REALISASI QUADCOPTER YANG DIKENDALIKAN DARI PC

DENGAN KOMUNIKASI DATA MELALUI FREKUENSI

RADIO PADA BAND FREKUENSI UHF

(SISI PENERIMA)

Realization of Quadcopter Controlled by PC through Data Communication via

Radio Frequency in UHF Band Frequency

TUGAS AKHIR

BASTIAN RAMADHAN

111344004

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

REALISASI QUADCOPTER YANG DIKENDALIKAN DARI PC

DENGAN KOMUNIKASI DATA MELALUI FREKUENSI

RADIO PADA BAND FREKUENSI UHF

(SISI PENERIMA) HALAMAN JUDUL

Realization of Quadcopter Controlled by PC through Data Communication via

Radio Frequency in UHF Band Frequency

TUGAS AKHIR

Tugas Akhir ini ditulis untuk memenuhi sebagian persyaratan

menyelesaikan

pendidikan Diploma IV Program Studi Teknik Telekomunikasi

Jurusan Teknik Elektro

Oleh

BASTIAN RAMADHAN

111344004

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir ini diajukan oleh

Nama : Bastian Ramadhan NIM : 111344004

Program Studi : D-IV Teknik Telekomunikasi Jurusan : Teknik Elektro

Judul Tugas Akhir : Realisasi Quadcopter yang Dikendalikan dari PC dengan Komunikasi Data Melalui Frekuensi Radio pada Band

Frekuensi UHF (Sisi Penerima)

Penguji

1. Ketua : Dr. Eril Mozef, MS., DEA.

2. Anggota : Sutrisno, BSEE., MT.

3. Anggota : Tata Supriyadi, DU.Tech., M.Eng.

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji pada tanggal 31 Juli

2015 dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk

memperoleh gelar S.ST pada Jurusan Elektro Program Studi Teknik

Telekomunikasi, Politeknik Negeri Bandung.

Pembimbing Utama : Teddi Hariyanto, ST., MT. (…………………………)

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Malayusfi, BSEE., M.Eng.

NIP. 19540101 198403 1 001

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

“Saya yang bertandatangan dibawah ini menyatakan bahwa laporan Tugas Akhir ini

adalah murni hasil pekerjaan saya sendiri. Tidak ada pekerjaan orang lain yang saya

gunakan tanpa menyebutkan sumbernya.

Materi dalam laporan Tugas Akhir ini tidak/belum pernah disajikan/digunakan sebagai

bahan untuk makalah/Tugas Akhir lain kecuali saya menyatakan dengan jelas bahwa

saya menggunakannya.

Saya memahami bahwa laporan Tugas Akhir yang saya kumpulkan ini dapat

diperbanyak dan atau dikomunikasikan untuk tujuan mendeteksi adanya plagiatisme.”

Judul Tugas Akhir :

REALISASI QUADCOPTER YANG DIKENDALIKAN DARI PC DENGAN KOMUNIKASI

DATA MELALUI FREKUENSI RADIO PADA BAND FREKUENSI UHF (SISI

PENERIMA)

Bandung, 11 Agustus 2015

Yang menyatakan,

(Bastian Ramadhan)

NIM : 111344004

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Politeknik Negeri Bandung, saya yang bertanda

tangan di bawah ini :

Nama : Bastian Ramadhan NIM : 111344004

Program Studi : D-IV Teknik Telekomunikasi Jurusan : Teknik Elektro

Jenis Karya : Tugas Akhir

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Politeknik Negeri Bandung Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive

Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

Realisasi Quadcopter yang Dikendalikan dari PC dengan Komunikasi Data

Melalui Frekuensi Radio pada Band Frekuensi UHF (Sisi Penerima)

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif ini Politeknik Negeri Bandung berhak menyimpan,

mengalih media/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama

saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Bandung

Pada Tanggal : 11 Agustus 2015

Yang menyatakan

(Bastian Ramadhan) NIM. 111344004

v

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Bastian Ramadhan

NIM : 111344004

Tempat/Tanggal lahir : Bandung/ 12 Maret 1994 SD lulus tahun : 2006 di SDN Padasuka II

SMP lulus tahun : 2008 di SMPN 14 Bandung SMA lulus tahun :2011 di SMAN 5 Bandung

Prestasi yang pernah dicapai :

1. Juara 2 Basket FKHMEB Cup

2. Juara 3Porseni POLBAN kategori Grup Band 3. Juara 1 3on3 Basket Portel HIMATEL

vi

LEMBAR PERSEMBAHAN

Laporan Tugas Akhir Ini

Ku Persembahkan Kepada

Mamah, Papah, Kakek, Nenek, Adik,

Dan Keluarga Tercinta

Yang Selalu Senantiasa

Memberikan Kasih Sayang

Memberikan Dukungan

Mendidik Dan Membimbing

Serta Mengarahkan

Untuk Selalu Dalam

Arah Jalan Yang Baik

Kasih Sayang,

Mengajarkan Ketulusan,

Kejujuran, Kesungguhan, Kerja Keras,

Kepercayaan, Dan Kesetiaan

Terasa Dan Tertanam Hingga Tulang

Semoga Seluruh Kebaikan Ini

Dapat Membantuku

Dalam Menggapai Asa, Cita, Dan Cinta

vii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat

rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang

diberi judul “Realisasi Quadcopter yang Dikendalikan dari PC dengan Komunikasi

Data Melalui Frekuensi Radio pada Band Frekuensi UHF”. Tak lupa Shalawat dan

salam semoga tercurah limpahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, juga kepada

sahabat, keluarga dan kepada kita selaku umatnya.

Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dari mata

kuliah Tugas Akhir pada semester VIII di program studi DIV Teknik Telekomunikasi

Politeknik Negeri Bandung.

Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan dan dorongan dari semua pihak,

penulisan laporan tugas akhir ini tidak akan berjalan dengan lancar. Oleh karena itu

pada kesempatan ini, ijinkanlah penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat

menyelesaikan laporan kerja praktik ini.

2. Kedua Orangtua penulis yang membesarkan penulis dengan penuh kasih

sayang selama ini, yang senantiasa selalu mendo‟akan, mendidik, dan

memberikan kebahagiaa bagi penulis dengan tulus dan tanpa henti.

3. Kakek dan Nenek, Adik, Seluruh Keluarga, dan sanak saudara penulis yang selalu

memberikan support selama penulis melaksanakan kerja praktik hingga

terselesaikannya laporan ini.

4. Bapak Teddi Hariyanto, ST., MT. Selaku pembimbing penulis dalam

melaksanakan Tugas Akhir ini, yang tidak lelah selalu senantiasa memberikan

waktunya, ilmunya, dan arahannya kepada penulis. Semoga semua kebaikan yang

beliau berikan pada kami selaku bimbingannya dapat bermanfaat kelak.

5. Dini Nanda Gusti Asih yang juga sedang melaksanakan tugas akhir dan selalu

memberikan semangat dan menemani, baik dalam pelaksanaan tugas akhir,

penyusunan laporan, dan semoga terus menemani hingga kelak nanti. Dan

semoga kami dapat lulus dan mendapat title sarjana bersama.

6. Rekan tugas akhir, Puput Maulani Mariam yang telah bersama – sama

menuntaskan tugas akhir ini dan telah memberikan konsentrasinya dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Juang, Adit, Hasan, Megi, Fikri, Risman selaku anak kontrakan yang selalu

bersama dalam menghadapi kejamnya dunia perkuliahan selama tingkat akhir.

viii

8. Teman-teman Nirkabel 2011 yang selalu memberikan tawa canda keceriaan dan

semangat, juga selalu mendengarkan keluh kesah penulis dalam berbagai

masalah.

9. Risma, Teguh, Dena, Heri, Kenny, selaku anak bimbingan Pak Teddi yang selalu

bersama dalam melaksanakan bimbingan dan saling bahu membahu dalam

menghadapi masalah pada tugas akhir ini.

10. Bapak Tata Supriyadi selaku wali kelas 4NK 2011 yang selalu memberikan

bimbingan dan arahan.

11. Bapak T.B Utomo selaku Ketua Prodi Teknik Telekomunikasi D-IV yang

senantiasa membimbing dan mengayomi penulis dan rekan-rekan D-IV.

12. Seluruh anggota HIMATEL yang telah memberi dukungan, berbagi pengalaman

serta ilmu yang bermanfaat.

13. Dinar dan Fikri yang telah membantu keberlangsungannya Flight Control kami.

14. Deden yang telah bersedia meminjamkan APC220 nya untuk pengujian.

15. Dan berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu dalam

pembuatan laporan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi

kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang. Semoga laporan kerja praktik ini

berguna bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca yang berminat pada

umumnya.

Bandung, Juli 2015

Penulis

ix

ABSTRAK

Quadcopter adalah salah satu jenis dari banyak kategori Unmaned Aerial Vehicle

(UAV). Quadcopter adalah sebuah robot terbang yang juga disebut multicopter rotor karena memiliki 4 buah baling – baling sebagai motor penggeraknya. Dalam

penggunaannya, Quadcopter menjadi salah satu robot terbang yang menjadi favorit dalam kehidupan manusia. Quadcopter telah banyak dikembangkan dalam berbagai

bidang seperti militer, industri, fotografi, videografi, akademik, hobi dan bidang lainnya. Kenggulan Quadcopter adalah pada fleksibilitas pergerakannya, selain dapat

terbang quadcopter dapat bergerak bebas ke 8 arah mata angin dengan mudah sehingga dapat berpindah tempat dengan mudah. Pada umumnya standar Quadcopter

pabrikan dan rakitan yang ada selama ini hanya dapat dikendalikan melalui sebuah remote control sehingga pengendelaian quadcopter sudah menjadi permanen dan

terpaku pada tuas yang ada pada sebuah remote control. Pada Tugas Akhir ini akan direalisasikan sebuah quadcopter yang dapat dikendalikan oleh sebuah PC. Realisasi

quadcopter yang dapat dikendalikan dengan PC ini akan dicoba dengan meniru konsep pembangkitan pulsa yang dibangkitkan oleh remote control, sehingga

microcontroller yang nantinya akan digunakan sebagai pengganti receiver remote control akan memproduksi sinyal yang sesuai berdasarkan perintah yang diberikan

PC. Realisasi quadcopter yang dikendalikan oleh PC ini dapat memperkaya fitur kendali, karena sistem kendali sudah beralih berdasarkan keyboard yang berada pada

PC. Kata kunci : Quadcopter, UAV, PC, receiver, sistem kendali

ABSTRACT

Quadcopter is one of most kind of Unmaned Aerial Vehicle (UAV). Quadcopter is a flyng robot that is also called multirotor copter because it has 4 rotor blades as the driving motor.

In its use, quadcopter be one of flyng robot which became favorite in human life. Quadcopter

has been developed in various fields such as military, industry, photography, videography, academic, hobby and in other fileds. Quadcopter advantaged is in its movement flexibility,

besides being able to fly, quadcopter able to move freely to 8 wind direction easily, so it can

move easily. In general quadcopter standard manufacturer and assemblies that there had been only can controlled by a remote control so quadcopter control already permanently and

depend on remote control handle. In this final project will be realized a quadcopter which can controlled by PC. In this realization of quadcopter which can controlled by PC will be

tried to duplicate the principle of remote pulse generation, so the microcontroller to be used

in place of remote control receiver will generate pulse matching with command from PC. This realization of quadcopter which can controlled by PC will extend the control features,

because the control system change over to the keyboard on PC.

