RANCANG BANGUN SISTEM PENGENDALIAN NIRKABEL PADA PENGEMUDIAN TRAKTOR MINI SKRIPSI BINTARJO AGUS PRIYADI F

RANCANG BANGUN SISTEM PENGENDALIAN NIRKABEL PADA PENGEMUDIAN TRAKTOR MINI

SKRIPSI

BINTARJO AGUS PRIYADI F14080089

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

DESIGN OF WIRELESS CONTROLLING SYSTEM ON MINI TRACTOR OPERATION Bintarjo Agus Priyadi and Radite Praeko Agus Setiawan Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia Phone 62 857 80542246, e-mail: [email protected]

ABSTRACT The research dealt with the development of wireless control tractor operation based on SPC Wireless Gamepad Interface module. Two operation were controlled, those were steering of tractor and operation of throttle. Steering was controlled using DC gear motor 38 Watt. Mechanism to rotate the steering wheel was using pulley and timing belt. Mechanism to control throttle was using linkage mechanism. Several sensors were attached to the tractor, those were obstacle detection sensors and turning angle sensors. Ultrasonic sensors for obstacle detection, measure the distance of obstacle in front of the tractor. The distance can be measured by ultrasonic sensors between 2 until 300 cms. This system was controlled by a microcontroller unit. When there was an obstacle in front of a tractor ≤150 cm, then buzzer will ringing. The ringing of buzzer indicate that the tractor within danger. To know turning angle of tractor used linear potentiometer through results recitation of ADC (Analog to Digital Converter). From the test result shown that ADC data was linear when tractor turn to the left or to the right. It was can be seen from equation Yleft=0.0282X+885.8 and Yright=-0.266X+885.8. Similarly, control throttle mechanism was also installed linear potentiometer to determine percentage of throttle, the test results showed that the linear equation Y=-0.838X +916.8. The maximum range of tractor controlling system with SPC Wireless Gamepad Interface module was 125 meters. Keywords: Tractor, Wireless, SPC Wireless Gamepad Interface, Ultrasonic Sensors.

Bintarjo Agus Priyadi.F14080089. Rancang Bangun Sistem Pengendalian Nirkabel Pada Pengemudian Traktor Mini. Di bawah bimbingan Radite Praeko Agus Setiawan. 2012

RINGKASAN Perkembangan teknologi memungkinkan penerapannya dalam semua aspek kehidupan. Hal ini ditunjukkan dengan penggunaan sistem kontrol otomatis. Penggunaan sistem kontrol otomatis memiliki keunggulan dibandingkan dengan sistem kontrol manual. Yaitu dari segi kecepatan dan ketepatan respon. Sistem kontrol otomatis dapat bekerja dengan kecepatan tinggi dan memiliki ketepatan respon yang tinggi pula. Dalam bidang pertanian, sistem kontrol otomatis dapat diterapkan pada pengoperasian traktor di lahan pertanian. Penerapan sistem kontrol otomatis pada traktor diharapkan mudah dalam pengoperasiannya dan dapat dikendalikan dari jarak jauh untuk tempat yang tidak dapat dijangkau oleh manusia. Adanya kontrol otomatis akan mengurangi tingkat kelelahan pada operator traktor. Sehingga dapat meningkatkan ketelitian dalam melakukan pekerjaan di lahan dan meningkatkan produktivitas dalam kegiatan budidaya pertanian. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan modifikasi sistem kemudi traktor mini secara manual menjadi sistem kendali kemudi otomatis yang dapat di kendalikan jarak jauh dengan bantuan seperangkat modul SPC Wireless Gamepad Interface, dan mengoptimalkan penggunaan mikrokontroler ATMega 128L BMS sebagai kontrol dan pengumpul data pada sistem kendali kemudi traktor. Metode yang digunakan dalam penelitian ini ada beberapa tahapan yaitu perancangan sistem kendali, perancangan rangkaian elektronika sistem kendali, pembuatan prototipe, perakitan pada traktor dan pengujian kinerja sistem. Ada dua bagian yang dikendalikan dalam sistem pengendalian kemudi traktor secara nirkabel yaitu roda kemudi traktor untuk mengatur belok dan tuas gas untuk mengatur besarnya kecepatan putar motor. Mekanisme sistem penyaluran tenaga dari motor ke roda kemudi menggunakan transmisi sabuk dan puli berbentuk Timing Belt dan mekanisme pada tuas kemudi menggunakan mekanisme batang hubung. Selain itu juga digunakan beberapa sensor tambahan yang di pasang pada traktor seperti sensor ultrasonik sebagai deteksi rintangan, sensor suhu, potensiometer sebagai sensor posisi dan modul penyimpanan data. Sensor-sensor tersebut dikendalikan oleh Mikrokontroler ATmega 128L. Prinsip kerja dari sistem kendali kemudi dengan SPC Wireless Gamepad Interface adalah pada modul transmitter dikirim logika dalam bentuk sinyal PWM (Pulse Width Modulation) yang akan diterima oleh modul Receiver, pengiriman logika tersebut dapat diatur menggunakan mode operasi yang ada pada Gamepad, dimana dalam hal ini digunakan mode digital yaitu arah atas dan bawah untuk kendali gas serta arah kanan dan kiri untuk kendali belok. PWM yang diterima oleh Receiver digunakan untuk memutar motor melalui driver motor (EMS H Bridge 30 A). Motor tersebut akan memutar roda kemudi sebagai kendali belok traktor melalui transmisi timing belt dan juga tuas gas sebagai kendali kecepatan putar motor melalui mekanisme tarikan. Besar kecilnya putaran motor tergantung dari PWM yang dihasilkan. Semakin lama menekan tombol pada Gamepad maka semakin besar PWM yang dihasilkan. Jarak jangkauan maksimum kendali traktor dengan SPC Wireless Gamepad Interface adalah 87 m (tanpa silinder parabolik) dan 125 m (dengan silinder parabolik). Dalam pengujian di lapangan untuk mengetahui besar sudut belok pada traktor digunakan sensor posisi berupa potensiometer linier. Hasil pengujian menunjukkan data ADC yang linier ketika

traktor belok ke kiri maupun ke kanan yaitu dapat dilihat dari persamaan Ykiri=0.0282X+885.8 dan Ykanan=-0.266X+885.8, dimana Y menunjukkan data ADC dan X menunjukkan besar sudut belok. Begitu pula pada mekanisme kendali tuas gas juga di pasang potensiometer linier untuk mengetahui besar presentase akselerasi yang digunakan, hasil pengujian menunjukkan persamaan linier yaitu Y=0.838X+916.8, dimana Y adalah data ADC dan X adalah besar presentase akselerasi. Pada traktor juga di pasang sistem pendeteksi rintangan yaitu dengan sensor ultrasonik dan buzzer. Sensor ultrasonik sebagai pendeteksi rintangan melalui mekanisme pengukuran jarak objek terhadap sensor. Jarak jangkauan sensor antara 2 – 300 cm. Sistem ini dikendalikan oleh Mikrokontroler. Apabila di depan traktor terdapat rintangan yang berjarak ≤ 150 cm, maka buzzer akan berbunyi yang menunjukkan traktor dalam jarak bahaya. Pada dasarnya kinerja sensor ultrasonik dipengaruhi oleh suhu lingkungan, pada suhu yang tinggi akan terjadi peregangan pada gelombang ultrasonik dan pada suhu yang rendah akan terjadi pemampatan gelombang ultrasonik. Sehingga untuk mengatasi hal tersebut perlu dilakukan kalibrasi sensor ultrasonik, setelah dilakukan kalibrasi dengan berbagai perubahan suhu, sensor dapat bekerja dengan baik dan pengaruh suhu hanya sedikit. Penggunaan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi rintangan memiliki beberapa kelemahan seperti jarak jangkau terbatas antara 2 – 300 cm, keakuratan pengukuran di pengaruhi oleh tingkat kekasaran permukaan objek. Apabila permukaan objek tersebut rata (halus), maka gelombang ultrasonik yang dipancarkan akan di pantulkan kembali secara sempurna dan hasil pengukuran akurat. Tetapi jika permukaan objek tidak rata, maka gelombang ultrasonik yang dipancarkan belum tentu akan diterima kembali hasil pantulannya karena pada permukaan yang tidak rata akan terjadi pemantulan yang acak. Modifikasi sistem kendali manual traktor menjadi sistem kendali kemudi secara nirkabel telah berhasil dibuat dan dilakukan pengujian.

