BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM Pada bab ini akan dibahas hasil analisa pengujian yang telah dilakukan, pengujian dilakukan dalam beberapa bagian yang disusun dalam urutan dari yang sederhana menuju sistem yang lengkap. Dari penggabungan perangkat keras dan perangkat lunak diharapkan didapat suatu sistem yang dapat mengendalikan mobile robot dengan PID kontroler yang bekerja dengan baik dan optimal. 4.1. Pengujian Driver motor Electronic Speed Control (ESC) 4.1.1 Tujian Pengujian Menguji moto driver Electronic Speed Control (ESC) apakah bekerja dengan baik. 4.1.2 Alat yang dibutuhkan 1. Driver motor Electronic Speed Control (ESC). 2. Minimum sistem microcontroler master. 3. Osiloskop. 4. Power Supply. 4.1.3
Prosedur Pengujian 1. Nyalakan driver Electronic Speed Control (ESC). 2. Sambungkan pin data Electronic Speed Control (ESC) pada Minimum system. 3. Beri input data pada Microcontroller, selanjutnya jalankan pada osiloskop untuk mengetahui berjalan pada frekuensi berapa.
55
56
4.1.4
Hasil pengujian Pada hasil pengujian moto driver Electronic Speed Control (ESC)
Gambar 4.1 hasil pengujian range data pada osiloskop. Dari pengujian diatas didapatkan hasil pengujian data frekuensi yang digunakan untuk menjalankan laju motor serta mundur. Hasil data dari osiloskop berupa Time High (Th), Time Low (TL). Untuk memperoleh nilai dari frekuensi didapatakan persamaan
1
𝑇ℎ
+
1
TL
= nilai frekeensi
menggunakan satuan ms. Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Perhitungan frekuensi data motor maju dan mundur Th (µs)
TL (µs)
Nilai
( Periode)
(periode)
frekuensi (ms)
1500
17000
0,00072549
Diam
1550
16950
0,000704158
Maju
1551
16949
0,000703746
Maju
1552
16948
0,000703334
Maju
1553
16947
0,000702922
Maju
Keterangan
57
1554
16946
0,000702512
Maju
1555
16945
0,000702101
Maju
1556
16944
0,000701691
Maju
1557
16943
0,000701282
Maju
1558
16942
0,000700873
Maju
1559
16941
0,000700465
Maju
1560
16940
0,000700058
Maju
1250
17250
0,000857971
Mundur
1240
17260
0,000864389
Mundur
1230
17270
0,000870912
Mundur
1220
17280
0,000877543
Mundur
1210
17290
0,000884283
Mundur
1200
17300
0,000891137
Mundur
Dari tabel 4.1 didapatkan hasil dari nilai frekuensi yang digunakan sebagai masukan data program pada mikrokontroler, sebagai proses kerja motor Brushless saat motor diam, maju serta mundur.
4.2. Pengujian Microcontroller 4.2.1 Tujuan Pengujian Pengujian
Minimum
system
bertujuan
menetahuai
apakah
Microcontroller dapat melakukan proses signature, downloader dan proses komunikasi Serial Pheriperal Interface (SPI) program dengan baik.
58
4.2.2 Alat yang dibutuhkan 1. Rangkaian Minimum sistem microcontroler master dan Minimum sistem microcontroler slave. 2. Komputer. 3. Kabel Serial minimum system. 4. Kabel downloader. 5. Power supply. 4.2.3 Prosedur Pengujian 1. Aktifkan Power supply dan hubungkan ke Minimum system. 2. Sambungkan Minimum sistem microcontroler master dan slave dengan menggunakan kabel SPI. 3. Pada salah satu Minimum system untuk download program menggunakan kabel downloader pada port pararell . 4. Selanjutnya aktifkan komputer dan jalankan program CodeVision AVR. 5. Untuk download program yang telah dibuat ke dalam Minimum system maka yang harus dilakukan adalah menjalankan menu Chip signature programmer pada CodeVision AVR. 6. Setelah prose signature selesai maka selanjutnya proses compile project dengan menekan F9 pada keyboard menggunakan proses download program ke Microcontroller masuk ke menu kemudian make project pada CodeVision AVR.