Keyword : Quadcopter, UAV, PC, reveiver, control system

x

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................. iii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................ iv

DAFTAR RIWAYAT HIDUP .............................................................................. v

LEMBAR PERSEMBAHAN............................................................................... vi

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

ABSTRAK ........................................................................................................... ix

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

DAFTAR GAMBAR........................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv

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

1.1. Latar Belakang Masalah.................................................................... I-1

1.2. Pemecahan Masalah ......................................................................... I-2

1.3. Perumusan Masalah .......................................................................... I-3

1.4. Tujuan Tugas Akhir .......................................................................... I-3

1.5. Batasan Masalah ............................................................................... I-3

1.6. Manfaat yang diharapkan .................................................................. I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI............................ II-1

2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................................ II-1

2.2. Landasan Teori ............................................................................... II-2

2.2.1. Komponen Utama Quadcopter ............................................. II-7

2.2.2. Komunikasi Data ................................................................II-13

BAB III METODA DAN PROSES PENYELESAIAN ...................................III-1

3.1 Perancangan .................................................................................. III-1

3.1.1 Pemilihan Frame dan Perencanaan Tipe Quadcopter ........... III-1

3.1.2 Pemilihan Flight Control .................................................... III-2

3.1.3 Pemilihan Motor Brushless ................................................. III-3

xi

3.1.4 Pemilihan ESC ................................................................... III-4

3.1.5 Pemilihan Propeller ............................................................ III-4

3.1.6 Pemilihan Battery dan Charger ........................................... III-5

3.1.7 Pemilihan Microcontroller .................................................. III-5

3.1.8 Pemilihan Landing Gear ..................................................... III-6

3.1.9 Pemilihan Transceiver ........................................................ III-6

3.1.10 Perancangan PCB ............................................................... III-8

3.2 Implementasi ............................................................................... III-10

3.2.1 Diagram Blok Sistem ........................................................ III-10

3.2.2 Realisasi Quadcopter yang Dapat Dikendalikan Menggunakan PC.................................................................................... III-12

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... IV-1

4.1 Hasil Pengukuran .......................................................................... IV-1

4.1.1 Pengukuran Pulsa Receiver Pabrikan ................................... IV-1

4.1.2 Pengukuran Bit Error Rate APC220 .................................... IV-3

4.2 Analisa dan Pembahasan ................................................................ IV-7

4.2.1 Membangkitkan Sinyal yang Identik dengan Receiver Pabrikan .......................................................................................... IV-7

4.2.2 Penerjemahan Perintah dari Transmitter .............................. IV-9

4.2.3 Perbandingan Kinerja Kendali Remote Control dengan Kendali PC.................................................................................... IV-10

BAB V PENUTUP ............................................................................................ V-1

5.1 Kesimpulan .................................................................................... V-1

5.2 Saran .............................................................................................. V-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II- 1 Gambar Macam – Macam Drone .................................................... II-3

Gambar II- 2 Gambar Arah Putaran Motor pada Quadcopter................................ II-4

Gambar II- 3 Gambar Konfigurasi Tipe Quadcopter ............................................ II-5

Gambar II- 4 Gambar Mode Gerakan Quadcopter ............................................... II-7

Gambar II- 5 Gambar Macam – Macam Jenis dan Bahan Frame Quadcopter ....... II-8

Gambar II- 6 Gambar Magnet Motor Brushless ................................................... II-9

Gambar II- 7 Gambar Pencatuan 3 Fasa Motor Brushless ..................................... II-9

Gambar II- 8 Gambar Jenis Propeller pada Quadcopter ......................................II-10

Gambar II- 9 Gambar Propeller Clockwise dan Counter Clockwise .....................II-11

Gambar II- 10 Gambar receiver 9 channel ..........................................................II-13

Gambar II- 11 Gambar Mode Transmisi .............................................................II-15

Gambar II- 12 Gambar transmisi sinkron ............................................................II-16

Gambar II- 13 Gambar start bit dan stop bit ........................................................II-17

Gambar II- 14 Gambar Komunikasi Serial Asinkron ...........................................II-17

Gambar III- 1 Gambar Frame F450 .................................................................... III-2

Gambar III- 2 Gambar DJI 2212 920kV Brushless Motor.................................... III-3

Gambar III- 3 DJI ESC E300 OPTO................................................................... III-4

Gambar III- 4 Gambar Konfigurasi Pin Atmega328p .......................................... III-5

Gambar III- 5 Gambar landing gear F450 ........................................................... III-6

Gambar III- 6 Gambar Transceiver APC220 ....................................................... III-7

Gambar III- 7 Gambar Konfigurasi Pin Modul Transceiver APC220 .................. III-7

Gambar III- 8 Aplikasi RFMagic untuk Mengatur Parameter-Parameter APC220 III-8

Gambar III- 9 Skema APC220 ........................................................................... III-9

Gambar III- 10 Gambar skema rangkaian micocontroller .................................... III-9

Gambar III- 11 Gambar perancangan skema PCB ............................................. III-10

Gambar III- 12 Diagram Blok Sistem Quadcopter yang Dikendalikan Menggunakan

PC................................................................................................................... III-11

Gambar III- 13 Diagram Blok Sistem Penerima ................................................ III-11

xiii

Gambar III- 14 Gambar Diagram Alir Sistem Kendali Quadcopter yang Dapat

Dikendalikan Menggunakan PC ....................................................................... III-12

Gambar III- 15 Gambar Perakitan Quadcopter.................................................. III-14

Gambar III- 16 Gambar Landing Gear F450 yang telah dipasang ...................... III-15

Gambar III- 17 Gambar LiPo Battery yang telah dipasang pada Quadcopter ...... III-15

Gambar III- 18 Gambar Flight Control APM 2.6 yang telah terpasang pada frame

bagian atas Quadcopter.................................................................................... III-16

Gambar III- 19 Gambar Quadcopter yang telah selesai dirakit........................... III-16

Gambar III- 20 Gambar Wiring Motor Quadcopter ........................................... III-17

Gambar III- 21 Gambar Layout PCB rangkaian microcontroller ........................ III-18

Gambar III- 22 Gambar Integrasi Antara Flight Control dan Komponen Quadcopter

dengan Rangkaian Microcontroller ................................................................... III-19

Gambar III- 23 Gambar tampak atas Quadcopter .............................................. III-20

Gambar III- 24 Gambar tampak depan Quadcopter ........................................... III-21

Gambar III- 25 Gambar Tampilan Utama Mission Planner ................................ III-22

Gambar III- 26 Gambar Kalibrasi Tipe Frame Quadcopter................................ III-23

Gambar III- 27 Gambar Kalibrasi Accelerometer .............................................. III-23

Gambar III- 28 Gambar Kalibrasi Compass ...................................................... III-24

Gambar III- 29 Gambar Menu Kalibrasi Radio ................................................. III-25

Gambar III- 30 Gambar Menu Kalibrasi Flight Mode........................................ III-26

Gambar III- 31 Gambar Program Pengatur Pulsa .............................................. III-26

Gambar IV- 1 Gambar Pengukuran Channel Receiver ........................................ IV-1

Gambar IV- 2 Gambar Remote Sebagai Transmitter Sinyal ................................. IV-2

Gambar IV- 3 Set Up Pengukuran BER APC220 ................................................ IV-3

Gambar IV- 4 Aplikasi Data Tester Emulator untuk Pengukuran BER ............... IV-4

Gambar IV-5 Karakter yang Diterima Sebanyak 125000 yang Sudah Disalin ke

Microsoft Excel ........................................................................... IV-5

Gambar IV- 6 Tidak Ada Kata FALSE yang Berarti Tidak Ada Karakter yang Salah ..

................................................................................................... IV-6

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel III- 1 Tabel Komponen Quadcopter.................................................... III-12

Tabel III- 2 Tabel Daftar Komponen Rangkaian Microcontroller .................. III-17

Tabel III- 3 Tabel Koneksi antara Flight Control dan Microcontroller .......... III-20

Tabel IV- 1 Tabel Hasil Pengukuran pada Receiver FLYSKY......................... IV-2

Tabel IV- 2 Tabel Hasil Pengukuran Receiver Radio Link............................... IV-3

Tabel IV- 3 Tabel Harga dan Pulsa yang Dibangkitkan ................................... IV-8

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Listing Program Quadcontrol

Datasheet ATMega 328p

Datasheet Arducopter APM 2.6

Listing Program Pengukuran Bit Error Rate APC220

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Saat ini pada masa dimana sudah serba modern, canggih, dan otomatis banyak

sekali alat – alat yang diciptakan untuk memudahkan dan membantu pekerjaan

manusia. Salah satu alat yang diciptakan manusia dengan tujuan untuk membantu

meringankan pekerjaan manusia adalah robot. Ada berbagai macam jenis robot, dari

yang berkaki, beroda, dapat menyelam, dan dapat terbang. Penggunaan robot dalam

kehidupan keseharian manusia sudah bukan lagi suatu hal yang aneh, dari

penggunaannya dalam bidang industri, militer, akademik, hobi dan lainnya.

Quadcopter adalah salah satu jenis robot mini yang dapat terbang. Quadcopter adalah

salah satu jenis robot Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Unmaned Aerial Vehicle

adalah sebuah kendaraan tanpa awak yang dikendalikan dari jarak jauh yang

memanfaatkan udara sebagai media transmisi komunikasinya. Quadcopter memiliki

karakteristik yaitu dengan memiliki 4 buah motor baling – baling sebagai

penggeraknya. Kelebihan quadcopter adalah kemampuannya yang dapat bermanuver

dengan fleksibel , dapat bergerak ke 8 arah mata angin tanpa perlu memutar terlebih

dahulu, dapat terbang secara vertical sehingga tidak mermerlukan landasan pacu, dan

kemampuan yang mendasar quadcopter adalah dapat berhenti (hover) di suatu titik

lokasi di udara. Sehingga pengembangan quadcopter ini akan menjadi suatu bahan

yang menarik dikarenakan beberapa kelebihannya yang dapat membantu manusia,

terutama pekerjaan yang tidak dapat dilakukan manusia di udara dan dengan

ketinggian yang tidak mudah dicapai oleh manusia.

Quadcopter yang umum tersebar berada di masyarakat adalah quadcopter

pabrikan. Quadcopter pabrikan pada umumnya memiliki 4 buah dinamo brushless, 4

buah Electronic Speed Control, 1 buah Flight Control 1 buah battery dan 1 buah

receiver. Quadcopter pabrikan memiliki kualitas desain yang baik, tetapi juga

memiliki harga yang tinggi. Quadcopter pabrikan juga sudah langsung dapat

I-2

dikendalikan oleh remote yang telah disediakan oleh pabrikan quadcopter tersebut,

tetapi fitur kendali yang disediakan tidak dapat diimprovisasi sesuai keinginan

penggunanya. Oleh karena itu pada tugas akhir ini dibuat quadcopter yang dapat

dikendalikan oleh sebuah PC sehingga sistem kendali dapat disesuaikan dengan

keingin dan kebutuhan pengguna dan memiliki harga yang lebih terjangkau dari

quadcopter pabrikan. Quadcopter ini pun dapat diintegrasikan dengan sensor yang

dapat membantu kinerja quadcopter. Sensor yang dapat diintegrasikan bisa

disesuaikan tergantung pada kebutuhan pekerjaan manusia.

1.2. Pemecahan Masalah

Terbatasnya fitur kendali pada remote sebuah quadcopter dapat teratasi

dengan mengganti kendali quadcopter dengan PC. Pada dasarnya sebuah quadcopter

memiliki 4 buah channel yang dapat mengendalikan pergerakan quadcopter. Masing

masing channel memiliki fungsi yang berbeda. Setiap channel mendapatkan sebuah

sinyal yang berbentuk pulsa yang di produksi oleh receiver remote control. Masing –

masing pulsa yang diberikan kepada empat channel tersebut berubah sesuai keadaan

perintah yang diberikan oleh remote. Pulsa – pulsa ini dapat diproduksi dan ditiru

oleh sebuah microcontroller dan dikirimkan ke sebuah Flight Control yang akan

memberikan sinyal pada ESC dan dapat memutar dinamo brushless, sehingga

merubah keadaan gerak dari sebuah quadcopter. Sehingga jika fungsi receiver diganti

dengan sebuah microcontroller maka fungsi quadcopter akan tetap dapat bekerja.