RANCANG BANGUN SISTEM PENGENDALIAN NIRKABEL PADA PENGEMUDIAN TRAKTOR MINI

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Oleh BINTARJO AGUS PRIYADI F14080089

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

Judul Skripsi

: Rancang Bangun Sistem Pengendalian Nirkabel Pada Pengemudian Traktor Mini

Nama

: Bintarjo Agus Priyadi

NIM

: F14080089

Menyetujui,

Pembimbing,

(Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M. Agr) NIP. 19621223 198601 1 001

Mengetahui: Ketua Departemen,

(Dr. Ir. Desrial, M.Eng) NIP. 19661201 199103 1 004

Tanggal Lulus

:

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Rancang Bangun Sistem Pengendalian Nirkabel Pada Pengemudian Traktor Mini adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Desember 2012 Yang membuat pernyataan

Bintarjo Agus Priyadi F14080089

© Hak Cipta milik Bintarjo Agus Priyadi, tahun 2012 Hak Cipta Dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruh dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, microfilm dan sebagainya

BIODATA PENULIS Bintarjo Agus Priyadi dilahirkan di Pati, 11 November 1990 dari ayah bernama Kasim dan ibu Suyani sebagai putra pertama dari dua bersaudara. Penulis menamatkan SMA pada tahun 2008 dari SMA Negeri 1 Tayu - Pati, Jawa Tengah dan pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Pada tahun 2009 penulis memasuki Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Mayor Teknik Pertanian dan pada tahun 2011 penulis memasuki Laboratorium Teknik Mesin dan Otomasi. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam berbagai kegiatan kemahasiswaan yaitu sebagai Pengurus Organisasi Mahasiswa Daerah Pati pada periode tahun 2008/2009, Anggota Electronic Robotic Club (ERC) IPB pada periode tahun 2010/2011, staf Divisi tutorial Agricultural Engineering Design Club (AEDC) periode 2010-2011, Ketua Divisi Engineering di Engineering design Club (EDC) tahun 2011/2012. Selain itu, penulis juga aktif sebagai asisten mata kuliah Gambar Teknik pada tahun 2011 dan 2012, dan Teknik Mesin Budidaya Pertanian tahun 2012. Penulis melaksanakan praktik lapang pada tahun 2011 di PG. Poerwodadie PTPN XI dengan judul Aspek Keteknikan Pada Budidaya Tebu dan Produksi Gula di PG Poerwodadie Magetan, Jawa Timur. Dan sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana, penulis melakukan penelitian dengan judul Rancang Bangun Sistem Pengendalian Nirkabel Pada Pengemudian Traktor Mini.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipanjatkan ke hadapan Allah SWT atas kharunia-Nya sehingga penelitian ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul “Rancang Bangun Sistem Pengendalian Nirkabel Pada Pengemudian Traktor Mini” telah dilaksanakan di Lab. Lapang “Siswadhi Soepardjo” dan Lab. Mekatronika dan Robotika, pada bulan April sampai Juli 2012. Dengan telah selesainya penelitian ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr.Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr, selaku dosen pembimbing skripsi atas bimbingan dan saran kepada penulis selama ini. 2.

Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr dan Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr sebagai dosen penguji dalam ujian skripsi.

3.

Kedua orang tua dan sanak saudara yang telah memberikan dukungan secara moril dan materiil kepada penulis.

4.

Muhammad Tahir Sapsal, S.TP, M.Si, Pandu Gunawan S.TP, Irriwad Putri S.TP dan Cecep S. S.TP atas bantuan, saran serta masukan selama jalannya penelitian.

5.

Salman Al Farisi, sebagai rekan selama penelitian.

6.

Khania Tria Tifani, atas dukungan dan bantuan selama ini.

7.

Para teknisi (Pak Wana, Pak Darma, Pak Juli dan Mas Firman), atas bantuannya selama penelitian di lapangan.

8.

Teman-teman kontrakan Griya Sakinah (Muhammad Soleh, Rizki Maulaya, Isva Ginanda P., dan Aris Adhi P.) dan Keluarga besar Magenta (TEP 45) atas bantuannya.

9.

Dan semua pihak yang telah ikut membantu yang tidak dapat penulis sebutkan.

Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca, penulis juga menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih ada kekurangan, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan.

Bogor, November 2012 Penulis

iii

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ................................................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................................vi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................................................... viii I. PENDAHULUAN ............................................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................................................... 1 1.2 Tujuan............................................................................................................................................. 2 II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................................................... 3 2.1 Traktor Roda Empat ....................................................................................................................... 3 2.2 Sistem Kontrol ................................................................................................................................ 5 2.3 Mikrokontroler ............................................................................................................................... 6 2.4 Komunikasi data ............................................................................................................................. 8 2.5 Komunikasi Nirkabel ..................................................................................................................... 8 2.6 SPC Wireless Gamepad Interface .................................................................................................. 9 2.7 Rintangan ..................................................................................................................................... 10 2.8 Sensor Ultrasonik ......................................................................................................................... 11 2.9 Silinder Parabolik ......................................................................................................................... 12 III. METODOLOGI PENELITIAN ...................................................................................................... 14 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................................................... 14 3.2 Alat dan Bahan ............................................................................................................................. 14 3.3 Metode Penelitian ......................................................................................................................... 15 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................................................... 20 4.1 Rancangan Mekanisme Sistem Kendali ....................................................................................... 20 4.2 Rancangan Rangkaian Elektronika Sistem Kendali ..................................................................... 21 4.3 Pembuatan Rangkaian Sistem Kendali ......................................................................................... 25 4.4 Perakitan Rangkaian Pada Traktor .............................................................................................. 33 4.5 Hasil Rancangan Sistem Kendali Kemudi dengan SPC Wireless Gamepad Interface ................ 36 4.6 Analisis Sistem Transmitter - Receiver ....................................................................................... 37 4.7 Analisis Penguatan Sinyal dengan Silinder Parabolik ................................................................. 38 4.8 Analisis Sensor Ultrasonik .......................................................................................................... 40 4.9 Analisis Sensor Posisi (Potensiometer) ....................................................................................... 44 V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................................ 46 5.1 Kesimpulan.................................................................................................................................. 46 5.2 Saran ............................................................................................................................................ 46 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................... 47 LAMPIRAN .......................................................................................................................................... 49

iv

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Klasifikasi traktor roda empat berdasarkan besaran daya penggerak motor diesel dan ........... 3 Tabel 2. Penggolongan frekuensi berdasarkan panjang gelombang ....................................................... 9 Tabel 3. Pilihan Mode Operasi pada Gamepad .................................................................................... 27 Tabel 4. Hubungan modul receiver dan EMS 30 A H Bridge .............................................................. 29 Tabel 5. Konfigurasi Pin LCD dengan Pin Mikrokontroler ................................................................. 32 Tabel 6. Hasil pengukuran jarak jangkauan transmitter dan receiver .................................................. 39 Tabel 7.Kalibrasi pengukuran jarak dengan DT Sense Ultrasonik and Infrared Ranger ..................... 40

v

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Bagian-bagian traktor roda empat tipe Kubota B6100 ......................................................... 4 Gambar 2. Bagian tuas dan pedal pengatur traktor roda empat .............................................................. 4 Gambar 3. Sistem kontrol loop tertutup ................................................................................................. 5 Gambar 4. Konfigurasi pin ATmega 128L............................................................................................. 6 Gambar 5. Arsitektur Mikrokontroler AVR ATmega 128L................................................................... 7 Gambar 6.Tata letak Mikrokontroler ATmega 128 L BMS ................................................................... 8 Gambar 7. SPC Wireless Gamepad Interface ...................................................................................... 10 Gambar 8. Traktor dengan sensor pendeteksi rintangan ...................................................................... 10 Gambar 9. Prinsip Pemantulan Gelombang Ultrasonik........................................................................ 11 Gambar 10. Irisan Kerucut ................................................................................................................... 12 Gambar 11. Bagian Parabola................................................................................................................ 12 Gambar 12. Skematik Parabola ............................................................................................................ 13 Gambar 13. Diagram alir pelaksanaan penelitian................................................................................. 15 Gambar 14. Diagram alir perancangan elektronika sistem kendali ...................................................... 16 Gambar 15. Skema Prinsip Kerja Sistem Kendali Kemudi .................................................................. 17 Gambar 16. Mekanisme kendali roda kemudi ...................................................................................... 20 Gambar 17. Mekanisme pengatur akselerasi ........................................................................................ 20 Gambar 18. Analisis gaya pada tuas akselerasi .................................................................................... 21 Gambar 19. Tampilan Lembar Kerja Software Code Vision AVR V2.05.3 Standard ......................... 22 Gambar 20. Tampilan Proses Kompilasi Program ............................................................................... 22 Gambar 21. Proses download program ke chip mikrokontroler ........................................................... 23 Gambar 22. Kotak dialog mengedit properties ATmega 128 ............................................................... 24 Gambar 23. Kotak dialog memasukkan file program ke chip mikrokontroler. .................................... 24 Gambar 24. Tombol kontrol panel animasi .......................................................................................... 24 Gambar 25. Tampilan simulasi rangkaian dengan Software ISIS Proteus 7.10SP0 ............................. 25 Gambar 26. Rangkain Power Supply ................................................................................................... 25 Gambar 27. Modul Transmiter SPC Wireless Gamepad Interface. ..................................................... 26 Gambar 28. Bagian-bagian Gamepad .................................................................................................. 26 Gambar 29. Rangkaian Modul Transmitter secara lengkap. ................................................................ 26 Gambar 30. Cara pengaturan mode operasi ......................................................................................... 27 Gambar 31. Tombol untuk tuas kendali ............................................................................................... 27 Gambar 32. Modul Receiver SPC Wireless Gamepad Interface .......................................................... 28 Gambar 33. Rangkaian Modul Receiver .............................................................................................. 28 Gambar 34. Modul EMS 30 A H-Bridge .............................................................................................. 29 Gambar 36. Skematik hubungan pin-pin Mikrokontroler ATmega 128L ............................................ 30 Gambar 37. DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger (USIRR) ........................................................ 31 Gambar 38. Rangkaian alarm (Buzzer) ................................................................................................ 31 Gambar 40. Rangkaian hubungan Potensiometer dengan mikrokontroler. .......................................... 32 Gambar 41. Rangkaian konfigurasi pin LCD dengan Mikrokontroler ................................................. 32 Gambar 42. Modul LCD 16 x 2 ........................................................................................................... 33 Gambar 43. Prototipe Sistem Kendali Kemudi .................................................................................... 33 Gambar 44. Skematik Perakitan Rangkaian Pada Traktor ................................................................... 34 Gambar 45. (a) Pemasangan box kontrol dan (b) rangkaian di dalam box kontrol .............................. 34

