatkan hasil untuk setpoint 0 ̊ persentase keberhasilan 70%,

setpoint 45 ̊ persentase keberhasilan 90%, setpoint 90 ̊ persentase keberhasilan

80%, setpoint 135 ̊ persentase keberhasilan 90%, setpoint 180 ̊ persentase

keberhasilan 80%, setpoint 225 ̊ persentase keberhasilan 60%, setpoint 270

persentase keberhasilan 50 %, setpoint 315 ̊ persentase keberhasilan 80 %.

BAB V

PENUTUP

Berdasarkan Pengujian pada perangkat keras dan perangkat lunak yang

digunakan dalam tugas akhir ini, maka dapat diambil kesimpulan dan saran-saran

dari hasil yang diperoleh.

5.1. Kesimpulan

1. Sistem kendali PID dengan nilai kp=0,7, ki=0,01, kd=0,0012 pada mobile

robot yang mengendalikan arah gerakan secara otomatis menghasilkan

rise time paling kecil di percobaan ke 2 dan 3 yaitu 4,5s, overshoot paling

kecil pada percobaan 2 yaitu 0,37%, dan settling time paling kecil pada

percobaan ke 2 yaitu 9,5.

2. Mobile robot mampu kembali ke posisi awal robot bergerak dengan sensor

kompas dengan tingkat keberhasilan 70% pada setpoint 0 ̊, 90% pada

setpoint 45 ̊, 80% pada setpoint 90 ̊, 90% pada setpoint 135 ̊, 80% pada

setpoint 180 ̊, 60% pada setpoint 225 ̊, 50% pada setpoint 270 ̊,80% pada

setpoint 315 ̊.

5.2. Saran

Sebagai pengembangan dari penelitian yang telah dilakukan, penulis

memberikan saran sebagai berikut :

1. Menggunakan sensor kompas yang lebih baik dari CMPS03.

2. Menggunakan motor yang dapat menanggapi PID dengan baik.

55

56

3. Menggunakan baterai sesuai dengan suplai yang dibutuhkan motor.

4. Penambahan rotary yang digunakan menghitung putaran roda utuk mengukur

jarak.

5. Menggunakan metode odometri dengan inputan rotary dan dibandingkan

dengan data kompas.

DAFTAR PUSTAKA

Alldatasheet. (2016, 9 7). Retrieved from Alldatasheet.com: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/83166/ETC/CMPS03.html

Arduino.cc. (2016, 9 7). Arduino.cc. Retrieved from http://arduino.cc/en/main/ArduinoBoardUno

E, P. (2006). “Robotika: Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan”. Yogyakarta: Andi.

H, A. (2008). “Pemrograman Mikrokontroler AVR Atmega8535”. Bandung.

Pudja, R. (2005). “Line Tracker Avr C”. Jurnal Gunadarma, Vol.2.

Rudi Dikairono, d. (2013). “Sistem Navigasi dan Penghindar Rintangan pada Mobile Robot Menggunakan GPS dan Pengukur Jarak Ultrasonik”. JAVA Journal Of Electrical and Electronics Engineering, Vol.11 No.1.

Wahyuono, T. A. (2015). KENDALI ROBOT MANUAL 4WD MECANUM WHEEL BERBASIS PID DENGAN MENGGUNAKAN ARM – CORTEX M4. JCONES, 39-45.

57

SISTEM NAVIGASI PADA MOBILE ROBOT MENGGUNAKAN …

Documents