Microcontroller yang mengganti sebuah receiver akan dapat diintegrasikan dengan

sensor – sensor yang dibutuhkan dan dengan penerima yang berasal dari PC.

Beberapa topik mengenai realisasi quadcopter sudah pernah dilakukan dan

dapat dijumpai dalam literatur [7] [8]. Pada [7] dibahas mengenai realisasi sebuah

quadcopter untuk mendeteksi kadar karbon monoksida di udara. Fokus dari sistem ini

adalah bagaimana cara mendapatkan data kadar karbon monoksida yang berada di

udara bebas, sehingga tidak memerlukan kestabilan quadcopter yang tinggi, cukup

dengan quadcopter dengan spesifikasi standar untuk mendapatkan ketinggian yang

I-3

dibutuhkan untuk mengukur kadar karbon monoksida, dan sistem ini pun

menggunakan sistem kendali remote. Pada [8] dibahas mengenai bagaimana

memaksimalkan pengambilan Gambar dan video dari quadcopter dengan harga yang

terjangkau. Fokus pada [8] adalah bagaimana menggunakan antenna yang tepat untuk

kefektifan pengiriman gambar dan video tanpa mengeluarkan biaya yang besar.

1.3. Perumusan Masalah

Pada perancangan dan realisasi quadcopter ini memiliki rumusan masalah

sebagai berikut :

1. Bagaimana mengintegrasikan sebuah flight control dengan Atmega328p

untuk menjadi sebuah sistem kendali quadcopter.

2. Bagaimana membangkitkan sinyal menggunakan Atmega328p yang identik

dengan sinyal hasil produksi receiver pabrikan.

1.4. Tujuan Tugas Akhir

Tujuan dibuatnya tugas akhir dengan judul “Realisasi Quadcopter yang

Dikendalikan dari PC dengan Komunikasi Data melalui Frekuensi Radio pada Band

Frekuensi UHF (Sisi Penerima)” adalah untuk

1. Merancang dan merealisasikan sebuah quadcopter yang terdiri dari Flight

Control, microcontroller Atmega328p, 4 buah Electronic Speed Control yang

terhubung dengan 4 buah motor brushless,dan modul radio APC220.

2. Merealisasikan quadcopter yang dapat dikendalikan dengan PC.

3. Mensinkronisasikan antara quadcopter yang direalisasikan dengan pengendali

yang telah dirancang pada PC.

1.5. Batasan Masalah

Untuk merealisasikan quadcopter ini penulis membatasi pada beberapa aspek:

I-4

1. Microcontroller yang digunakan untuk memproduksi sinyal dan

menerjemahkan keputusan adalah keluarga Atmel yang mana adalah Atmega

328.

2. Catu daya yang digunakan adalah LiPo Battery 3 cell 11,7 V 2200 mAh.

3. Transceiver yang digunakan adalah APC220.

4. Flight Control yang digunakan adalah Flight Control pabrikan Arducopter

yaitu APM 2.6.

5. ESC yang digunakan adalah DJI ESC E300 OPTO.

6. Motor Brushless yang digunakan adalah DJI 2212.

7. Frame yang digunakan adalah DJI F450.

8. Landing Gear yang digunakan adalah High Landing Gear for F450.

9. Software yang digunakan adalah Bascom AVR.

1.6. Manfaat yang diharapkan

Pada tugas akhir ini hasil yang diharapkan dapat menjadi sebuah

pengembangan baru dalam bidang teknologi terutama dalam bidang robot terbang.

Realisasi quadcopter yang dapat dikendalikan oleh PC ini diharapkan dapat

menggabungkan seluruh aspek sistem kendali dan fiturnya kedalam sebuah device

yaitu PC, sehingga akan mempermudah pengendalian terutama untuk kendali jarak

jauh.

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Tugas akhir mengenai realisasi sebuah quadcopter sudah cukup banyak

direalisasikan sebelumnya, beberapa sumber yang ditemukan dan menjadi referensi

dalam realisasi tugas akhir ini, adalah :

Rancang Bangun Quadcopter untuk Pemantauan Kadar Karbon Monoksida di

Udara oleh Arya Adi Saputra dan Andi Dharmawan. Realisasi quadcopter ini masih

dikendalikan dengan sistem kendali menggunakan remote control, quadcopter ini

adalah quadcopter yang dirancang untuk outdoor dan terfokus pada penggunaan

sensor gas juga terfokus untuk bagaimana mencapai ketinggian yang cukup untuk

dapat mengukur intesitas gas yang tepat[7].

Perancangan dan Realisasi Antena Cloverleaf dan Antena Helix sebagai

Antena FPV (First Person View) pada Quadcopter. Realisasi quadcopter ini masih

menggunakan remote control untuk pengendalinya dan quadcopter ini pun dirancang

untuk pengambilan gambar dan video pada outdoor. Fokus proyek ini adalah

bagaimana cara untuk mengefektifkan pengambilan gambar dan video menggunakan

antena yang telah ditentukan sehingga dapat meminimalisir biaya yang digunakan[8].

Realisasi Wahana Quadcopter dengan Fitur Position Hold Menggunakan

Modus GPS. Realisasi quadcopter ini berfokus pada fitur position hold baik hover

maupun loiter dengan menggunakan bantuan GPS. Hover adalah kemampuan

quadcopter untuk mempertahankan kestabilan posisinya baik secara vertical maupun

horizontal sedangkan loiter adalah kemampuan quadcopter untuk kembali ke posisi

semula quadcopter. Sehingga realisasi ini berfokus pada bagaimana sebuah

quadcopter dapat terbang dengan stabil dan mempertahankan posisinya. Proyek ini

pun masih menggunakan remote sebagai pengendalinya [4].

Perancangan dan Implementasi Sistem Kendali PID untuk Pengendalian

Gerakan Hover pada UAV Quadcopter. Realisasi quadcopter ini berfokus pada

bagaimana cara menemukan PID yang tepat. Karena tujuan dari proyek ini adalah

II-2

manuver hover sehingga menitik beratkan pada kestabilan quadcopter itu sendiri.

Dan quadcopter ini masih dikendalikan oleh remote control [6].

Realisasi Pengiriman Gambar dari Kamera pada Quadcopter ke Ground

Station dan Pendeteksian Objek Bergerak. Proyek ini bertujuan untuk dapat

mengirimkan gambar dari kamera yang berada pada quadcopter ke ground station

dan mendeteksi adanya objek yang bergerak. Proyek ini berfokus pada bagaimana

cara mengirimkan gambar dengan baik sehingga dapat memberikan gambaran

keadaan yang aktual yang berada di lapangan. Sehingga quadcopter sebagai media

pembawa kamera untuk mengakses tempat yang dituju [9]. Quadcopter ini

menggunakan remote control sebagai pengendalinya.

Dari beberapa literatur diatas quadcopter yang sudah pernah direalisasikan

masih menggunakan remote control sebagai pengendali, adapun penggunaan PC

hanya sebagai ground station untuk menerima data yang dapat berupa gambar dan

lainnya.

2.2. Landasan Teori

UAV (Unnmaned Aerial Vehicle) secara umum dapat diartikan sebuah

wahana udara jenis fixed-wing, rotary-wing, ataupun pesawat yang mampu

mengudara pada jalur yang ditentukan tanpa kendali langsung oleh pilot. Teknologi

UAV sudah banyak di aplikasikan untuk pemantauan lingkungan dan keamanan,

pengawasan meteorologi, riset cuaca, agrikultur, eksplorasi dan eksploitasi bahan-

bahan mineral bahkan untuk kepentingan militer.

Sebuah kemajuan teknologi terbaru dari UAV dilengkapi perangkat

pendukung yang memungkinkan wahana dapat sepenuhnya dikendalikan secara

autonomous. Sistem autonomous UAV pada awalnya dikembangkan pada wahana

dengan tipe fixed-wing. Sebuah Flight Controller digunakan sebagai pusat

pengendalian dari sebuah wahana UAV yang dilengkapi dengan sistem algoritma

untuk menggantikan pilot serta pembacaan sensor pendukung UAV.

II-3

Gambar II- 1 Gambar Macam – Macam Drone

Quadcopter adalah salah satu jenis robot UAV (Unmanned Aerial Vehicle)

micro [3]. Quadcopter memiliki karakteristik yaitu dengan memiliki 4 buah motor

baling – baling sebagai penggeraknya dimana 2 buah motor berputar searah jarum

jam dan 2 motor lainnya bergerak berlawanan dengan arah jarum jam. Kelebihan

quadcopter adalah kemampuannya yang dapat bermanuver dengan fleksibel , dapat

II-4

bergerak ke 8 arah mata angin tanpa perlu memutar terlebih dahulu, dapat terbang

secara vertical sehingga tidak mermerlukan landasan pacu, dan kemampuan yang

mendasar quadcopter adalah dapat berhenti (hover) di suatu titik lokasi di udara.

Quadcopter dapat terbang dengan prinsip kerja yang mengaplikasikan hukum

gerak Newton dan prinsip Bernoulli. Hukum gerak Newton yang diaplikasikan adalah

hukum gerak Newton II dimana jika ada sebuah benda dengan massa M mengalami

gaya resultan sebesar F maka akan mengalami percepatan sebesar a yang sama

dengan arah gayanya, dan besarnya a berbanding lurus dengan F dan berbanding

terbalik dengan M. Dan dengan didukung oleh prinsip Bernoulli yang menyatakan

bahwa pada sebuah aliran fluida, peningkatan kecepatan fluida akan menimbulkan

penurunan tekanan pada aliran tersebut. Sehingga dengan putaran keempat baling –

baling quadcopter yang berputar dengan cepat dan dengan arah tertentu maka akan

menciptakan perubahan tekanan udara terhadap gravitasi yang dapat memberikan

gaya dorong melawan gravitasi dan dapat membuat quadcopter terbang.

Quadcopter memiliki empat baling-baling penggerak yang diposisikan tegak

lurus terhadap bidang datar. Masing-masing rotor (baling-baling dan motor

penggeraknya) menghasilkan daya angkat dan memiliki jarak yang sama terhadap

pusat massa pesawat. Dengan daya angkat masing-masing rotor sebesar lebih dari

seperempat berat keseluruhan, memungkinkan quadcopter untuk terbang.

Berbedanya arah putaran motor pada motor penggerak quadcopter adalah

sebagai cara untuk menghindari terjadinya momen putar yang dimaksudkan untuk

mempertahankan posisi quadcopter seperti yang terlihat pada Gambar II-2.

Gambar II- 2 Gambar Arah Putaran Motor pada Quadcopter [2]

II-5

Quadcopter memiliki ketentuan tersendiri terhadap variasi kecepatan

perputaran setiap baling-balingnya untuk dapat melakukan pergerakan tertentu.

Dalam melakukan terbang melayang di udara, yang dikenal dengan sebutan hover,

quadcopter perlu menggerakkan keempat baling-balingnya dengan kecepatan yang

sama. Setiap pasangan baling-baling memiliki arah gaya dorong yang memiliki

fungsi berbeda, satu pasang sebagai pendorong (pusher) dan satu pasang sebagai

penarik (puller) [1]. Dengan adanya pergerakan yang menghasilkan gaya dorong serta

gaya tarik yang melawan gaya gravitasi tersebut, quadcopter dapat terbang melayang

di udara dengan stabil.