vi

Gambar 47. Pemasangan Sensor Ultrasonik ........................................................................................ 35 Gambar 48. Letak pemasangan potensiometer sebagai sensor sudut belok ......................................... 35 Gambar 49. Potensiometer sebagai sensor putaran tuas akselerasi ...................................................... 35 Gambar 50. Pemasangan mekanisme kontrol roda kemudi.................................................................. 36 Gambar 51. Hasil perancangan sistem kendali nirkabel pada pengemudian traktor mini .................... 36 Gambar 52. Penekanan tombol untuk kendali tuas akselerasi .............................................................. 37 Gambar 53. Penekanan tombol untuk kendali belok ............................................................................ 38 Gambar 54. Penampang silinder parabolik dengan beberapa diameter ................................................ 38 Gambar 55. Silinder parabolik yang di pasang pada antena receiver ................................................... 39 Gambar 56. Hasil (a) kalibrasi dan (b) validasi pengukuran jarak dengan DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger............................................................................................................................ 41 Gambar 57. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada pengaruh getaran ....... 42 Gambar 58. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada suhu 27 oC ................. 42 Gambar 59. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada suhu 30oC .................. 43 Gambar 60. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada suhu 33oC .................. 43 Gambar 61. Grafik hubungan sudut belok dengan keluaran ADC (Analog to Digital Converter) ...... 44

vii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Spesifikasi traktor mini .................................................................................................... 50 Lampiran 2. Listing program dalam CodeVision AVR ....................................................................... 51 Lampiran 3. Daftar komponen dan skematik rangkaian....................................................................... 66 Lampiran 4.Hasil kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor USIRR .................................................. 67 Lampiran 5. Sudut belok terhadap keluaran ADC ............................................................................... 68 Lampiran 6. Kalibrasi pembacaan ADC dan RPM motor .................................................................... 69 Lampiran 7. Datasheet SPC Wireless Gamepad Interface ................................................................... 70

viii

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi memungkinkan penerapannya dalam semua aspek kehidupan. Salah satunya di bidang mekanisasi pertanian. Perkembangan teknologi di bidang mekanisasi dapat dilihat dengan banyaknya penggunaan alat mekanis dalam meningkatkan produksi pertanian. Alat mekanis dapat mempermudah dan meringankan pekerjaan manusia yang semula dilakukan secara manual. Keuntungan lain dari penggunaan alat mekanis adalah semakin efektifnya jam kerja untuk kapasitas yang lebih besar. Pemakaian sistem kontrol otomatis dalam dunia industri masa kini semakin banyak dipakai. Hal ini disebabkan sistem kontrol otomatis mempunyai banyak keunggulan dibandingkan dengan sistem kontrol konvensional (manual), yaitu dari segi kecepatan, ketepatan respon dan pemakaian tenaga manusia yang efektif. Ditunjang dengan ketersediaan modul elektronika yang semakin berkembang, sistem aplikasi elektronika dalam mesin-mesin pertanian berkembang dengan pesat mulai dari sistem analog sampai sistem digital yang mempunyai tingkat keandalan dan fleksibilitas lebih tinggi. Dengan perkembangan yang lebih pesat dalam bidang mikroelektronika maka perkembangan kontrol digital menjadi relatif lebih mudah (Kholis, 2002). Menurut Wardhana (2006), sistem kendali telah berkembang dengan sangat pesat, berbagai macam metode pengendalian telah diciptakan dan dikembangkan. Tetapi pengendalian sistem jarak jauh masih kurang, dengan demikian diperlukan adanya pengembangan sistem kendali secara jarak jauh. Keuntungan pengendalian jarak jauh secara nirkabel akan memudahkan dan meningkatkan prestasi kerja mesin, serta membantu manusia untuk menggantikan sebagian tugasnya. Penggunaan traktor pertanian sebagai alat bantu mekanis sekarang ini semakin meluas, baik dalam kegiatan pra panen, kegiatan panen maupun kegiatan pasca panen. Dalam kegiatan tersebut penggunaan traktor pertanian dapat membuat pekerjaan menjadi lebih ringan, cepat, tepat guna serta melakukan pekerjaan-pekerjaan besar dalam waktu yang relatif singkat. Namun, di sisi lain jumlah tenaga kerja di bidang pertanian semakin terbatas, seperti jumlah tenaga yang mampu mengoperasikan traktor di lapangan sedikit. Pengendalian traktor di lapangan oleh operator secara terus-menerus dapat mengakibatkan kelelahan pada operator, ketika mengalami kelelahan akan menyebabkan produktivitas dalam pekerjaan menurun. Untuk mengatasi hal tersebut dibutuhkan sistem pengendalian traktor yang lebih mudah dari sistem pengendalian yang telah ada. Salah satunya adalah pengendalian traktor dari jarak jauh secara nirkabel. Penggunaan sistem kendali jarak jauh telah banyak dikembangkan selama ini, baik di bidang pertanian maupun non pertanian seperti sistem pemantauan jarak jauh lingkungan mikro tanaman dalam greenhouse (Chadirin, 2006), sistem kontrol level cairan (Almanfaluthi, 2006), kendali kendaraan bawah air dengan remote (Prihandono, 2008), pengendalian jarak jauh perangkat elektronik dengan gelombang radio (Saparno, 2008), sistem kendali jarak jauh mobil robot dengan komputer (Wardhana, ---), sistem pengaman mobil berbasis mikrokontroler dengan aktivasi kendali jarak jauh, pengembangan mobile robot kendali jarak jauh (Wijaya, 2007) dan lain sebagainya. Otomasi pada pengoperasian traktor pertanian di masa mendatang merupakan hal yang harus dipertimbangkan. Oleh karena itu otomasi pada traktor pertanian harus memenuhi persyaratan yaitu: multi fungsi dalam pemakaian di lapangan, mudah dalam pengoperasian dan perawatan dengan biaya

1

yang terjangkau (Soetiarso et al., 2001). Penelitian ini sebagai langkah awal untuk pengembangan traktor yang dilengkapi dengan sistem pengendalian jarak jauh. Sistem kendali ini meliputi sistem kendali roda kemudi (steering), dan sistem kendali tuas akselerasi. Pengendalian secara nirkabel dilakukan dengan menggunakan bantuan seperangkat SPC Wireless Gamepad Interface melalui mekanisme putaran motor pada masing-masing kendali. Selain itu juga digunakan beberapa sensor tambahan seperti sensor ultrasonik sebagai deteksi rintangan, sensor suhu, potensiometer sebagai sensor posisi dan modul penyimpanan data. Sensor-sensor tersebut dikendalikan oleh Mikrokontroler ATmega 128L.

1.2 Tujuan Tujuan dilakukan penelitian ini adalah: 1. 2. 3. 4.

Melakukan modifikasi sistem kemudi traktor mini secara manual menjadi sistem kendali kemudi otomatis. Membangun sistem kendali kemudi traktor mini dengan bantuan seperangkat modul SPC Wireless Gamepad Interface. Memanfaatkan mikrokontroler ATMega 128L BMS sebagai kontrol dan pengumpul data pada sistem kendali kemudi traktor. Melakukan analisis dan pengujian terhadap sistem kendali kemudi traktor dengan SPC Wireless Gamepad Interface.

2

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Traktor Roda Empat Traktor adalah suatu mesin traksi yang utamanya dirancang dan dinyatakan sebagai penyedia tenaga bagi peralatan pertanian dan perlengkapan usaha tani (Sakai et al, 1998). Traktor roda empat merupakan mesin berdaya gerak sendiri berupa motor diesel, beroda empat (ban karet atau ditambah roda sangkar dari baja) yang mempunyai tiga titik gandengan, berfungsi untuk menarik, menggerakkan, mengangkat, mendorong alat dan mesin pertanian dan juga sebagai sumber daya penggerak (SNI 7416:2010).