59
4.2.4 Hasil pengujian Dari percobaan di atas apabila menu Chip signature programmer, download program dapat berhasil dikerjakan maka Minimum system dapat dikatakan bekerja dengan baik. Tampilan dari program Chip signature pada pada CodeVision AVR
yang akan digunakan untuk menuliskan
program dan melakukan percobaan terhadapat Minimum system. Pada jalur pin SPI yang akan dibuat sebagai pengiriman data dalam kedaan terhubung pada Minimum system master dan slave.
Gambar 4.2 Tampilan chip Signature.
60
Gambar 4.3 Tampilan Konfigurasi Minimum sistem microcontroler master.
4.3. Pengujian Sensor Ultrasonic Distance 4.3.1 Tujuan Pengujian Tujuan dari pengujian sensor ini adalah mengetahui apakah sensor dapat mengukur jarak dengan baik. 4.3.2 Alat yang dibutuhkan 1. Sensor Ultrasonic Distance. 2. Power Supply. 3. Minimum sistem microcontroler master. 4. Lcd. 4.3.3 Prosedur Pengujian 1. Hubungkan sensor Ultrasonic Distance dengan power supply dengan tegangan 5 v, kaki data tancapkan ke pin data mimimum sistem master.
61
2. Pengukuran hasil sensor Ultrasonic Distance berupa data inputan jarak menggunakan Lcd. 3. Download program jarak ke Minimum sistem microcontroler master. 4.3.4 Hasil Pengujian Dari hasil pengujian sensor Ultrasonic Distance didapatkan hasil inputan jarak terhadap sensor, dapat dilihat pada tabel 4.2. Data dari hasil pengujian ini akan dipergunakan oleh Microcontroler untuk diolah dengan pengendali PID. Untuk catu daya sensor direkomendasikan menggunakan rangkaian power menggunakan penguatan arus dobel Tip 41 pada input Vcc. Tip berfungsi menguatkan arus, karena untuk mengolah data sensor Ultrasonic Distance membutuhkan kesetabilan arus. Pengujian terhadap sensor Ultrasonic Distance dilakukan dengan mengukur jarak suatu benda terukur yang diletakkan di hadapan sensor, pembacaan sensor dibatasi pada jarak 10 cm – 100 cm. Hasil data dari sensor Ultrasonic Distance berupa data digital, selanjutnya data akan diolah ke Microcontroler. Untuk dapat memperoleh nilai pada ditampilkan Lcd , didapatkan perhitungan serta karakteristik sensor Ultrasonic Distance. 1. Perhitungan kecepatan sinyal suara di udara V s = 344 m/s = 34400 cm/s = 34400 cm/1000000 µs = 1 cm/34400 = 29,069767441 µs. Karena Sensor Ultrasonic Distance menggunakan pantulan maka untuk mengukur jarak 1 cm sama dengan 2t sehingga 1 cm = 2 x 29,069767441 µs = 58, 139534 µs ~ 58 µs. Berarti setiap tertunda 58 uS bertambah jarak sebesar 1 cm.
62
2. Perhitungan nilai sensor menjadi jarak (lihat gambar 2.10 untuk referensi). Trigger dipergunakan untuk mengirimkan sinyal ke halangan. Dalam Proses tersebut terdapat waktu berhenti yang dipergunakan untuk proses jeda sensor. Waiting Time ( Wt ) adalah waktu tunggu dari sinyal trigger untuk terpantul kembali, dimana waktu tunggu tersebut akan diasumsikan menjadi jarak. Keterangan S = jarak (cm), dan
Wt
tunggu (µs). Misalkan dari pembacaan sensor sensor didapat
= Waktu Wt =
270
µs, maka jarak terdeteksi sensor terhadap benda adalah S=
𝑊𝑡
58 µs
=
270 µs
58µs/cm
= 4,6 cm. Data hasil uji coba pengukuran sensor
Ultrasonic Distance ditujukkan dalam tabel 2.2.