Quadcopter memiliki dua konfigurasi yang dapat diatur sesuai keinginan dan

kebutuhan yaitu konfigurasi x dan plus (+) seperti yang terlihat pada Gambar II-3.

Masing masing konfigurasi memiliki pengaturan yang berbeda terhadap posisi bagian

depan quadcoper dan posisi motornya, namun konfiugrasi quadcopter yang banyak

digunakan adalah quadcopter x.

Gambar II- 3 Gambar Konfigurasi Tipe Quadcopter

II-6

Selain gerakan melayang (hover) quadcopter juga memiliki aturan tersendiri

untuk gerakan-gerakan lainnya. Beberapa pergerakan pada quadcopter adalah :

a. Gerakan Naik Turun

Untuk bergerak terbang ke atas dan ke bawah, quadcopter perlu menaikkan

atau menurunkan kecepatan putar setiap baling-baling dengan jumlah yang sama.

Menaikkan kecepatan akan mengakibatkan quadcopter terbang ke atas, dan

menurunkan kecepatan akan mengakibatkan quadcopter terbang ke bawah.

b. Gerakan Berputar Pada Sumbu Datar (Roll)

Untuk melakukan gerakan tersebut, perlu dilakukan perubahan kecepatan

perputaran baling-baling pada salah satu pasangan baling-baling. Untuk berputar pada

sumbu x (roll) perubahan kecepatan dilakukan pada pasangan baling-baling kiri dan

kanan, sedangkan untuk berputar pada sumbu y (pitch) perubahan kecepatan

dilakukan pada pasangan baling-baling depan dan belakang. Perubahannya adalah

salah satu anggota pasangan baling-baling dikurangi kecepatannya dan anggota

pasangan baling-baling lainnya dinaikkan dengan selisih kecepatan yang sama,

sedangkan baling-baling lainnya dibiarkan dengan kecepatan tetap. Dengan

pengaturan seperti ini, quadcopter akan bergerak memutar dari arah pasangan baling-

baling yang berkecepatan lebih rendah, ke arah pasangan baling-baling yang

berkecepatan lebih tinggi.

c. Gerakan Ke Samping Kanan Dan Kiri Pada Sumbu Z (Yaw)

Gerakan ini dilakukan dengan menurunkan kecepatan satu pasang baling-

baling, atas-bawah atau kiri - kanan, dan menaikkan kecepatan satu pasangan baling-

baling lainnya. Nantinya, quadcopter akan bergerak berputar ke arah perputaran

pasangan baling-baling yang lebih lambat kecepatannya dibandingkan pasangan yang

lainnya.

Dengan sensor yang dimiliki quadcopter tersebut, maka semua informasi dari

setiap sensor tersebut diolah oleh software dan digunakan sebagai pemandu

pergerakan quadcopter.

Keseluruhan mode gerak Quadcopter dapat dilihat pada Gambar II-4.

II-7

Gambar II- 4 Gambar Mode Gerakan Quadcopter

2.2.1. Komponen Utama Quadcopter

1. Frame

Frame adalah bagian rangka quadcopter yang menjadi penyokong utama

sekaligus badan dari sebuah quadcopter. Frame berfungsi sebagai tempat

menempelnya komponen – komponen quadcopter lainnya sehingga seluruh

komponen akan lebih mudah diintegrasikan.

II-8

Gambar II- 5 Gambar Macam – Macam Jenis dan Bahan Frame Quadcopter

Berbagai macam jenis bentuk dan bahan frame quadcopter seperti yang dapat

dilihat pada Gambar II-5 diproduksi oleh berbagai produsen quadcopter untuk

memenuhi kebutuhan akan penggunaan quadcopter sesuai dengan keinginan

pengguna. Adapun beberapa pengguna yang merakit dan membuat frame sendiri

tidaklah mudah, karena ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan

frame seperti berat, panjang, lebar, dan ketahanan frame.

2. Motor Brushless

Motor AC 3 fasa tanpa sikat atau disebut Brushless Motor. Brushless Motor

adalah suatu jenis motor-sinkron yang berarti medan magnet yang dihasilkan oleh

II-9

stator dan medan magnet yang dihasilkan oleh rotor berputar di frekuensi yang sama.

Motor brushless tidak mengalami slip, tidak seperti yang terjadi pada motor induksi

biasa. Motor jenis ini mempunyai permanen magnet pada bagian rotor sedangkan

elektro-magnet pada bagian stator seperti yang terlihat pada Gambar II-6.

Gambar II- 6 Gambar Magnet Motor Brushless

Motor brushless adalah salah satu jenis motor yang populer. Motor brushless

yang dikenal dengan nama motor servo digunakan di dunia industri seperti

permobilan, otomasi medis, industri dan peralatan instrumentasi. Sesuai dengan

namanya, motor tidak menggunakan sikat atau brush untuk perubahan medan

magnet, tetapi dilakukan secara elektrik. Motor brushless mempunyai banyak

keuntungan dibandingkan dengan DC motor dan motor induksi biasa.

Gambar II- 7 Gambar Pencatuan 3 Fasa Motor Brushless

II-10

Seperti yang terlihat pada Gambar II-7, motor brushless menggunakan sistem

pencatuan 3 fasa yang berbeda pada beberapa posisi setiap 60 derajat. Motor

brushless adalah pilihan ideal untuk aplikasi yang memerlukan keandalan yang tinggi

dan efisiensi tinggi. Secara umum, motor brushless dianggap motor performa tinggi

yang mampu memberikan jumlah besar torsi pada rentang kecepatan yang luas dan

rotasi diatas 10.000 RPM.

3. Propeller

Propeller adalah baling baling bergerak yang terpasang dan menjadi bagian

dari motor penggerak. Propeller adalah komponen yang menjadi alat penggerak

mekanik pada sebuah UAV. Cara kerja propeller adalah merubah gaya putaran dari

rotasi motor menjadi daya dorong untuk bergerak dan melalui suatu massa seperti air

dan udara sehingga propeller biasa ditemukan dan digunakan oleh kapal, kapal selam

dan pesawat. Pada quadcopter pun ada beberapa jenis propeller yang dapat

digunakan seperti pada Gambar II-8.

Gambar II- 8 Gambar Jenis Propeller pada Quadcopter

Prinsip yang digunakan pada penggunaan propeller adalah dengan

mengaplikasikan prinsip dari hukum gerak Newton dan prinsip Bernoulli. Sehingga

penggunaan propeller adalah untuk menghasilkan perbedaan tekanan antara

permukaan atas dan bawah dari propeller tersebut.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa ada dua jenis propeller

berdasarkan arah putaran dan hembusan angin yang terjadi akibat perputaran

II-11

propeller yaitu clockwise (CW) dan counter clockwise (CCW) [10]. Propeller

tersebut diperlihatkan pada Gambar II-9.

Gambar II- 9 Gambar Propeller Clockwise dan Counter Clockwise

4. ESC

Electronic Speed Control atau yang biasa disebut ESC adalah sebuah

rangkaian eletronik yang berfungsi untuk merubah - rubah kecepatan motor listrik.

ESC sering digunakan untuk motor brushless. Pada dasarnya ESC menghasilkan

sumber tegangan listrik rendah energi 3 fasa untuk motor.

ESC terhubung langsung dengan Flight Control dan motor brushless sehingga

dapat disebut juga sebagai perantara antara Flight Control dan motor brushless. ESC

menerjemahkan perintah dari Flight Control yang berupa sinyal agar dapat diterima

dan dilakukan oleh motor brushless sehingga terjadinya perubahan keadaan. ESC

memiliki bermacam jenis sesuai dengan arus listrik yang dapat diprosesnya.

5. Flight Control

Flight Control adalah otak dari sebuah quadcopter atau multirotor lainnya.

Untuk menjaga keseimbangan sebuah quadcopter harus terus melakukan pengukuran

berbagai keadaan dari sensor – sensor yang dimiliki Flight Control, dan terus

II-12

melakukan penyesuaian setiap kali terjadi perubahan keadaan. Penyesuaian ini

dihitung dengan alogaritma yang sangat rumit untuk menjaga quadcopter seimbang

sempurna. Semua perhitungan dan tindakan yang dilakukan untuk menstabilkan

quadcopter dilakukan oleh Flight Control.

Kehandalan Flight Control bergantung pada sensor – sensor yang dimiliki dan

kemampuannya untuk dapat terhubung dengan perangkat – perangkat eksternal. Pada

umumnya Flight Control pada level standar memiliki sensor gyro dan accelerometer,

namun ada juga yang sudah memiliki barometer, compass, dan GPS.

Pada dasarnya Flight Control mengendalikan 4 parameter yaitu yaw, roll,

pitch, altitude, yang masing masing dapat dikontrol dengan menyesuaikan kecepatan

motor yang dikendalikan oleh Flight Control.

6. Battery dan Charger

Battery adalah satu – satunya sumber daya pada sebuah quadcopter, maka dari

itu penggunaan battery haruslah tepat sesuai dengan kebutuhan daya dari quadcopter.

Dengan menggunakan battery yang tepat maka akan didapatkan waktu terbang yang

cukup lama dan tidak akan membahayakan quadcopter dari kekurangan daya saat

terbang. Battery yang digunakan pada quadcopter adalah battery LiPo.

Charger juga adalah alat pendukung dalam berlangsungnya quadcopter.

Harga battery yang tidak murah dan kesensitifan battery sangatlah penting dalam

memperhatikan pengisian ulang sebuah battery. Jika terjadi kesalahan pemilihan

charger maka akan dapat menyebabkan kerusakan pada battery dan dapat

menyebabkan battery meledak.

7. Receiver

Receiver adalah penerima sinyal yang berada pada quadcopter. Penerima

sinyal ini dapat berupa penerima remote control atau penerima yang menggantikan

fungsi penerima remote control. Penerima sinyal ini harus saling terhubung dengan

presisi dan permanen terhadap pengirim yang dapat berupa remote atau pengganti

fungsi remote. Perbedaan jenis receiver terdapat pada channel yang tersedia selain 4

channel utama. 4 channel utama yang harus tersedia adalah sebagai pengendali 4

parameter utama dalam sistem terbang quadcopter yaitu Aileron, Elevator, Throttle,

II-13

Rudder. Seperti receiver yang terlihat pada Gambar II-10 yang memiliki 9 channel

sehingga memiliki 5 channel tambahan.

Gambar II- 10 Gambar receiver 9 channel

2.2.2. Komunikasi Data

Komunikasi data adalah hubungan atau interaksi (pengiriman dan peneriman)

antar device yang terhubung dalam sebuah jaringan, baik dengan jangkauan yang

sempit maupun dengan jangkauan yang lebih luas.

Komunikasi data dapat terjadi jika ada komponen-komponen komunikasi data

seperti:

1. Pengirim : device yang mengirimkan data

2. Penerima : device yang menerima data

3. Data : informasi yang akan dipindahkan dapat berupa teks,

angka, gambar, suara, video, atau kombinasi dari

semuanya

4. Media Pengiriman : media atau saluran yang digunakan untuk

mengirimkan data, dapat berupa kabel, cahaya maupun

gelombang magnetik

5. Protokol : Protokol adalah sebuah aturan yang mendefinisikan

II-14

beberapa fungsi yang ada dalam sebuah jaringan

komputer, misalnya mengirim pesan, data, informasi

dan fungsi lain yang harus dipenuhi oleh sisi pengirim

dan sisi penerima agar komunikasi dapat berlangsung

dengan benar. Protokol dalam komunikasi serial

diantaranya adalah protokol Modbus.

Ada beberapa sistem komunikasi data, diantaranya adalah:

1. Titik ke titik (point to point communication)

Informasi dari sumber hanya ditujukan kepada satu point penerima saja.