2.1.1

Klasifikasi traktor pertanian roda empat

Menurut SNI 7416:2010, berdasarkan besaran daya sumber penggerak motor diesel dan kategori tiga titik gandeng, traktor roda empat diklasifikasikan ke dalam empat kelas, seperti yang disajikan pada tabel di bawah ini: Tabel 1. Klasifikasi traktor roda empat berdasarkan besaran daya penggerak motor diesel dan Kategori tiga titik gandeng Klasifikasi traktor

Daya motor (kW)

Traktor mini

9 – 15

Kategori tiga titik gandeng 1

Traktor kecil

15 – 35

1

Traktor sedang

30 – 75

2

Traktor besar

60 – 168

2 dan 3

Traktor sangat besar

135 – 300

3dan 4

Sumber: SNI 7416 tahun 2010

Sedangkan berdasarkan jumlah poros penggerak roda, traktor roda empat dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis yaitu: a) Traktor dengan poros penggerak tunggal (two wheel drive, 2WD); yaitu traktor yang digerakkan oleh kedua roda belakang. b) Traktor dengan poros penggerak ganda (four wheel drive, 4WD); yaitu traktor yang digerakkan oleh keempat roda.

2.1.2 Konstruksi utama traktor roda empat Traktor roda empat terdiri dari bagian – bagian utama sebagai berikut: 1. Mesin (engine) 2. Alat untuk penyaluran tenaga (power transmission device) 3. Alat untuk bergerak (running device) 4. Alat untuk bekerja (working device) 5. Alat untuk kemudi (steering device)

3

Adapun spesifikasi traktor secara lengkap yang digunakan dalam penelitian ini disajikan pada Lampiran 1.

Gambar 1. Bagian-bagian traktor roda empat tipe Kubota B6100

2.1.3 Pengendali manual traktor roda empat

Gambar 2. Bagian tuas dan pedal pengatur traktor roda empat a. b. c. d.

e.

f. g.

Roda kemudi berfungsi untuk mengubah arah gerak traktor melalui putaran roda depan. Tuas akselerasi (pengatur akselerasi) berfungsi untuk menjaga agar kecepatan jalan traktor tetap konstan pada saat dioperasikan. Tuas hidrolik berfungsi untuk menggerakkan lengan pengangkat implement. Tuas perseneleng utama berfungsi untuk mengatur kecepatan maju dan kecepatan mundur traktor, biasanya tuas perseneleng terdiri dari 3 atau 4 kecepatan maju dan satu kecepatan mundur. Tuas perseneleng cepat lambat digunakan untuk membedakan kecepatan di lahan (pada saat mengolah tanah) dan kecepatan ketika di jalan. Dengan tuas perseneleng cepat lambat, kombinasi kecepatan menjadi 6 atau 8 maju dan 2 mundur. Tuas perseneleng PTO berfungsi untuk mengubah kecepatan putar poros PTO yang diinginkan. Setiap jenis traktor memiliki jumlah kecepatan yang berbeda-beda. Tuas gardan depan berfungsi untuk menyambung garden depan apabila diperlukan. Gardan depan digunakan untuk memperbesar daya tarik traktor.

4

h. i. j.

k. l.

Pedal kopling berfungsi untuk menghubungkan dan melepaskan hubungan antara motor penggerak dengan transmisi. Pedal rem (kanan dan kiri)berfungsi untuk membantu beloknya traktor secara tajam, baik ke kanan maupun ke kiri. Pedal akselerasi berfungsi untuk mempercepat dan memperlambat putaran motor penggerak. Apabila pedal akselerasi ditekan maka putaran motor penggerak akan semakin cepat dan sebaliknya. Tuas rem parkir berfungsi untuk menahan rem tetap pada posisi mengerem. Pedal pengunci differensial (gardan) berfungsi untuk menyamakan putaran kedua roda belakang.

2.2 Sistem Kontrol Sistem kontrol merupakan sekumpulan alur logika yang dibuat dengan tujuan agar alat mampu bekerja dengan optimal. Aliran prosesnya secara sederhana dimulai dari adanya perintah yang dilanjutkan dengan manipulasi proses dan berakhir pada bagian tampilan keluaran. Berdasarkan ada atau tidaknya umpan balik (feedback), Ogata (1985) membagi sistem kontrol menjadi dua jenis yaitu sistem kontrol loop tertutup (close loop control system) dan sistem kontrol loop terbuka (open loop control system). Sistem kontrol loop terbuka lebih sederhana dan mudah dibuat, tetapi memiliki kelemahan dalam hal merespon gangguan dari luar sistem. Apabila terjadi gangguan sistem kontrol loop terbuka tidak memiliki mekanisme pengurangan error secara otomatis. Sehingga nilai keluarannya berbeda dengan yang diperintahkan. Sistem kontrol loop tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya diumpankan kembali ke masukan sehingga aksi pengontrolan dipengaruhi oleh nilai keluaran tersebut. Istilah loop tertutup bermakna menggunakan aksi umpan balik untuk memperkecil kesalahan sistem. Nilai keluaran yang berasal dari sensor disebut sebagai nilai sebenarnya (preset value). Sebelum masuk ke dalam proses pengendalian nilai tersebut akan dikondisikan terlebih dahulu agar sesuai dengan karakteristik masukan pengendali (controller). Tahapan berikutnya adalah proses perbandingan antara preset value dengan nilai yang diperintahkan (set point) oleh controller. Perbedaan atau selisih nilai diantara keduanya disebut sebagai kesalahan (error). Dalam sistem kontrol loop tertutup controller akan memberikan perintah untuk memperkecil error tersebut kepada bagian aksi kendali (actuator) secara otomatis. Berdasarkan proses tersebut sistem kontrol loop tertutup sering disebut sistem kontrol otomatis (automatic control system). Gambar berikut menunjukkan proses yang terjadi pada sistem kontrol loop tertutup (Ogata 1985; Jacob 1989).

Gambar 3. Sistem kontrol loop tertutup

5

2.3 Mikrokontroler Syamsurizal (2008), Menyebutkan bahwa Mikrokontroler merupakan sebuah sistem mikroprosesor lengkap yang dikemas dalam sebuah chip. Mikrokontroler dapat menggantikan fungsi komputer dalam pengendalian kerja. Keuntungan penggunaan mikrokontroler adalah sistem elektronik akan menjadi lebih mudah dan ringkas dan rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi. Mikrokontroler tersusun atas mikroprosesor dan piranti pendukungnya. Sistem kerjanya diatur berdasarkan program dalam bahasa pemrograman yang digunakan, ada beberapa bahasa pemrograman yang digunakan, pada umumnya semua bahasa pemrograman dapat diaplikasikan ke mikrokontroler, akan tetapi membutuhkan compiler yang mendukung mikrokontroler tersebut. Bahasa pemrograman yang biasa digunakan dalam memprogram mikrokontroler produksi Atmel adalah bahasa Assembler, bahasa C, C++, Basic maupun turbo pascal (Bayu,2010). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, AT90Sxx, ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, dapat dikatakan hampir sama. Mikrokontroler yang digunakan dalam penelitian ini adalah DT-AVR ATmega128L Bootloader Micro System (BMS). Mikrokontroler jenis ini merupakan sebuah modul single chip berbasis mikrokontroler ATmega 128L. DT-AVR ATmega128L BMS dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan device programmer. Dengan menggunakan bootloader pada DT-AVR ATmega128L BMS, pengguna dapat menggunakan jalur UART sebagai jalur komunikasi dengan computer, sekaligus menggunakan untuk melakukan remote programming jika ada perbaikan program (update). Software yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler adalah AVR Bootloader v1.0.

. Gambar 4. Konfigurasi pin ATmega 128L

6

Spesifikasi mikrokontroler DT-AVR ATmega128L BMS adalah sebagai berikut: 1. Berbasis mikrokontroler ATmega128L dengan flash memory sebesar 124 Kbyte (4 Kbyte telah digunakan untuk bootloader) dan 8 channel ADC 10 bit. 2. Dilengkapi dengan program bootloader yang dapat diprogram menggunakan software AVR Bootloader v1.0. 3. Memiliki sampai 52 jalur Input/output. 4. Tersedia jalur komunikasi serial UART melalui USB atau UART RS-232 melalui konektor RJ45, sekaligus sebagai jalur untuk pemrograman mikrokontroler. 5. Frekuensi osilator 7.3728 Mhz. 6. Tersedia rangkaian reset manual dengan tactile switch. 7. Dilengkapi dengan pilihan regulator 3.3 v atau 5V dengan arus maksimum 800mA. 8. Tersedia pilihan catu daya input yaitu 6 – 12 VDC (via regulator) atau 3.3 – 5.5 VDC (tanpa regulator). 9. Tersedia terminal tegangan output.