Tabel 4.2 data hasil pengukuran sensor Ultrasonic Distance Jarak terdeteksi sensor Ultrasonic No
Jarak terukur
Distance di nilai lcd
(cm)
Tengah (cm)
Kanan (cm)
Kiri (cm)
1.
5
5
5
5
2.
10
10
10
10
3.
15
15
15
15
4.
20
20
20
20
5.
27
27
27
27
6.
30
30
30
30
7.
34
34
34
34
63
8.
40
40
40
40
9.
50
50
50
50
10.
60
60
60
60
11.
65
65
65
65
12.
70
70
70
70
13.
80
80
80
80
14.
90
90
90
90
15
100
100
100
100
Dari Pengujian Tabel 4.2 didapatkan hasil inputan sensor Ultrasonic Distance yang dipergunakan sebagai batas jarak halangan terhadap sensor yang dirumuskan pada satuan cm. Pada tampilan gambar 4.4 dapat dilihat nilai data pada masing-masing sensor Ultrasonic Distance.
Gambar 4.4 Pengujian sensor Ultrasonic Distance benda pada sensor Tengah.
64
4.4. Pengujian Kendali PID 4.4.1 Tujuan Pengujian Pengujian Proportional integral Derivatif (PID) dilakukan untuk mengetahui apakan rumusan yang digunakan dalam pembuatan kendali PID dapat berjalan sesuai yang diharapkan. 4.4.2 Alat yang dibutuhkan 1. Minimum sistem microcontroler master Atmega 32. 2. Driver motor ESC. 3. Sensor Ultrasonic Distance. 4.4.3 Prosedur pengujian 1. Hubungkan output Gnd dan Vcc Sensor Ultrasonic Distance ke output rangkaian power. 2. Hubungkan Gnd Driver motor ESC ke salah satu pin Gnd rangkaian power. 3. Nyalakan Minimum sistem microcontroler master. 4. Download program kendali Proportional integral Derivatif (PID.
4.4.4 Hasil Pengujian Dari hasil pengujian set tuning Proportional integral Derivatif (PID) dapat dilihat pada tabel 4.3. Ketika jarak sensor mendekati set point maka data dari Electronic Speed Control (ESC) yang berupa data frekuensi akan memberi respon ke motor Brushless untuk dapat mengurangi laju kecepatan motor. Pada proses Pengambilan data Proportional integral Derivatif (PID) dilakukan dengan set tuning pada program laju motor dan
65
jarak sensor Ultrasonic Distance sebagai inputan terhadap halangan di depan robot.
Hasil dari set tuning kendali PID ini dapat memperbaiki
respon kecepatan dengan nilai Kp= 1, Kd= 0, Ki=0. Pada metode PID menggunakan titik set point terhadap halangan pada jarak 50 cm. Saat laju robot mendekati halangan pada jarak 50 cm robot akan menurunkan kecepatan hingga mencapai set point. Hasil percobaan dan perhitungan diperoleh data tabel sebagai berikut.
Tabel 4.3 Hasil pengujian algoritma proposional derivative No
Ref jarak
Target berhenti dari
Nilai Kp
Nilai Kd
Nilai Ki
obstacle (cm)
set point (cm)
1.
50 cm
40 cm
0,1
0,1
0
2.
50 cm
45 cm
0,1
0,1
1
3.
50 cm
37 cm
0,1
0
0
4.
50 cm
20 cm
1
0
0
5.
50 cm
45 cm
0,1
1
1
6.
50 cm
50 cm
1
1
1
7.
50 cm
53 cm
1
2
0,1
8.
50 cm
60 cm
2
1
0
9.