Contoh: telepon, fax, telegram.

2. Titik ke beberapa penerima (multi point communication).

Informasi dari sumber ditujukan kepada beberapa point penerima saja.

Contoh: jaringan dengan switch.

3. Menyebar (broadcasting communication).

Informasi yang diberikan sumber dapat diterima oleh semua point yang

terhubung tanpa terkecuali.

Contoh: televisi broadcast, radio broadcast.

Berikut ini adalah jenis-jenis dari mode transmisi data, yaitu:

1. Simplex: Media komunikasi antara pengirim dan penerima yang bersifat satu

arah, dimana sisi pengirim hanya berfungsi sebagai pengirim informasi,

sedangkan sisi penerima berfungsi sebagai penerima.

2. Half Duplex (HDX): Suatu metode komunikasi yang dapat dilakukan dua arah

secara bergantian (waktu tidak sama). Di mana pengirim dapat mengirimkan

informasi dan sisi yang lain berfungsi sebagai penerima.

3. Full Duplex (FDX): Suatu metode yang digunakan pada komunikasi untuk

dua arah secara terus-menerus. Dimana sisi pengirim dan penerima dapat

berkomunikasi dua arah dalam waktu yang bersamaan.

Ilustrasi mode transmisi dapat dilihat seperti pada Gambar II-11.

II-15

Gambar II- 11 Gambar Mode Tramsmisi

Jenis transmisi dalam komunikasi data juga dikelompokkan menjadi transmisi

sinkron dan transmisi asinkron.

1. Transmisi sinkron

Pada tranmisi sinkron, data dikirim dalam bentuk berkelompok (blok) dalam

kecepatan yang tetap tanpa bit awal dan bit ahir. Awalan blok (start block) dan

akhiran blok (stop block) diidentifikasikan dalam bentuk bytes dengan susunan yang

spesifik. Clock pada penerima dioperasikan secara kontinyu dan dikunci agar sama

dengan clock yang di sisi pengirim.

Untuk mendapatkan keadaan yang sesuai, informasi clock harus dikirimkan

lewat jalur yang sama dengan data dan memanfaatkan metode pengkodean tertentu

sehingga informasi clock dapat diikutsertakan. Data dikirimkan secar terus menerus

tanpa adanya gap atau pembatas. Sedangkan clock dapat ditempatkan di bagian

terminal, pada perangkat interface ataupun pada bagian modem. Contoh transmisi

sinkron dapat dilihat pada Gambar II-12.

II-16

Gambar II- 12 Gambar transmisi sinkron

2. Transmisi asinkron

Jika pada transmisi sinkron tidak memiliki bit awalan dan akhiran, maka pada

transmisi asinkron ini memiliki kedua bit tersebut. Pada transmisi ini, informasi akan

diuraikan menjadi karakter dan masing masing karakter tersebut memiliki bit yang

diidentifikasikan sebagai bit awalan (start bit) dan bit akhiran (stop bit).

Pengiriman data asinkron ini lebih sederhana dibandingkan dengan

pengiriman data sinkron karena hanya sinyal data saja yang dikirimkan. Clock

penerima dibangkitkan secara lokal di dalam penerima dan tetap dijaga agar sesuai

dengan clock pengirim. Bit awal dan bit akhir yang dikirimkan tidak membawa

informasi tetapi hanya menunjukkan awal dan akhir setiap karakter.

Pada saat saluran transmisi dalam kondisi idle, maka keluaran UART adalah

dalam logika „1‟. Sedangkan pada saat akan mengirimkan data maka output UART

perlu di set terlebih dahulu menjadi logika „0‟ untuk waktu satu bit. Sinyal „0‟ yang

diberikan ini akan diterima oleh receiver sebagai tanda start, yang selanjutnya

digunakan untuk mensinkronkan fase clock-nya sehingga sinkron dengan fase clock

transmitter.

Data akan dikirimkan secara serial dari bit paling rendah (bit 0) sampai

dengan bit tertinggi. Setelah itu, pada akhir pesan akan diberikan sinyal stop untuk

menandakan akhir dari pengiriman data serial seperti pada Gambar II-13. Untuk cara

pemberian kode data yang disalurkan tidak ditetapkan secara pasti.

II-17

Gambar II- 13 Gambar Start Bit dan Stop Bit

Kecepatan transmisi (baud rate) dapat dipilih sesuai kebutuhan dalam rentang

nilai tertentu. Nilai baud rate yang biasanya digunakan adalah 1200, 2400, 9600,

56000 dan 115200 (bit/detik). Dalam komunikasi serial yang digunakan ini, nilai

kecepatan pengiriman data antara pengirim dan penerima harus sama serta harus

ditentukan panjang data yang dikirimkan, paritas dan jumlah bit sebagai tanda stop

seperti yang dapat dilihat pada Gambar II-14.

Gambar II- 14 Gambar Komunikasi Serial Asinkron

Jenis modulasi pada spesifikasi modul transceiver APC220 adalah modulasi

Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK). GFSK adalah salah satu tipe FSK yang

menggunakan filter Gaussian untuk membuat deviasi frekuensi positif/negatif yang

merepresentasikan biner 1 atau 0 lebih halus.

Pada komunikasi data ini, parameter yang perlu diperhatikan juga adalah Bit

Error Rate (BER). BER adalah laju kesalahan bit yang terjadi dalam sistem transmisi

digital, dimana besaran ini merupakan ukuran kualitas sinyal dalam sistem

komunikasi digital. Misalnya untuk komunikasi voice maksimal BER 10-3

sedangkan

untuk komunikasi data maksimal BER 10-6

.

III-1

BAB III

METODA DAN PROSES PENYELESAIAN

3.1 Perancangan

Perancangan quadcopter mengacu pada kemampuan dasar quadcopter yaitu

dapat terbang dan kemampuan quadcopter itu terbang dengan stabil. Tidak semua

quadcopter dirancang untuk terbang secara stabil, karena bergantung terhadap

kebutuhan dari pengguna quadcopter tersebut, namun pada umumnya quadcopter

diharapkan dapat terbang stabil.

Untuk dapat terbang dan terbang dengan stabil, dibutuhkan komponen –

komponen yang memadai pula, sehingga diperlukan pemilihan yang tepat dalam

pemilihan komponen terbangnya.

Spesifikasi yang diinginkan adalah :

Power Supply LiPo Battery 11.1V 3 cell 40C 2200 mAh

Frekuensi komunikasi data 433 MHz

Propeller dengan ukuran 9.4 inchi

ESC 11.1 V ~ 14.8 V 15 Ampere 3S ~ 4S

Motor brushless 920 kV 11.1 V 15 ~ 30 Ampere 3S ~ 4S

Charger LiPo 3S

Flight Control yang menyediakan fitur kestabilan dengan hover accuracy

vertical +/- 0.5m horizontal +/- 0.8m

3.1.1 Pemilihan Frame dan Perencanaan Tipe Quadcopter

Pemilihan frame adalah salah satu hal yang menjadi bagian dari sebuah

perencanaan pembuatan quadcopter. Jenis bahan dan jenis frame menentukan

quadcopter apa yang akan kita buat. Dalam pembuatan quadcopter maka frame yang

dipilih adalah frame yang khusus hanya dapat digunakan untuk membuat quadcopter.

Menghindari penggunaan frame yang dapat digunakan untuk hexacopter adalah hal

yang sangat dianjurkan karena walaupun frame hexacopter dapat digunakan untuk

III-2

quadcopter tetapi akan sangat berbeda dari kesetimbangan bentuk frame dan berat

frame yang lebih berat juga ukuran frame yang lebih besar.

Setelah mendapatkan tipe frame yang akan digunakan maka selanjutnya

adalah menentukan tipe quadcopter yang akan digunakan. Seperti yang telah

dijelaskan pada umunya tipe quadcopter yang marak digunakan dan telah teruji

kehandalannya adalah tipe quadcopter x dan +. Perbedaan quadcopter x dan +

terdapat pada sisi yang menjadi bagian depan atau muka dari quadcopter. Pada tugas

akhir ini direncanakan untuk menggunakan quadcopter tipe x pada frame F450

seperti pada Gambar III-1.

Gambar III- 1 Gambar Frame F450

Frame F450 adalah frame yang mudah untuk ditemukan di pasaran dan

bersifat universal sehingga memudahkan pengguna untuk menemukan komponen

komponen yang cocok untuk ditempatkan pada frame ini. Sehingga menggunakan

frame F450 adalah pemilihan yang tepat untuk merancang sebuah quadcopter yang

akan diintegrasikan dengan banyak komponen lain.

3.1.2 Pemilihan Flight Control

Flight Control adalah komponen yang sangat penting dan paling berpengaruh

terhadap kemampuan kestabilan dan kemampuan terbang quadcopter, sehingga perlu

perencanaan yang tepat untuk memilih Flight Control apa yang akan digunakan pada

III-3

quadcopter. Flight Control yang diinginkan adalah Flight Control yang dapat

memenuhi keadaan sebagai berikut :

1. Flight Control yang bersifat open source.

2. Memiliki tingkat kestabilan yang baik.

3. Dapat diintegrasikan dengan modul – modul lain.

4. Dapat dikalibrasi dengan mudah.

5. Dapat di konfigurasi melalui PC.

Tidak semua Flight Control tersedia di Indonesia. Adapun Flight Control

yang berada di pasaran belum tentu cocok dengan spesifikasi dan fitur yang

diinginkan. Setelah mempertimbangkan beberapa Flight Control yang

direkomendasikan oleh berbagai sumber dan dapat ditemukan di Indonesia, maka

pada tugas akhir ini akan digunakan Flight Control APM 2.6.

3.1.3 Pemilihan Motor Brushless

Pemilihan motor brushless harus berkesinambungan dengan pemilihan ESC

[5]. Kedua komponen tersebut harus saling mendukung satu sama lain agar

mendapatkan kinerja dari quadcopter yang efektif dan hemat daya. Pada tugas akhir

ini pemilihan motor brushless tidak terlalu di titik beratkan dengan kebutuhan torsi

motor yang sangat tinggi sehingga penggunaan motor brushless dengan spesifikasi

yang standar pun tidak menjadi masalah, oleh karena itu motor brushless yang akan

digunakan adalah motor brushless DJI 2212 920KV seperti pada Gambar III-2.

Gambar III- 2 Gambar DJI 2212 920kV Brushless Motor

III-4

3.1.4 Pemilihan ESC

Pemilihan ESC harus berkesinambungan dengan pemilihan motor brushless.

ESC bertugas untuk memberikan daya yang dibutuhkan oleh motor. Daya yang

diberikan harus dibawah kapasitas daya yang dapat diterima oleh motor. Jika daya

yang diberikan terlalu besar maka akan menyebabkan motor terbakar. Dikarenakan

motor yang digunakan adalah DJI 2212 maka ESC yang akan digunakan adalah DJI

ESC E300 OPTO seperti pada Gambar III-3.

Gambar III- 3 DJI ESC E300 OPTO

3.1.5 Pemilihan Propeller

Propeller yang digunakan adalah propeller yang sesuai dan cocok dengan

jenis quadcopter yang digunakan. Karena quadcopter yang digunakan adalah jenis

F450 maka propeller 9.4 inch akan cocok dengan panjang frame dan tidak akan

menyebabkan saling bertabrakannya propeller. Karena motor brushless yang

digunakan pada tugas akhir ini adalah DJI 2212 maka propeller yang digunakan

haruslah cocok dengan motor DJI 2212 sehingga propeller yang digunakan pula

harus pabrikan DJI, oleh karena itu pada tugas akhir ini akan dapat digunakan

propeller DJI 9443.