Gambar 5. Arsitektur Mikrokontroler AVR ATmega 128L

7

Gambar 6.Tata letak Mikrokontroler ATmega 128 L BMS

2.4 Komunikasi data Komunikasi data merupakan transmisi pesan digital ke peralatan eksternal dari sebuah sumber pesan (Strangio, 2006). Jarak perpindahan data dapat bervariasi dari seperseribu inchi sampai ribuan kilometer. Saluran komunikasi merupakan panduan agar informasi dapat dipindahkan. Secara fisik saluran komunikasi ini berupa kawat, radio, laser maupun pancaran sumber energi yang tidak tampak. Informasi yang dikirim melalui saluran komunikasi memiliki sumber dari mana informasi berasal dan tujuan ke mana informasi akan diantar apakah ke satu atau banyak tujuan tergantung dari jumlah stasiun penerima yang terhubung dan energy untuk melakukan proses transmisi sinyal (Strangio, 2006). Pada saluran komunikasi digital informasi diwakili oleh satu bit data yang mungkin disatukan dalam unit pesan multi bit (Awad, E.M.1996). Komunikasi data pada sistem kendali traktor ini dilakukan secara nirkabel dengan menggunakan wireless.

2.5 Komunikasi Nirkabel Jaringan wireless (nirkabel) adalah teknologi jaringan yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik melalui udara sebagai media untuk mengirimkan informasi dari pengirim ke penerima. Teknologi ini muncul sebagai jawaban atas keterbatasan jaringan wireline. Mobilitas manusia yang tinggi dan informasi yang selalu dekat menjadi faktor pendorong utama berkembangnya teknologi ini (Sukmaaji, 2008). Menurut Wardhana et al (2012), komunikasi wireless (nirkabel) yaitu koneksi antar suatu perangkat lainnya tanpa menggunakan kabel atau metode untuk mengirimkan sinyal melalui suatu ruangan bukan menggunakan kabel. Gelombang radio dan sinar infra merah biasa digunakan untuk komunikasi wireless. Dalam sistem komunikasi wireless terdapat perangkat atau bagian umum gelombang yang berperan yang menjadi bagian utuh dari sistem komunikasi ini yaitu; gelombang elektromagnetik, gelombang mikro, gelombang radio, infra merah dan satelit. Komunikasi wireless (nirkabel) memiliki beberapa karakteristik yaitu sebagai berikut: 1. Menggunakan sebuah media antena dalam mengirim dan menerima sinyal elektromagnetik. 2. Rentan interferensi.

8

3. 4. 5.

Umumnya menggunakan frekuensi 2 GHz – 40 GHz. Point to point, point to multi point, access point. Semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka semakin besar potensial bandwidth dan rate datanya namun semakin pendek jaraknya.

Ada 3 range frekuensi umum yang dalam transmisi wireless yaitu: 1. Frekuensi microwave dengan range 2 – 40 GHz, untuk transmisi point to point. 2. Frekuensi dalam range 30 MHz – 1 GHz, untuk aplikasi omnidirectional. Range ini ditujukan untuk range broadcast radio. 3. Range frekuensi lain yaitu antara 300 – 200000 GHz untuk aplikasi lokal, adalah spektrum inframerah. Infra merah sangat berguna untuk aplikasi point to point dan multi point dalam area terbatas, seperti sebuah ruangan. Dalam Octavian (2011), berdasarkan sifat perambatannya, frekuensi-frekuensi radio dapat dibagi dalam beberapa daerah atau band, seperti yang terlihat pada tabel berikut ini: Tabel 2. Penggolongan frekuensi berdasarkan panjang gelombang Nama

Frekuensi

Very Low Frequency (VLF) Low Frequency (LF) Medium Frequency (MF) High Frequency (HF) Very High Frequency (VHF) Ultra High Frequency (UHF) Super High Frequency (SHF) Extremely High Frequency (EHF)

< 30 KHz 30 – 300 KHz 300 – 3000KHz 3 – 30 MHz 30 – 300 MHz 300 – 3000 MHz 3 – 30 GHz 30 – 300 GHz

Panjang Gelombang > 10 Km 1 – 10 Km 100 – 1000 m 10 – 100 m 1 – 10 m 10 – 100 cm 1 – 10 cm 1 – 10 mm

2.6 SPC Wireless Gamepad Interface Smart Peripheral Controller (SPC) Wireless Gamepad Interface merupakan sebuah modul antarmuka antara manusia dengan peralatan elektronika, robot, maupun mesin-mesin listrik lainnya. Sistem ini terdiri dari sebuah gamepad yang biasa digunakan pada console PlayStation®, sebuah modul berbasis mikrokontroler (modul TX) yang digunakan untuk membaca data-data penekanan pada tombol-tombol digital dan joystick analog di gamepad dan memancarkan datadata tersebut pada Radio Frequency (RF), serta sebuah modul berbasis mikrokontroler (modul RX) yang digunakan untuk menerima data-data yang dipancarkan tersebut dan menerjemahkannya menjadi sinyal-sinyal digital dan Pulse Width Modulation (PWM). Adapun spesifikasi SPC Wireless Gamepad Interface sebagai berikut: • Daya bisa diperoleh dari baterai4,8 – 5,4 Volt atau sumber catu daya lain dengan tegangan 9 – 12 V. • Bekerja pada pita frekuensi 433 Mhz. • Jangkauan maksimum 100 m (line of sight). • Tersedia 60 kanal komunikasi. • Autoscanning kanal komunikasi yang kosong (secara bergantian). • Tersedia antarmuka UART untuk mengirimkan data tambahan secara wireless. • Pin Input/Output kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS. • Kompatibel dengan modul-modul EMS H-Bridge.

9

• Terdapat 2 set output PWM dengan frekuensi 300 Hz. • Kompatibel dengan gamepad DUALSHOCK® 2 untuk PlayStation® 2. • Mendukung 12 tombol aksi, 4 tombol arah, dan 2 joystick analog pada gamepad. • Mendukung mode getar pada gamepad.

Gambar 7. SPC Wireless Gamepad Interface

2.7 Rintangan Menurut Saksono (2011), rintangan merupakan suatu objek yang tidak diharapkan ada yang akan menghambat proses suatu pengerjaan. Dalam hubungannya dengan smart tractor, rintangan yang mungkin ada atau muncul dalam lahan adalah dapat berupa pohon, galangan, batu besar, lubang besar, dan juga berupa objek lain yang akan memberikan efek hambatan terhadap laju traktor di lahan. Menurut Robert et al (1999), Rintangan sebagai sesuatu yang akan menyebabkan perilaku yang tidak diinginkan atau berbahaya jika terkena kendaraan yang dipasang sistem deteksi hambatan. Ada tiga kelas umum yang termasuk rintangan yaitu orang-orang, kendaraan lain, dan hambatan jalan lainnya. Kelas ketiga dari rintangan dapat mencakup apa pun dari batu yang berada di tengah jalan yang dapat mengganggu dalam pekerjaan pengangkutan. Objek hanya boleh dipertimbangkan sebagai hambatan atau rintangan jika sebuah kendaraan mungkin akan bertabrakan dengan objek dalam waktu dekat.

► ◄ Rintangan

Gambar 8. Traktor dengan sensor pendeteksi rintangan Pengujian pada berbagai studi penelitian di bidang kendaraan otomatis atau robot menyebutkan bahwa ada 5 – 6 tipe sensor yang dapat digunakan sebagai pendeteksi halangan secara efektif. Sensor tersebut mulai dari harga yang murah sampai mahal dan memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri untuk penggunaan yang berbeda. Yang termasuk dalam sensor deteksi halangan

10

atau rintangan adalah CCD Camera, Ultrasonic Sensors, Scanning Laser, 3D Scanning Lasers, and Millimeter Wave Radar(Gray,2000).

2.8 Sensor Ultrasonik Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi gelombang suara (speech signals) yaitu lebih dari 20 KHz. Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas. Reflektivitas dari gelombang ultrasonik ini di permukaan cairan hampir sama dengan permukaan padat, tapi pada tekstil dan busa, jenis gelombang ini akan diserap. Cepat rambat gelombang ultrasonik di udara adalah 344 m/s. Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar peinderaannya. Sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik atau receiver (Sidauruket. al, 2011). Struktur unit pemancar dan penerima sangat sederhana, sebuah Kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak – balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari Kristal piezoelectric akan berkontraksi, mengembang atau menyusut terhadap polaritas dengan efek piezoelectric (Hani, 2010). Menurut Sidauruket. al (2011), prinsip kerja sensor ultrasonik adalah sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi di atas 20 KHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40 KHz. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal/gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik. Setelah sinyal sampai di penerima ultrasonik, lalu akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan persamaan: S=340.t/2, dimana S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.

Gambar 9. Prinsip Pemantulan Gelombang Ultrasonik

11

2.9 Silinder Parabolik Menurut Adiyanto (2008), Parabola merupakan irisan kerucut yang berbentuk kurva yang dihasilkan oleh perpotongan menyilang yang sejajar terhadap permukaan kerucut (Gambar 10).Sedangkan dalam matematika seperti yang di kemukakan oleh Stewart (2003), sebuah parabola merupakan himpunan titik-titik di suatu bidang yang berjarak sama dari suatu titik tetap F (disebut titik fokus) dan garis tetap (disebut direktriks). Definisi ini diilustrasikan oleh Gambar 11, pada gambar tersebut titik tengah di antara fokus dan direktriks terletak pada parabola; titik ini disebut titik puncak. Garis yang melalui fokus dan tegak lurus terhadap direktriks disebut sumbu parabola.