50 cm
50 cm
1
0
2
10.
50 cm
55 cm
2
0
1
11.
50 cm
68 cm
3
0
0
12.
50 cm
65 cm
2
1
1
66
13.
50 cm
70 cm
3
1
0
14.
50 cm
68 cm
3
0
1
15.
50 cm
56 cm
3
0,1
0
16.
50 cm
53 cm
2
0,1
0
17.
50 cm
49 cm
0,1
0,1
0,1
18
50 cm
68 cm
3
0,1
0
19
50 cm
70 cm
4
0
0
20
50 cm
75 cm
4
0
1
21.
50 cm
69 cm
4
0,1
0
22.
50 cm
53 cm
1
3
0
23.
50 cm
40 cm
1
0
0,1
24.
50 cm
50 cm
0,1
0,1
2
25.
50 cm
80 cm
6
0
0
26.
50 cm
65 cm
3
0,1
0
27.
50 cm
68 cm
4
0,1
0,1
28.
50 cm
45 cm
1
3
0
29.
50 cm
83 cm
6
1
0
30.
50 cm
55 cm
2
0,1
0
Pada pengujian tabel 4.3 start menjalankan robot sensor akan tengah akan langsung mendeteksi adanya halangan, dan laju motor semakin bertambah, jika jarak robot ke halangan semakin detak maka sensor akan
67
merespon dan langsung menurunkan laju motor sampai mencapai set point pada jarak 50 cm.
Pada proses menghindar halangan robot laju akan
diturunkan dan juga melakukan proses pengereman motor sehingga tidak sampai menabrak bidang halangan.
4.5. Pengujian pergerakan Kemudi 4.5.1 Tujuan Pengujian Pengujian pergerakan kemudi dilakukan untuk mengetahui apakah pergerakan kemudi sesuai dengan sensor tengah, kanan dan juga kiri. Jika sensor tengah mendeteksi adanya halangan maka kemudi akan membelok ke kanan. Apabila sensor kanan mendeteksi adanya halangan maka kemudi membelok ke kiri, serta sensor kiri apabila mendeteksi halangan maka kemudi membelok ke kanan. Adanya halangan pada sensor kanan dan sensor tengah maka kemudi membelok ke kiri, sebaliknya bila sesnor tengah dan sensor kiri terdapat halangan maka kemudi akan membelok ke kanan. Jika ketiga sensor tidak mendeteksi halangan maka kemudi akan tetap lurus. 4.5.2 Alat yang dibutuhkan 1. Sensor Ultrasonic Distance. 2. Rangkaian power. 3. Minimum sistem slave. 4. Motor servo. 5. Power supply. 4.5.3 Prosedur Pengujian 1. Nyalakan power supply.
68
2. Hubungkan power supply dengan microcontroller dan rangkaian power. 3. Hubungkan output Gnd dan Vcc Sensor Ultrasonic Distance ke output rangkaian power. 4. Output dari rangkaian power ke port input dari microcontroller. 5. Hubungkan data servo dengan pin microcontroller dan Gnd, Vcc ke input rangkaian power. 6. Download program untuk mengendalikan kemudi ke Minimum sistem slave . 4.5.4 Hasil Pengujian Dari hasil pengujian kemudi dapat dilihat pada tabel 4.4, bahwa proses sistem kemudi pada sensor tengah, sensor kanan, dan sensor kiri akan mendeteksi halangan secara terus menerus. Bila semua sensor tidak mendeteksi adanya halangan di depan, kanan dan dikiri, pada input lcd akan diberi masukan data 200 cm yang berarti halangan lebih dari 2 meter. Secara perhitungan pada tampilan lcd sudah menggunakan satuan cm pada titik halangan terhadap robot. Tabel 4.4 pengujian Kemudi Sensor
Sensor
Sensor
Kondisi Halangan
Keterangan
Tengah (cm)
Kanan (cm)
Kiri (cm)
200
200
200
Tak ada halangan
Lurus
50
200
200
Tengah
Kanan
50
50
200
Tengah dan Kanan
Kiri
50
200
50
Tengah Kiri
Kanan
200
200
50
Kiri
Kanan
200
50
200
Kanan
Kiri
kemudi
69
Dari Pengujian tabel 4.3 diperoleh hasil output dari sensor Ultrasonic Distance yang ditampilkan pada lcd. Untuk menggambarkan proses tersebut, dapat dilihat pada gambar 4.5. Saat robot berada pada titik 50 cm sensor tengah akan langsung merespon sistem kemudi untuk membelok ke arah kanan. Saat terdapat halangan di tengah dan kiri maka sistem kemudi akan berbelok ke kiri, juga sebaliknya bila halangan terdapat di tengah dan kanan maka sistem kemudi berbelok ke kiri.