III-5

3.1.6 Pemilihan Battery dan Charger

Pemilihan charger pada tugas akhir ini disesuaikan dengan battery yang

digunakan. Sedangkan pemilihan battery yang akan digunakan adalah dengan

merujuk pada kekuatan motor dan konsumsi daya quadcopter. Dengan melihat dari

beberapa spesifikasi yang tertera maka pada tugas akhir ini akan digunakan LiPo

berkapasitas 2200 mAh dan charger yang sesuai.

3.1.7 Pemilihan Microcontroller

Microcontroller yang akan digunakan adalah microcontroller yang memiliki 6

pin PWM yang dapat digunakan secara bersamaan. 6 pin ini adalah pin yang akan

digunakan untuk mengganti channel yang ada pada receiver remote. Sehingga

microcontroller yang dipilih adalah Atmega328p yang konfigurasi pinnya dapat

dilihat pada Gambar III-4.

Gambar III- 4 Gambar Konfigurasi Pin Atmega328p

III-6

3.1.8 Pemilihan Landing Gear

Landing Gear adalah kaki tambahan yang digunakan untuk mempertinggi

badan quadcopter dan memberikan keamanan lebih pada frame quadcopter dari

hantaman ketika quadcopter mendarat di tanah. Landing Gear yang akan digunakan

harus cocok dengan frame yang digunakan pada tugas akhir ini yaitu F450. Landing

Gear yang digunakan adalah High Landing Gear for SK480 F450 F550 seperti pada

Gambar III-5.

Gambar III- 5 Gambar Landing Gear F450

3.1.9 Pemilihan Transceiver

Transceiver menjadi komponen yang penting dalam komunikasi data yang

dilakukan oleh quadcopter dan pengendalinya yaitu dalam tugas akhir ini adalah PC.

Tidak sembarang transceiver dapat digunakan pada sistem yang akan

diimplementasikan. Pada sistem kali ini transceiver yang digunakan harus dapat

melakukan komunikasi serial dengan sistem clock asinkron dan berada pada band

III-7

frekuensi UHF. Dan dengan mempertimbangkan aspek memberdayakan sumber daya

yang tersedia, pada tugas akhir ini akan digunakan transceiver APC220 seperti pada

Gambar III-6.

Gambar III- 6 Gambar Transceiver APC220

Komunikasi data pada tugas akhir akhir ini adalah komunikasi wireless

dengan transmisi asinkron, di mana terdapat start bit dan stop bit. Komunikasi data

ini menggunakan teknologi wireless dengan interface APC220. APC220 adalah

modul transceiver komunikasi radio dengan komunikasi half-duplex yang dapat

digunakan untuk komunikasi point-to-point atau point-to-multipoint. Rentang

frekuensi kerja APC220 ini adalah 418 Mhz – 455 MHz. Tetapi dalam komunikasi

data pada tugas akhir ini, transmisi data dilakukan pada frekuensi radio band UHF

433 MHz. Konfigurasi pin pada modul transceiver APC220 ditunjukkan pada

Gambar III-7.

Gambar III- 7 Gambar Konfigurasi Pin Modul Transceiver APC220

Pin-pin yang digunakan untuk komunikasi data dalam tugas akhir ini adalah

III-8

GND, VCC, RXD (receiver), dan TXD (transmitter). Adapun aplikasi yang

digunakan untuk mengatur parameter-parameter modul Tranceiver APC220 ini yaitu

RFMagic seperti yang ditunjukkan pada Gambar III-8.

Gambar III- 8 Aplikasi RFMagic untuk Mengatur Parameter-Parameter APC220

RF Power dari APC220 dapat diatur pada aplikasi RFMagic dengan rentang

0-9 di mana angka 9 mengartikan 20 mW atau 13 dBm.

3.1.10 Perancangan PCB

Pada perancangan PCB rangkaian Atmega328p ini menggunakan software

Altium Designer 6.7 dengan menggunakan metode pemberian label pada setiap kaki

komponen yang digunakan yang ditampilkan pada layar seperti pada yang

ditampilkan oleh Gambar III-11, sehingga setiap pemberian label yang saling

berpasangan maka software akan secara otomatis menghubungkan jalur – jalur setiap

III-9

kaki – kaki komponen pada layout PCB yang akan dicetak. Skema APC220 dapat

dilihat pada Gambar III-9, skema rangkaian dapat dilihat pada Gambar III-10, dan

metode label dapat dilihat pada Gambar III-11.

Gambar III- 9 Skema APC220

Gambar III- 10 Gambar Skema Rangkaian Microcontroller

III-10

Gambar III- 11 Gambar Perancangan Skema PCB Menggunakan Metode Label

3.2 Implementasi

3.2.1 Diagram Blok Sistem

Berikut adalah diagram blok dari keseluruhan sistem quadcopter yang dapat

dikendalikan menggunakan PC yang dapat dilihat pada Gambar III-12.

III-11

Gambar III- 12 Diagram Blok Sistem Quadcopter yang Dikendalikan Menggunakan PC

Gambar III- 13 Diagram Blok Sistem Penerima

Keseluruhan sistem ini dikerjakan oleh 2 orang mahasiswa dimana salah

seorang berada pada bagian pengirim dan seorang lainnya berada pada sisi penerima.

Sistem ini menggunakan diagram alir komunikasi yang dapat dilihat pada Gambar

III-14.

III-12

Mulai

Ready to Fly

Menunggu input

tombol keyboard

Ada tombol

keyboard yang

ditekan

Transmisikan

Kode ASCII yang

sesuai

Transmisi

BerhasilBlank

Muncul Deskripsi

di kolom

Quadcopter State

Ya

Tidak

Ya

Tidak

Ya

Tidak

Gambar III- 14 Gambar Diagram Alir Sistem Kendali Quadcopter yang Dapat

Dikendalikan Menggunakan PC

3.2.2 Realisasi Quadcopter yang Dapat Dikendalikan Menggunakan PC

1. Realisasi Quadcopter

Quadcopter yang direalisasi pada tugas akhir ini menggunakan komponen –

komponen yang tertera pada tabel III-1.

Tabel III- 1 Tabel Komponen Quadcopter

1 Frame DJI F450

2 Flight Control APM 2.6

3 Electronic Speed Control DJI E300 OPTO

4 Motor Brushless DJI 2212

III-13

5 Propeller DJI 9443

6 Battery Gens LiPo 2200mAh 3S 11.1V 40C

7 Charger Battery e4 SKYRC LiPo/LiFe Balance Charger

8 Landing Gear F450 Landing Gear

Keseluruhan komponen yang tertera pada Tabel III-1 dirangkai dan

diintegrasikan dengan sesuai seperti pada Gambar III-15.

III-14

F450 Quadcopter frame

F450 Landing Gear

Gambar III- 15 Gambar Perakitan Quadcopter

III-15

Perancangan dan perakitan Quadcopter diatas telah dapat diimplementasikan

dangan baik, seluruh komponen telah terpasang pada tempat yang sesuai pada

quadcopter. Hasil perancangan dan perakitan quadcopter dapat dilihat pada Gambar

III-16 sampai Gambar III-19.

Gambar III- 16 Gambar Landing Gear F450 yang Telah Dipasang

Gambar III- 17 Gambar LiPo Battery yang Telah Dipasang pada Quadcopter

III-16

Gambar III- 18 Gambar Flight Control APM 2.6 yang Telah Terpasang pada Frame Bagian

Atas Quadcopter

Gambar III- 19 Gambar Quadcopter yang Telah Selesai Dirakit

Setelah melakukan perakitan quadcopter maka harus dilakukan adalah

melakukan wiring motor brushless terhadap Flight Control. Wiring motor ini

bergantung pada tipe quadcopter apa yang digunakan. Pada tugas akhir ini digunakan

tipe quadcopter x dan wiring dapat dilakukan seperti pada Gambar III-20.

III-17

Gambar III- 20 Gambar Wiring Motor Quadcopter

2. Realisasi Rangkaian Pengganti Receiver

Pada rangkaian microcontroller yang direalisasikan sebagai pengganti

receiver menggunakan komponen – komponen seperti pada Tabel III-2.

Tabel III- 2 Tabel Daftar Komponen Rangkaian Microcontroller

No Nama Komponen Jumlah

1 Atemega328P 1

2 IC Regulator 7805 1

3 Capasitor 30pF 2

4 Heat Sink 1

5 Transceiver APC220 1 Pasang

6 Header Male Female Secukupnya

7 Black Housing Secukupnya

8 Kabel Jumper Secukupnya

9 Spacer Secukupnya

III-18

Gambar III- 21 Gambar Layout PCB Rangkaian Microcontroller

Pada rangkaian yang ditampilkan pada Gambar III-21, telah disediakan 6 port

PWM yang akan dijadikan sebagai port yang terhubung dengan Flight Control. Dan

pada rangkaian ini pun disediakan port komunikasi data yang akan menjadi tempat

terhubungnya APC220 sebagai receiver.

III-19

3. Integrasi Sistem Kendali

Gambar III- 22 Gambar Integrasi Antara Flight Control dan Komponen Quadcopter

dengan Rangkaian Microcontroller

III-20

Pengintegrasian Flight Control dan komponen quadcopter dengan rangkaian

microcontroller adalah dengan menghubungkan port – port yang terlihat pada tabel

III-3.

Tabel III- 3 Tabel Koneksi antara Flight Control dan Microcontroller

No Sisi Flight Control APM 2.6 Sisi Microcontroller

1 Ch1 Aileron (Roll) PortPWM 1 (OC1A)

2 Ch2 Elevator (Pitch) Port PWM 2 (OC1B)

3 Ch3 Throttle Port PWM 3 (OC2A)

4 Ch4 Rudder (Yaw) Port PWM 4 (OC2B)

5 Ch5 Flight Mode Port PWM 0b (OC0B)

Realisasi pengintegrasian sistem kendali quadcopter ini telah dilakukan.

Realisasi ini dilakukan dengan menghubungkan port yang diperlihatkan pada tabel

III-3. Rangkaian microcontroller yang telah direalisasi disimpan pada plat

alumunium dengan menggunakan spacer setinggi 1cm. Plat tersebut disimpan diatas

frame quadcopter setinggi 4cm. Realisasi pengintegrasian keseluruhan komponen –

komponen yang telah direncanakan dapat dilihat pada Gambar III-23 dan III-24.

Gambar III- 23 Gambar Tampak Atas Quadcopter

III-21

Gambar III- 24 Gambar Tampak Depan Quadcopter

4. Pengaturan dan Penyesuaian Kestabilan Quadcopter

Pengaturan dan penyesuaian kestabilan quadcopter dapat dilakukan dengan

cara melakukan kalibrasi sensor – sensor pada Flight Control, melakukan pengaturan

pada software yang dapat digunakan untuk mengatur parameter pada quadcopter

yaitu Mission Planner, dan dapat pula diatur melalui program yang akan didownload

pada microcontroller. Pada tugas akhir ini pengaturan yang dilakukan adalah dengan

melakukan kalibrasi sensor – sensor yang ada pada Flight Control yang dibantu oleh

software Mission Planner dan dengan mengubah – ubah parameter yang berada pada

program yang akan didownload pada microcontroller.

a. Kalibrasi APM 2.6

APM 2.6 adalah Flight Control yang dapat diakses melalui PC menggunakan

software Mission Planner. Software ini dapat membantu pengguna untuk melakukan

kalibrasi, mengatur dan menetapkan parameter – parameter yang dapat

mempengaruhi quadcopter dalam melakukan penerbangan. Tampilan utama Mission

Planner dapat dilihat pada Gambar III-25.