Gambar 10. Irisan Kerucut

Gambar 11. Bagian Parabola Berdasarkan teorema dalam kalkulus (Stewart,2003), Misalkan pada Gambar 11. F titik tetap (disebut fokus), l garis tetap (disebut direktriks) pada suatu bidang dan e bilangan positif tetap (disebut eksentrisitas). Himpunan semua titik P pada bidang sedemikian rupa sehingga

12

|PF| |P | (yakni, rasio jarak dari F terhadap jarak dari l adalah konstanta e) adalah suatu irisan kerucut. Irisan kerucut merupakan sebuah elips jika e<1, parabola jika e=1, dan hiperbola jika e>1.

Gambar 12. Skematik Parabola Dari gambar di atas dapat diketahui persamaan polar untuk sebuah parabola adalah:

1

cos

Penguatan antena parabolik dapat dihitung dengan mudah dari diameter parabola (D), panjang gelombang dari sinyal yang dipancarkan, dan perkiraan efisiensi antena. Penguatan Reflektor antena parabola dihitung sebagai penguatan atas sumber isotropik, yaitu relatif terhadap sumber yang memancarkan sinyal sama di segala penjuru. Ini adalah sumber teoritis yang digunakan sebagai patokan yang mana kebanyakan antena dibandingkan, penguatan dilambangkan dengan G (Gain) dengan satuan desibel isotropic (dB). Persamaan standar yang dapat digunakan untuk menghitung penguatan antena parabolik adalah:

G

10 log 10k πD λ

Dimana: G = penguatan antena parabolik (dBi) k = faktor efisiensi yang umumnya sekitar 50% sampai 60%. D = diameter reflektor parabolik (m) λ = panjang gelombang sinyal (m)

13

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan Lab. Lapang “Siswadhi Soepardjo” dan Lab. Mekatronika dan Robotika, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fateta-IPB, selama empat bulan terhitung dari bulan April sampai bulan Juli 2012.

3.2 Alat dan Bahan Alat: 1. Traktor Kubota B6100 2. Accu 12 Volt 3. Peralatan Solder 4. Komputer 5. Tang Potong 6. Tang Jepit 7. Timbangan 8.Tachometer 9. Meteran 10. Multimeter 11. Accu 12 Volt 12. Software CodeVision AVR V2.05.3 13. Software ISIS Proteus 7.10 SP0 Bahan: 1. SPC Wireless Gamepad Interface 2. Mikrokontroler AVR ATmega 128L BMS 3.DT Sense Ultrasonic Infra Red Ranger (USIRR) 4.EMS Data Flash Memory 5.EMS 30 A H – Bridge 6. Modul LCD 16 x 2 7. Sensor suhu LM 35 8. Buzzer 9. Potensiometer linier 10 kΩ (10 putaran) 10. Kabel pelangi 11. Motor DC 12 Volt 12. Saklar 13. PCB 1mm 14. Papan Acrylic 5mm (50 cm x 50 cm) 15. Papan Acrylic 3mm (50 cm x 50 cm) 16. Black housing 1 pin 17. Rangkaian pembagi tegangan 12 V menjadi 5 V

1 buah 1 buah 2 buah 1 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 2 buah 3m 2 buah 3 buah 2 buah 1 buah 1 buah 100 buah 1 buah

14

3.3 Metode Penelitian Tahapan – tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini secara umum meliputi perancangan mekanisme sistem kendali, perancangan rangkaian elektronika sistem kendali, inventarisai peralatan yang digunakan, pembuatan prototipe rancangan, kalibrasi dan uji fungsional dan yang terakhir pengujian dilapangan. Diagram alir jalannya penelitian disajikan pada gambar dibawah ini;

Gambar 13. Diagram alir pelaksanaan penelitian

15

3.3.1 Perancangan mekanisme sistem kendali Perancangan mekanisme sistem kendali dimaksudkan untuk menentukan bagian-bagian dari traktor yang akan dimodifikasi, dalam hal ini yang dimodifikasi adalah bagian kendali roda kemudi dan kendali tuas gas (akselerasi). Dalam perancangan mekanisme sistem kendali meliputi beberapa tahapan yaitu sebagai berikut: a.Penentuan Kebutuhan Daya Dalam perancangan mekanisme memutar roda kemudi dan menggerakkan tuas akselerasi diperlukan perhitungan kebutuhan daya maksimum. Kebutuhan daya maksimum pada roda kemudi yaitu pada kondisi roda kemudi memutar ke kanan atau ke kiri secara penuh, sedangkan kebutuhan daya maksimum pada tuas akselerasi yaitu ketika tuas akselerasi digerakkan ke depan atau ke belakang secara penuh. Perhitungan daya dimaksudkan untuk menentukan jenis motor yang tepat agar mekanisme dapat bekerja dengan baik. Perhitungan kebutuhan daya untuk memutar roda kemudi mengacu pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Annas (2012), karena sistem kendali yang digunakan masih sama. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Annas (2012), kebutuhan daya maksimum untuk memutar kemudi adalah 22.87 Watt. Daya yang harus dimiliki oleh motor agar dapat memutar kemudi harus lebih besar dari daya hasil pengukuran, sehingga digunakan motor listrik yang memiliki daya lebih besar yaitu 48.5 Watt. Penentuan kebutuhan daya untuk menggerakkan tuas akselerasi dihitung dari besarnya gaya tarik dari tuas akselerasi tersebut, berdasarkan hasil pengukuran tarikan maksimum tuas akselerasi adalah sebesar 19.62 Kg m/s2. b. Penentuan mekanisme penyaluran tenaga Mekanisme penyaluran tenaga pada roda kemudi menggunakan timing belt (T-Belt) sesuai yang telah dirancang sebelumnya oleh Annas(2012). Dasar pemilihan mekanisme ini adalah perbandingan tenaga yang ditransmisikan dari sumber penggerak dengan komponen yang akan digerakkan besarnya sama, karena transmisi T-Belt tidak terjadi slip saat berputar jika di bandingkan dengan transmisi V-Belt. Sedangkan pada transmisi daya untuk menggerakkan tuas akselerasi menggunakan transmisi tali yang ditarik oleh motor, untuk menggerakkan tuas akselerasi.

3.3.2 Perancangan rangkaian elektronika sistem kendali

Gambar 14. Diagram alir perancangan elektronika sistem kendali

16

Pada Gambar 14 menunjukkan tahapan –tahapan dalam perancangan rangkaian elektronika sistem kendali yang terdiri dari perancangan diagram blok sistem kendali, perancangan perangkat lunak sistem kendali, pembuatan simulasi prototipe, dan pembuatan prototipe.

3.3.2.1 Perancangan diagram blok sistem kendali Diagram blok dibuat untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja dari sistem kendali kemudi, dimana dalam setiap blok memiliki fungsi dan kerja tertentu. Antara blok yang satu dengan blok yang lain saling berhubungan dan mendukung, sehingga akan terbentuk suatu sistem yang memiliki fungsi dan kerja yang khusus. Pada tahapan ini pula dijadikan acuan dalam penentuan kebutuhan komponen-komponen yang akan digunakan dalam pembuatan sistem kendali. Adapun diagram blok tersebut disajikan pada Gambar 15.

Gambar 15. Skema Prinsip Kerja Sistem Kendali Kemudi

3.3.2.2 Perancangan perangkat lunak sistem kendali Perancangan perangkat lunak terdiri atas pemilihan bahasa pemrograman, pembuatan algoritma program, penulisan program, kompilasi program dan proses mendownloadkan program ke chip mikrokontroler.Dalam pembuatan program digunakan bahasa C, karena bahasa C merupakan bahasa pemrograman level tinggi yang umum digunakan pada bidangmikrokontroler. Kode program dalam bahasa C ditulis dalam software CodeVision AVR V2.05.3 Standard, pada software CodeVisionAVR sudah terdapat library Mikrokontroler yang digunakan. Dalam hal ini digunakan mikrokontroler jenis AVR Atmega 128 L. Kode yang telah dibuat kemudian dikompilasi dan didownloadkan ke chip mikrokontroler.

3.3.2.3 Pembuatan simulasi prototipe Sebelum melakukan perancangan prototipe dilapangan, pembuatan simulasi perlu dilakukan untuk mengetahui berfungsi atau tidak sistem yang dirancang. Simulasi rangkaian menggunakan software ISIS Proteus 7.10 SP0. Apabila simulasi telah berjalan lancar selanjutnya melakukan pembuatan prototipe rangkaian sistem.

17

3.3.2.4 Pembuatan prototipe Pembuatan prototipe terdiri atas beberapa bagian yaitu pembuatan rangkaian power supply dan rangkaian sensor-sensor.