Gambar 4.5 Proses robot obstacle avoidance. Pada gambar 4.6 robot mendeteksi adanya halangan di tengah maka langsung merespon kemudi ke kanan. Begitu juga pada gambar 4.6 robot mengalami loss pada proses pembacaan sensor Ultrasonic Distance dikarenakan torsi motor kencang sehingga pada robot harus mundur terhadap halangan.
70
Gambar 4.6 Kondisi robot mendekati titik obstacle avoidance. Dari hasil tabel 4.3 dapat disimpulkan bahwa kemudi dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan, terlihat dari tampilan lcd pada gambar 4.7.
Gambar 4.7 Tampilan Lcd pada Sensor Ultrasonic Distance.
4.6. Evaluasi Sistem Keseluruhan Pengujian terakhir adalah pengujian sistem secara keseluruhan dari awal hingga akhir, dimana pengujian ini dilakukan dengan menjalankan aplikasi keseluruhan. Robot diletakkan di tempat yang lapang dengan
71
disertai halangan. Nantinya bisa kita lihat apakah robot apat berhenti secara perlahan ketika mendekati jarak yang diinginkan, dan kemudian bergeser untuk menghindari halangan. 4.6.1 Tujuan Pengujian Tujuan dari aplikasi ini adalah untuk mengetahui sistem pada aplikasi apakah dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Dimulai dari mendeteksi halangan, berhenti perlahan, berbelok dan mundur.
4.6.2 Alat yang dibutuhkan 1.
Komputer.
2.
Rangkaian Minimum sistem slave dan Master.
3.
Rangkaian Driver motor ESC
4.
Rangkaian power
5.
Sensor Ultrasonic Distance
6.
Kabel data Spi
7.
Motor servo kemudi.
8.
Obstacle
4.6.3 Prosedur Pengujian 1.
Hubungkan sensor Ultrasonic Distance Minimum sistem Master.
2.
Hubungkan motor servo serta driver motor ESC pada Minimum sistem Slave.
3.
Nyalakan Minimum sistem Master dan slave.
72
4.
Hubungkan Gnd dan Vcc motor servo, sensor Ultrasonic Distance serta driver ESC ke output rangkaian power.
5.
Download program kemudi ke microcontroler Minimum sistem master.
6.
Download program sensor Ultrasonic Distance untuk merespon jarak dan PID ke microcontroler Minimum sistem slave.
7.
Meletakkan obstacle.
4.6.4 Hasil Pengujian Setelah melalui seluruh prosedur pengujian diatas didapatkan hasil robot sudah dapat berhenti pada set point yang diinginkan oleh user dan kemudi dapat berbelok sesuai dengan yang diinginkan. Dapat dilihat pada gambar 4.8. Sistem PID akan mengontrol kecepatan motor serta jarak halangan terhadap robot dipergunakan sebagai set point. Proses kemudi digunakan sebagai proses menghindar halangan. ESC dipergunakan sebagai pengatur frekuensi pergerakan robot maju dan mundur
Gambar 4.8 robot melaju menghindari halangan