III-22

Gambar III- 25 Gambar Tampilan Utama Mission Planner

Sebelum melakukan kalibrasi pengguna disarankan untuk melakukan instalasi

firmware yang terbaru yang berada pada website Arducopter, namun firmware akan

langsung secara otomatis terinstall jika PC sudah terkoneksi dengan internet,

sehingga pengguna hanya perlu menekan tombol “install firmware”. Kalibrasi sensor

yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Mengkalibrasi tipe dari frame yang akan kita gunakan. Agar instalasi komponen

yang kita lakukan dengan aturan frame Quadcopter tipe x sesuai dengan

pengaturan pada Flight Control. Sehingga Flight Control melakukan semua

pergerakan sebagai quadcopter tipe x. Kalibrasi dapat dilakukan seperti pada

Gambar III-26.

III-23

Gambar III- 26 Gambar Kalibrasi Tipe Frame Quadcopter

Mengkalibrasi accelerometer pada Flight Control. Kalibrasi accelerometer

adalah salah satu poin penting pengaturan quadcopter sebelum quadcopter dapat

mengudara. Kalibrasi ini dilakukan dengan beberapa langkah yaitu dengan

memiringkan quadcopter hingga berada pada beberapa posisi ekstrim. Kalibrasi

accelerometer dapat dilihat seperti pada Gambar III-27.

Gambar III- 27 Gambar Kalibrasi Accelerometer

Kalibrasi compass juga adalah salah satu kalibrasi yang menjadi poin penting

sebelum quadcopter mengudara. Kalibrasi ini dilakukan dengan memutar –

mutar quadcopter sehingga membentuk sumbu 360 derajat pada semua bidang.

Namun sebelum melakukan kalibrasi dengan memutar quadcopter, pemilihan

penggunaan compass juga harus tepat apakah itu menggunakan compass internal

ataupun eksternal seperti yang dapat dilihat pada Gambar III-28.

III-24

Gambar III- 28 Gambar Kalibrasi Compass

Kalibrasi radio adalah kalibrasi yang melibatkan transmitter dan receiver pada

sistem kendali quadcopter yang dapat berupa remote. Kalibrasi ini merekam

range sinyal yang dapat dibangkitkan dan dikirimkan oleh remote. Kalibrasi

dilakukan untuk merekam referensi nilai sinyal terendah dan tertinggi. Menu

kalibrasi ini dapat dilihat seperti pada Gambar III-29.

III-25

Gambar III- 29 Gambar Menu Kalibrasi Radio

Kalibrasi yang dapat dilakukan ataupun tidak adalah kalibrasi flight mode, namun

kalibrasi flight mode sangat dianjurkan untuk dilakukan karena flight mode

adalah salah satu fitur yang menjadi kelebihan APM 2.6 sehingga sangat

dianjurkan untuk menggunakan fitur flight mode dan melakukan kalibrasi flight

mode. Flight mode ini dapat didapatkan lebih dari satu flight mode, namun itu

tergantung dengan ketersediaan channel pada receiver yang digunakan. Menu

kalibrasi flight mode dapat dilihat seperti pada Gambar III-30.

III-26

Gambar III- 30 Gambar Menu Kalibrasi Flight Mode

b. Mengubah Nilai Parameter pada Program

Mengubah nilai parameter pada program dalam software Bascom AVR

adalah salah satu usaha untuk membuat quadcopter dapat terbang stabil, karena pada

tugas akhir ini Flight Control mendapat sinyal pulsa untuk melakukan pergerakan

adalah dari rangkaian microcontroller. Sehingga pengaturan microcontroller dapat

dilakukan melalui program seperti pada Gambar III-31.

Gambar III- 31 Gambar Program Pengatur Pulsa

Pada Gambar III-31 terlihat beberapa angka yang merepresentasikan lebar

pulsa yang dibangkitkan oleh microcontroller.

V-1

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengukuran

4.1.1 Pengukuran Pulsa Receiver Pabrikan

Dalam realisasi rangkaian microcontroller sebagai pengganti receiver pada

quadcopter hal yang paling utama adalah mengetahui sinyal pulsa yang presisi karena

ketidakcocokan pulsa sedikit saja akan sangat mempengaruhi reaksi yang terjadi.

Pengukuran dilakukan pada empat channel utama yang digunakan oleh quadcopter

yaitu channel 1 – 4 pada receiver remote. Pada tugas akhir ini sudah dilakukan

penggunaan 2 remote yang berbeda yaitu pabrikan RadioLink dengan 7 channel dan

FLYSKY dengan 6 channel.

Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan pin PWM receiver dengan

probe positif oscilloscope dan pin ground receiver dengan probe negatif oscilloscope

seperti pada Gambar IV-1.

Channel 1 Oscciloscope

Channel 2 Oscciloscope

Gambar IV- 1 Gambar Pengukuran Channel Receiver

IV-2

Gambar IV- 2 Gambar Remote Sebagai Transmitter Sinyal

Pengukuran dilakukan dengan mencatat nilai nilai maksimal dari masing

masing channel dengan menggerakan tuas – tuas yang berada pada remote seperti

yang diperlihatkan pada Gambar IV-2. Setelah dilakukan pengukuran terhadap ke 4

channel utama yang digunakan dari kedua receiver yang berbeda tersebut berikut

adalah hasil pengukuran yang dilakukan yang ditunjukan pada tabel IV-1 dan tabel

IV-2.

Tabel IV- 1 Tabel Hasil Pengukuran pada Receiver FLYSKY

IV-3

Tabel IV- 2 Tabel Hasil Pengukuran Receiver Radio Link

Channel Minimal(µS) Middle(µS) Maximal(µS)

Channel 1

(Aileron)

2021 1578 1108

Channel 2

(Elevator)

1181 1640 2028

Channel 3

(Throttle)

1076 1636 2029

Channel 4

(Rudder)

1115 1580 2029

4.1.2 Pengukuran Bit Error Rate APC220

Pengukuran Bit Error Rate adalah pengukuran untuk melihat seberepa besar

error yang dapat terjadi dalam penggunaan modul APC220. Set up pengukuran dapat

dilakukan seperti pada Gambar IV-3.

Gambar

Pengukuran dilakukan dengan mengirim satu huruf kepada microcontroller

dan dikirim kembali ke PC lalu ditampilkan pada layar pengendali quadcopter yang

hasilnya kemudian dimasukan ke dalam Microsoft Excel agar dapat dilihat hasilnya

secara keseluruhan.

Pada pengukuran kali ini dikirimkan sejumlah 125.000 huruf “U” yang akan

dikirimkan kembali pada PC. Dan hasilnya adalah seluruh huruf “U” yang dikirimkan

dapat diterima kembali oleh PC dengan keberhasilan 100% sehingga error rate yang

didapat adalah 0%. Pengukuran BER ini dilakukan menggunakan aplikasi Data

Tester Emulator yang dibuat dengan Visual Basic 6.0. Gambar IV-4 menunjukkan

tampilan dari aplikasi Data Tester Emulator yang sudah dibuat.

PC APC220 APC220 Microcontroller

Gambar IV- 3 Set Up Pengukuran BER APC220

IV-4

Gambar IV - 4 Aplikasi Data Tester Emulator untuk Pengukuran BER

Metode yang digunakan untuk mengukur BER adalah dengan mengirimkan

bit 01010101 (karakter “U”) sebanyak 125000 kali (berjumlah 106

bit) dari

mikrokontroler dan diterima oleh PC yang dimunculkan di aplikasi Data Tester

Emulator. Karakter-karakter yang dimunculkan pada Data Tester Emulator ini

kemudiaan dimasukan ke dalam Microsoft Excel agar lebih mudah mengetahui jika

ada karakter yang salah. Jika ada bit yang salah, maka karakter yang muncul adalah

karakter lain selain “U”. Pengujian BER ini dilakukan dalam ruangan penuh dinding

dengan jarak transmitter dan receiver 3 meter dan terhalang dinding. Gambar IV-5

menunjukkan karakter yang diterima sebanyak 125000 yang sudah disalin ke

Microsoft Excel.

IV-5

Gambar IV-5 Karakter yang Diterima Sebanyak 125000 yang Sudah

Disalin ke Microsoft Excel

Jika ada karakter yang salah, maka akan ada kata FALSE pada kolom di

sampingnya. Gambar IV-6 menunjukkan hasil pengujian filter pada

Microsoft Excel bahwa tidak ada kata FALSE yang berarti tidak ada karakter

yang salah.

IV-6

Gambar IV- 6 Tidak Ada Kata FALSE yang Berarti Tidak Ada Karakter

yang Salah

Nilai BER dapat dihitung dengan persamaan:

IV-7

4.2 Analisa dan Pembahasan

4.2.1 Membangkitkan Sinyal yang Identik dengan Receiver Pabrikan

Pada tugas akhir ini telah direalisasikan rangkaian microcontroller yang salah

satu fungsinya digunakan sebagai pengganti receiver remote. Prinsip kerja sebuah

quadcopter adalah melakukan sebuah reaksi dari pemberian sinyal tertentu yang

dibangkitkan oleh remote dan dikirimkan ke receiver yang diteruskan Kepada Flight

Control untuk segera dilakukan sebuah reaksi terhadap perintah yang diberikan.

Pada tugas akhir ini, sistem kendali remote diganti oleh sistem kendali PC.

Prinsip kerja remote yang membangkitkan sinyal – sinyal ditiru oleh sebuah

microcontroller. Namun perbedaan pada tugas akhir ini adalah tempat

dibangkitkannya sinyal. Pada sistem kendali remote, sinyal dibangkitkan di remote

dan dikirimkan menuju receiver yang diterukan pada Flight Control. Pada sistem

kendali menggunakan PC ini, sinyal dibangitkan oleh microcontroller yang sudah

berada dekat dengan Flight Control yang sama – sama berada pada quadcopter.

Sinyal yang dibangkitkan oleh microcontroller adalah sinyal yang identik dengan

sinyal yang dibangkitkan remote yang sebelumnya telah diukur.

Pola – pola sinyal yang dibangkitkan adalah pola yang telah dibuat, akan

tetapi pola yang dibuat bergantung pada data apa yang dikirimkan oleh PC. Sehingga

pola sinyal yang dibangkitkan sangat bergantung pada kode ASCII apa yang dikirim

oleh PC pada microcontroller melalui APC220.

Pada pengukuran kedua remote dan receiver yang telah dilakukan terlihat

jelas perbedaan rentang nilai yang dapat dibangkitkan oleh kedua remote. Rentang

nilai yang dibangkitkan oleh remote RadioLink lebih besar dibandingkan yang dapat

dibangkitkan oleh FLYSKY. Perbedaan rentang sinyal ini akan sangat mempengaruhi

pada respon yang diberikan oleh quadcopter. Dikarenakan perbedaan spesifikasi

setiap remote yang ada dipasaran, maka dari itulah diperlukannya kalibrasi sinyal

remote. Ini kembali pada kemampuan sebuah Flight Control dapat menentukan titik –

titik referensi yang akan menjadi acuan dalam melakukan reaksi. APM 2.6 yang

menjadi Flight Control quadcopter pada tugas akhir ini dapat mengkalibrasi remote

yang digunakan, sehingga komponen – komponen lain dapat bekerja karena

IV-8

mendapatkan sinyal referensi yang dianggap sama. Oleh karena itu pengkalibrasian

untuk sistem kendali PC harus menganut pada salah satu nilai – nilai rentang yang

dimiliki remote. Pada tugas akhir ini remote yang menjadi acuan pembangkitan sinyal

adalah remote RadioLink, karena radio ini memiliki rentang yang lebih besar

sehingga memiliki perubahan step sinyal yang lebih banyak. Jika step sinyal lebih

banyak maka respon perubahan reaksi quadcopter akan lebih halus.