3.3.3 Pembuatan silinder parabolic Pembuatan antena parabolik bertujuan untuk meningkatkan penangkapan sinyal pada Receiver. Ada tiga hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan antena parabolik yaitu letak titik fokus, direktriks dan jari-jari.Penentuan nilai dari ketiga parameter tersebut dapat di hitung menggunakan persaman umum parabola:

1 + cos Dimana: r = jari-jari pada parabola d = direktriks parabola e = eksentrisitas, e = 1

3.3.4 Pengujian Prototipe dan Kalibrasi Sensor 3.3.4.1 Pengujian Prototipe

Prototipe yang telah dirangkai kemudian dilakukan pengujian untuk memastikan semua rangkaian tersambung tanpa adanya masalah. Pengujian prototipe terbagi menjadi dua yaitu pengujian modul transmitter-receiver dan pengujian rangkain sensor. Langkah pengujian modul transmitter dan receiver adalah: 1) Menghubungkan sumber catu daya pada modul Transmitter dan Receiver. 2) Apabila catu daya telah terhubung akan ditandai LED Merah yang menyala pada modul Transmitter-Receiver dan nyala LED hijau pada modul Transmitter yang menunjukkan anatara Transmitter dan Receiver telah terkoneksi. 3) Mengatur mode operasi SPC Wireless Gamepad Interface, dalam hal ini digunakan mode digital (analog non aktif). 4) Melakukann pengujian tombol arah digital pada mode axis control dengan menekan tombol arah atas dan bawah. Apabila tombol arah atas ditekan, motor belakang pada prototipe berputar searah jarum jam dan mobil bergerak ke depan. Dan begitu juga sebaliknya. 5) Pengujian steering control dengan menekan tombol arah kiri untuk belok kiri dan arah kanan untuk belok kanan. Langkah pengujian rangkaian sensor: 1) Menghubungkan catu daya ke rangkaian sensor. 2) Memeriksa hubungan pin – pin pada setiap sensor, apabila rangkaian telah terhubung semua ditandai nyala LED pada setiap rangkaian dan nyala lampu pada LCD.

18

3) Menguji sensor ultrasonik dengan memberikan halangan di depan sensor, jika sensor dalam keadaan aktif akan mendeteksi adanya halangan dan mengukur jarak halangan tersebut lalu menampilkan data tersebut pada layar LCD. 4) Apabila jarak yang terukur ≤1500 mm, alarm (buzzer) akan berbunyi.

3.3.4.2 Kalibrasi Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan perambatan kecepatan suara di udara, padahal kecepatan suara dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya adalah tinggi rendahnya temperature dan tekanan udara, tingkat refleksitas dari objek yang dideteksi, dan tingkat luminasi cahaya yang mengenai objek tersebut. Jadi agar pengukuran jarak lebih akurat perlu adanya kalibrasi hasil pengukuran. Cara untuk melakukan kalibrasi sensor ultrasonik adalah sebagai berikut: 1) Mengaktifkan modul DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger dan memicu modul tersebut untuk mulai melakukan pengukuran jarak. 2) Meletakkan objek atau rintangan pada jarak 30 cm di depan sensor ultrasonik. 3) Membaca hasil pengukuran modul DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger yang ditampilkan pada LCD. 4) Mencatat hasil yang ditampilkan oleh modul LCD. 5) Selanjutnya objek dipindahkan setiap 1 cm sampai objek tepat di depan sensor ultrasonik dan dibaca kembali hasil pengukurannya. 6) Membandingkan hasil pengukuran jarak sebenarnya dengan pengukuran jarak dengan ultrasonik. 7) Hasil perbandingan tersebut dihitung menggunakan persamaan linear dan persamaan tersebut dimasukkan ke dalam bahasa pemrograman untuk kalibrasi hasil.

19

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Rancangan Mekanisme Sistem Kendali Rancangan mekanisme sistem kendali terbagi atas dua bagian yaitu mekanisme untuk mengendalikan roda kemudi sebagai kendali belok dan mekanisme untuk mengendalikan tuas akselerator sebagai pengatur besar kecilnya putaran mesin yang diinginkan. Pada penelitian ini kendali roda kemudi diatur oleh putaran motor DC 38 Watt dengan mekanisme T-Belt. Pemilihan mekanisme ini didasarkan pada perbandingan tenaga yang ditransmisikan dari sumber penggerak dengan komponen yang akan digerakkan besarnya sama, karena transmisi T-Belt tidak terjadi slip saat berputar jika di bandingkan dengan transmisi V-Belt. Putaran motor yang dihasilkan untuk memutar roda kemudi ke kanan dan ke kiri adalah rata – rata sebesar 11 rpm. Adapun hasil perancangan kendali roda kemudi di tunjukkan pada Gambar 16.

Gambar 16. Mekanisme kendali roda kemudi Rancangan mekanisme pengendalian pada tuas akselerasi menggunakan mekanisme batang hubung yang ditarik menggunakan tali, mekanisme ini dipilih sesuai dengan dengan torsi motor DC yang di hasilkan. Ketika menggunakan meknisme batang hubung hubung tanpa menggunakan tali pada Gambar 17(a), motor tidak kuat untuk memutar mekanisme. Kemudian dicoba menggunakan mekanisme lain yaitu menggunakan tali yang ditarik motor Gambar 17(b).

(a)

(b) Gambar 17. Mekanisme pengatur akselerasi

20

Penentuan kebutuhan tenaga untuk menggerakkan pengatur akselerasi digunakan perhitungan berikut: Poros putar tuas akselerasi

F2

F1 α l Motor DC Gambar 18. Analisis gaya pada tuas akselerasi F1 = 19.62 N α = 24o

T = F2 × T = 7.98 × 0.17 T = 1.36 N

F2 = F1 × sin 24 F2 = 19.62 × sin 24 F2 = 7.98 N Berdasarkan perhitungan di atas dapat diketahui untuk menggerakkan tuas aklserasi harus digunakan motor yang memiliki torsi lebih dari 1.36 N.

4.2 Rancangan Rangkaian Elektronika Sistem Kendali 4.2.1 Rancangan Perangkat Lunak Sistem Kendali Perancangan perangkat lunak terdiri atas pemilihan bahasa pemrograman, pembuatan algoritma program, penulisan program, kompilasi program dan proses mendownloadkan program ke chip mikrokontroler. Dalam pembuatan program digunakan bahasa C, karena bahasa C merupakan bahasa pemrograman level tinggi yang umum digunakan pada bidangmikrokontroler. Kode program dalam bahasa C ditulis dalam software CodeVision AVR V2.05.3 Standard, pada software CodeVisionAVR sudah terdapat library Mikrokontroler yang digunakan. Dalam hal ini digunakan mikrokontroler jenis AVR Atmega 128 L. Kode yang telah dibuat kemudian dikompilasi dan didownloadkan ke chip mikrokontroler. Program yang dibangun meliputi beberapa bagian yaitu program untuk mengukur jarak dengan ultrasonik, membaca besar sudut belok, membaca besar putaran motor, menyimpan dan mengirim data, dan mengaktifkan buzzer. Pembuatan program secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.Tampilan penulisan program dalam CodeVision AVR dapat dilihat pada Gambar 19. Setelah program dibuat, kemudian dilakukan kompilasi untuk mengubah bahasa C menjadi bahasa mesin (.HEX) agar instruksi yang ada dapat dibaca oleh modul elektronik untuk melakukan suatu pekerjaan tertentu. Proses kompilasi program seperti yang ditunjukkan Gambar 20.

21

Gambar 19. Tampilan Lembar Kerja Software Code Vision AVR V2.05.3 Standard

Gambar 20. Tampilan Proses Kompilasi Program

22

Gambar 21. Proses download program ke chip mikrokontroler Pada Gambar 21 menunjukkan proses pengunduhan program yang telah dikompilasi ke dalam chip mikrokontroler. Program yang telah diunduhkan akan disimpan oleh mikrokontroler dalam Flash.

4.2.2 Pembuatan simulasi kinerja sistem Sebelum melakukan perancangan prototipe dilapangan, pembuatan simulasi perlu dilakukan untuk mengetahui berfungsi atau tidak sistem yang dirancang. Simulasi rangkaian menggunakan software ISIS Proteus 7.10SP0. Intelligent Schematic Input System Proteus (ISIS) merupakan sebuah program untuk mendesain dan melakukan simulasi rangkaian elektronika (rangkaian analog dan digital) secara interaktif berdasarkan hubungan dari seluruh komponen yang ada dalam rangkaian tersebut (Rangkuti, 2011). ISIS dapat melakukan simulasi kinerja mikroposesor dan mikrokontroler, termasuk mikrokontroler jenis AVR. Selain itu, pada program ISIS dilengkapi program compiler, sehingga dapat melakukan kompilasi program dari file kode sumber yang di tulis menggunakan CodeVision AVR. Tahapan dalam pembuatan simulasi kinerja sistem adalah: 1)

2)

Membuat rangkaian elektronika pada lembar kerja Sofware ISIS Proteus 7.10SP0 sesuai dengan komponen yang akan digunakan. Komponen dan rangkaian secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 3. Setelah rangkaian semua telah terhubung, tahap selanjutnya memasukkan file program .HEX yang telah dibuat pada CodeVision ke dalam chip mikrokontroler. Yaitu dengan double klik pada chip mikrokontroler yang akan dimasukkan program, sampai keluar kotak dialog seperti dibawah ini.