Membangkitkan sinyal pada microcontroller pada tugas akhir ini adalah

dengan menggunakan prinsip membangkitkan pulsa. Pada perencanaan tugas akhir

ini, pembangkitan pulsa direncanakan dengan menggunakan fasilistas timer yang ada

pada Atmega328p. Namun pulsa yang dibangkitkan dengan timer ini tidak sesuai

dengan pulsa yang dibutuhkan Flight Control untuk melakukan sebuah tindakan.

Sehingga digunakan prinsip pembangkitan pulsa tanpa menggunakan timer.

Pada program yang dibuat telah diatur beberapa nilai yang merepresentasikan

lebar pulsa yang dibangkitkan yang dapat disebut sebagai durasi. Perubahan nilai

yang merepresentasikan lebar pulsa yang dibangkitkan hampir linier, sehingga

memudahkan dalam perhitungan untuk memprediksi nilai yang cocok untuk

membangkitkan pulsa tertentu yang juga dapat dilihat pada tabel IV-3.

Tabel IV- 3 Tabel Harga dan Pulsa yang Dibangkitkan

No Nilai pada program Pulsa yang dibangkitkan(µS)

1 114 1499

2 116 1520

3 119 1565

4 120 1578

5 124 1624

6 125 1637

7 126 1650

8 155 2029

IV-9

4.2.2 Penerjemahan Perintah dari Transmitter

Pada realisasi quadcopter ini terjadi sebuah penerjemahan data yang

dikirimkan dari PC yang berupa kode ASCII dari salah satu tombol yang ditekan oleh

pengendali pada PC. Kode tersebuat dicocokan dengan kode yang sudah berada pada

program yang dibuat, yang kemudian dijadikan sebuah tindakan tertentu, yang berupa

pembangkitan sinyal yang sesuai untuk memberikan respon yang diinginkan.

Berikut beberapa kondisi – kondisi yang tersedia yang dapat diterjemahkan

menjadi sebuah tindakan :

a. Huruf “m” (mengaktifkan motor quadcopter)

Untuk mengaktifkan quadcopter pada Flight Control APM 2.6 adalah dengan

menahan keadaan throttle terendah dan rudder tertinggi selama +/- 5 detik.

Sehingga ketika microcontroller mendeteksi huruf “m” maka sinyal yang

dibangkitkan terjadi perubahan pada channel 3 dan 4 dengan nilai channel 3

terendah dan channel 4 tertinggi.

b. Huruf “b” (menonaktifkan motor quadcopter)

Untuk menonaktifkan quadopter pun hampir menyerupai dengan mengaktifkan,

hanya saja keadaannya sekarang berada pada channel 3 dan channel 4 berada

pada nilai terendah selama 5 detik.

c. Huruf “w” (meningkatkan throttle)

Huruf “w” digunakan untuk menaikan keadaan throttle, sehingga ketika

terdeteksi diterimanya huruf “w” maka nilai channel 3 ditingkatkan.

d. Huruf “s” (menurunkan throttle)

e. Huruf “s” digunakan untuk menurunkan keadaan throttle, sehingga ketika

terdeteksi diterimanya huruf “s” maka nilai channel 3 diturunkan.

f. Huruf “a” dan “d” (menurunkan dan meningkatkan rudder)

Huruf “a” dan “d” berpengaruh terhadap berubahnya nilai pada channel 4.

g. Huruf “p” dan simbol ; (meningkatkan dan menurunkan elevator)

Huruf “p” dan simbol ; berpengaruh terhadap berubahnya nilai pada channel 2.

h. Huruf “l” dan simbol „ (meningkatkan dan menurunkan aileron)

Huruf “l” dan simbol „ berpengaruh terhadap berubahnya nilai pada channel 1.

IV-10

i. Spacebar (mendaratkan quadcopter otomatis)

Spacebar adalah tombol yang digunakan untuk melakukan tindakan mendaratkan

quadcopter secara otomatis dengan cara menurunkan nilai throttle secara

bertahap hingga nilai terendah dan setelah throttle dalam kondisi nilai terendah

maka motor quadcopter langsung dinonaktifkan.

4.2.3 Perbandingan Kinerja Kendali Remote Control dengan Kendali PC

Pebandingan respon kinerja kendali menggunakan remote control dan dengan

menggunakan PC ada pada beberapa hal yaitu :

a. Respon perintah terhadap waktu

Pada sistem kendali yang menggunakan remote, perintah yang diberikan dapat

langsung diterima dengan baik sehingga dapat terlihat respon yang cepat dan

baik. Pada sistem kendali yang menggunakan PC, lama reaksi yang terjadi

dengan perintah yang dikirim adalah tergantung set up program yang

diberikan, ada beberapa perintah yang dapat langsung segera dilakukan

namun adapula yang membutuhkan jeda beberapa saat. Namun secara

keseluruhan, perbedaan respon waktu PC dapat hamper menyerupai respon

remote control walaupun tidak sesempurna dan secepat remote control.

b. Kapasitas Channel

Kapasitas channel pada sistem kendali menggunakan remote adalah

bergantung pada kemampuan spesifikasi remote tersebut yang bersifat

permanen. Sehingga pengguna harus dapat menentukan remote yang

dibutuhkan untuk sistem sebelum dapat digunakan. Pada sistem kendali yang

menggunakan PC, kapasitas channel bergantung pada microcontroller yang

digunakan dan rancangan rangkaian yang akan direalisasikan sehingga

pengguna dapat menentukan berapa channel yang diperlukan untuk kemudian

direalisasikan dalam bentuk rangkaian microcontroller.

c. Independensi Channel

Independensi channel adalah kemampuan setiap channel tidak saling

bergantung terhadap satu sama lain baik itu mengganggu ataupun tidak.

IV-11

Pada sistem kendali menggunakan remote, terjadi independensi yang sangat

baik dikarenakan itulah keunggulan sebuah remote control pabrikan. Namun

pada sistem kendali yang menggunakan PC, independensi sangat sulit dicapai.

Dalam tugas akhir ini masih terdapat dependensi antara channel, dapat

dirasakan terjadi perubahan lebar pulsa jika angka antara 2 atau lebih nilai

durasi sama. Yang dapat memberikan perubahan pada salah satu channel.

Begitu pun terjadi apabila ada komponen baru lain yang ditambahkan akan

merubah lebar pulsa, walaupun hanya perubahan lebar pulsa yang terjadi tidak

begitu lebar namun akan sangat berpengaruh pada keadaan yang berubah

ataupun terjadi. Sehingga manuver yang dapat dilakukan terbatas karena tidak

dapat terjadinya perubahan 2 atau lebih channel sekaligus. Keindependesian

ini dapat diserupai dengan program yang lebih kompleks sehingga sistem

kendali yang menggunakan PC ini akan dapat digunakan seakan – akan terjadi

independensi.

V-1

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Pada realisasi quadcopter yang dikendalikan dari PC dengan komunikasi data

melalui frekuensi radio pada band frekuensi UHF memiliki kesimpulan sebagai

berikut

1. Realisasi quadcopter telah dapat direalisasikan, semua komponen quadcopter

dapat terintegrasi walaupun hasil dari fungsi kendali tidak sempurna.

2. Realisasi quadcopter yang dapat dikendalikan dengan PC telah dapat

direalisasikan. Quadcopter dapat menerima dan menerjemahkan perintah –

perintah yang diberikan oleh PC.

3. Quadcopter telah dapat disinkronisasikan sesuai dengan perintah – perintah yang

diberikan oleh PC.

4. Fitur timer pada pin timer Atmega328p yang tidak dapat membangkitkan sinyal

sesuai dengan yang dibutuhkan oleh quadcopter. Namun dapat teratasi dengan

program pembangkit sinyal sederhana tanpa menggunakan fitur timer.

5. Respon quadcopter yang dikendalikan dengan PC tidak sebagus jika

dikendalikan dengan remote dikarenakan adanya proses eksekusi program yang

belum sempurna, sulitnya mencapai independensi channel.

6. Pengujian BER pada modul APC220 yang telah dilakukan didapatkan BER 0%.

Hal ini juga dapat dirasakan ketika selama pengerjaan dan pengujian tugas akhir

ini karena selama dalam penggunaan tidak pernah terjadi kesalahan pengiriman.

Data yang diterima selalu sesuai dengan yang dikirim. Dan dapat dinyatakan

pula bahwa kinerja modul APC220 handal.

5.2 Saran

1. Sistem quadcopter ini masih dapat diintegrasikan dengan sistem video streaming

jika di tambahkan dengan kamera. Sistem ini pun dapat diintegrasikan dengan

komponen – komponen lain seperti sensor kecepatan, sonar dan GPS. Sehingga

V-2

quadcopter ini dapat menjadi UAV multifungsi dan daapat digunakan untuk

banyak kepentingan.

2. Respon pergerakan quadcopter yang masih kurang responsif dapat

dikembangkan lagi pada sisi program agar dapat menjadi lebih responsif

terhadap keadaan dan perintah yang diberikan.

3. Selain kendali pada PC, jika dapat mengintegrasikan seluruh komponen pada

poin 1 dan memvisualisasikannya pada PC maka sistem ini akan menjadi sistem

kendali pada PC yang sempurna.

4. Program dapat disempurnakan dengan memperhatikan keindependensian channel

sehingga akan mendapatkan manuver yang dapat menyerupai sistem kendali

menggunakan remote.

DAFTAR PUSTAKA

[1] ___. Komponen Dan Prinsip Kerja Quadcopter [Online]. Tersedia :

http://zonaelektro.net/komponen-dan-prinsip-kerja-quadcopter/. 2014. [24 Juli 2015]

[2] ___. Prinsip Kerja Quadcopter [Online]. Tersedia :

http://zonaelektro.net/komponen-dan-prinsip-kerja-quadcopter/prinsip-kerja-quadcopter/. 2013. [24 Juli 2015]

[3] ___. Quadcopter [Online]. Tersedia : http://zonaelektro.net/quadcopter/. 2013 [14 Juli 2015]

[4] Hirawan, Regie Dwiputra. Realisasi Wahana Quadcopter dengan Fitur

Position Hold Menggunakan Modus GPS. Universitas Kristen Maranatha : Tugas Akhir. Tidak Diterbitkan. 2014.

[5] Irawan, Ardithya Wiedha. 7 Komponen Merakit Drone Quadcopter

[Online]. Tersedia : http://gulangguling.com/2015/05/14/7-komponen-merakit-drone-quadcopter/. 2015. [24 Juli 2015]

[6] Priambodo, Ardy Seto. Perancangan & Implementasi Sistem Kendali PID

untuk Pengendalian Gerakan Hover pada UAV Quadcopter. ITS : Tugas Akhir. Tidak Diterbitkan. 2012.

[7] Saputra, Arya Adi dan Andi Dharmawan. “Rancang Bangun Quadcopter

untuk Pemantauan Kadar Karbon Monoksida di Udara”. IJEIS. 3 (1). 11-22. 2013.

[8] Setiawan, Agi, et.all. PERANCANGAN DAN REALISASI ANTENA

CLOVERLEAF DAN ANTENA HELIX SEBAGAI ANTENA FPV (FIRST

PERSON VIEW) PADA QUADCOPTER. Universitas Telkom : Tugas Akhir.

Tidak Diterbitkan.__

[9] Ulum, Abdul Baits Barul. Realisasi Pengiriman Gambar dari Kamera pada

Quadcopter ke Ground Station dan Pendeteksian Objek Bergerak. Politeknik Negeri Bandung : Tugas Akhir. Tidak Diterbitkan. 2012.

[10] Yaqinuddin, Danang. Quadcopter [Online]. Tersedia :

http://lagingerti.blogspot.com/2014/11/quadcopter.html.___ [14 Juli 2015]

LAMPIRAN