23

Gambar 22. Kotak dialog mengedit properties ATmega 128 3)

Pada kotak dialog seperti diatas, di klik tombol open yang terdapat pada ”Program File”. Lalu di pilih file simulasi yang berekstensi .COFF, untuk memasukkan file tersebut pada skematik rangkaian.

Gambar 23. Kotak dialog memasukkan file program ke chip mikrokontroler. 4)

Setelah file .COFF dimuat, lalu di klik tombol PLAY yang terdapat pada kontrol panel animasi.

Gambar 24. Tombol kontrol panel animasi

24

Apabila simulasi telah berjalan lancar selanjutnya melakukan pembuatan prototipe rangkaian sistem.

Gambar 25. Tampilan simulasi rangkaian dengan Software ISIS Proteus 7.10SP0

4.3 Pembuatan Rangkaian Sistem Kendali 4.3.1 Rangkaian Power Supply Power supply berfungsi sebagai sumber tegangan untuk seluruh rangkaian. Rangkaian power supply yang dibuat terdiri dua keluaran yaitu 12 volt dan 5 volt. Output 12 volt digunakan untuk menggerakkan motor dan output 5 volt untuk mensupply tegangan ke sensor-sensor. Rangkaian power supply yang telah dibuat seperti Gambar 26.

Gambar 26. Rangkain Power Supply Sumber tegangan power supply berasal dari Accu Traktor 12 Volt. Dalam rangkaian digunakan beberapa komponen elektronika seperti IC 7805 yang berfungsi regulator tegangan, agar tegangan keluaran tetap 5 Volt meskipun tegangan yang masuk berkurang. Kapasitor 10mF berfungsi untuk meratakan arus yang masuk ke rangkaian, Resistor 330 ohm sebagai regulator penyalaan LED dan LED sebagai indikator bahwa rangkaian dalam keadaan berfungsi baik.

25

4.3.2 Rangkaian Transmitter dan Receiver Rangkaian utama kontrol kendali secara nirkabel terdiri tiga bagian yaitu rangkaian transmitter untuk mengirim perintah, rangkaian receiver untuk menerima dan mengolah perintah, dan rangkaian EMS H – Bridge untuk menggerakkan motor berdasarkan perintah dari receiver. Modul transmitter merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk mengirimkan perintah – perintah ke modul receiver, perintah tersebut dalam bentuk logika high maupun low yang dikirim melalui wireless dengan frekuensi kerja 433 Mhz. Untuk mengirimkan perintah, modul transmitter dihubungkan dengan Gamepad (Joystick) yang dapat diset mode operasinya sesuai dengan keinginan.

Gambar 27. Modul Transmiter SPC Wireless Gamepad Interface. Keterangan tombol: 1. Tombol arah digital 2. Joystick analog kiri 3. Joystick analog kanan 4. Tombol aksi ( ) 5. Tombol Left (L1 dan L2) 6. Tombol Right (R1 dan R2) 7. Tombol select analog

Gambar 28. Bagian-bagian Gamepad

Gambar 29. Rangkaian Modul Transmitter secara lengkap.

26

Perubahan mode operasi dapat dilakukan dalam waktu maksimum 10 detik pertama setelah koneksi pertama kali berhasil dilakukan yang ditandai dengan menyalanya LED koneksi. Perubahan dapat dilakukan dengan menekan kombinasi tombol secara bersamaan. Kombinasi masing – masing mode operasi dijelaskan pada tabel berikut ini. Apabila perubahan mode operasi berhasil dilakukan maka LED indikator mode analog atau digital pada gamepad akan berkedip 1 kali. Berikut ini deskripsi pilihan mode yang dapat dipilih dan kombinasi tombol untuk mengaktifkannya: Tabel 3. Pilihan Mode Operasi pada Gamepad Mode

Steering

Kombinasi Tombol

Axis Control

Pengendali

Output

Pengendali

Output

+

Digital

PWM A

Analog Kanan

PWM B

+

Digital

PWM B

Analog Kanan

PWM A

L1 + L2 + X +

Analog Kiri

PWM A

Analog Kanan

PWM B

L1 + L2 + X +

Analog Kiri

PWM B

Analog Kanan

PWM A

4

L1 + L2 + X +

Analog Kanan

PWM A

Analog Kiri

PWM B

5

L1 + L2 +

+

Analog Kanan

PWM B

Analog Kiri

PWM A

6

L1 + L2 +

+

+

Analog Kanan

PWM A

Digital

PWM B

L1 + L2 +

++ X

Analog Kanan

PWM B

Digital

PWM A

0

L1 + L2 +

1

L1 + L2 +

2 3

7

Sumber: Innovative Electronics,2012.

Pada penelitian ini mode operasi yang digunakan adalah mode 6, cara pengaturan mode operasi 6 ditunjukkan pada Gambar 30. Mode 6 memiliki keluaran PWMA pada analog kanan dan PWM B pada digital.PWM B dipakai untuk kendali belok dan kendali tuas akselerasi, maka tombol digital digunakan sebagai tombol kendali. Arah kanan – kiri untuk kendali belok dan arah atas – bawah untuk kendali tuas akselerasi (Gambar 31).

= ditekan bersamaan Gambar 30. Cara pengaturan mode operasi Tombol Digital

Akselerasi

Belok

Gambar 31. Tombol untuk tuas kendali

27

Modul receiver berfungsi sebagai penerima logika yang dikirim oleh modul transmitter, lalu mengolahnya menjadi set output dalam bentuk sinyal PWM (Pulse Width Modulation) yang terdiri dari PWM A dan PWM B. Penekanan tombol akan menghasilkan sinyal PWM100%. PWM tersebut berfungsi sebagai penggerak dan menentukan arah putaran motor. Dalam mengendalikan putaran motor diperlukan modul EMS 30A H Bridge.

Gambar 32. Modul Receiver SPC Wireless Gamepad Interface

Gambar 33. Rangkaian Modul Receiver Embedded Module Series (EMS)30 A H-Bridge merupakan H-Bridge berbasis IC VNH3SP30 yang didesain untuk menghasilkan drive 2 arah dengan arus kontinu sampai dengan 30 A pada tegangan 5.5 Volt sampai 16 Volt. Modul jenis ini dipilih karena sesuai untuk menggerakkan motor DC 12 Volt, modul ini hanya mampu menggerakkan 1 buah motor. Maka untuk mengendalikan 2 buah motor diperlukan 2 buah modul EMS 30A H Bridge. Pada penelitian ini digunakan 2 buah modul EMS yaitu modul 1 untuk menggerakkan motor pada roda kemudi dan modul 2 untuk menggerakkan motor pada tuas akselerasi. Modul Receiver sendiri dapat dihubungkan dengan 4 buah modul EMS 30A H Bridge, sehingga dapat mengendalikan 4 buah motor sekaligus.

28

Gambar 34. Modul EMS 30 A H-Bridge Hubungan Pin pada Modul Receiver dengan EMS 30 A H-Bridge disajikan pada Tabel di bawah ini:

Modul Receiver (J9) Pin Nama 1 M3DIR1 2 M3DIR2 3 M3PWM 4 VCC 5 GND

Tabel 4. Hubungan modul receiver dan EMS 30 A H Bridge EMS 30 A H Bridge Modul Receiver EMS 30 A H Bridge ke -1 (J1) (J9) ke -2 (J1) Pin Nama Pin Nama Nama Pin 1 MIN1 6 GND 8 atau 10 PGND 2 MIN2 7 M4DIR1 MIN1 1 6 MPWM 8 M4DIR2 MIN2 2 7 atau 9 VCC 9 M4PWM MPWM 6 10 VCC VCC 8 atau 10 PGND 7 atau 9

Sumber: Innovative Electronics, 2012.

4.3.3 Rangkaian Mikrokontroler dan Sensor – sensor Rangkaian mikrokontroler dan sensor – sensor berfungsi sebagai bagian sistem pembacaan, pengolahan dan penyimpanan data. Komponen – komponen yang digunakan terdiri dari Mikrokontroler DT AVR ATmega 128L, Potensiometer, Sensor Ultrasonik, Modul LCD 16 x 2, Rangkaian Alarm (LED dan Buzzer) dan EMS Data Flash Memory. Adapun hubungan tiap komponen atau konfigurasi pin-pin ditunjukkan Lampiran 3. a.

Rangkaian Mikrokontroler

DT AVR ATmega 128 L merupakan unit mikrokontroler AVR yang berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem, untuk menerima data-data input dari hasil pengukuran sensor ultrasonik, sensor suhu, dan potensiometer lalu mengolah data tersebut dan ditampilkan ke LCD Display, Buzzer dan EMS Data Flash memory.

29

Gambar 35. Skematik hubungan pin-pin Mikrokontroler ATmega 128L

Pada gambar rangkaian Mikrokontroler di atas, PA.0 berfungsi sebagai output untuk membunyikan buzzer, PA.1- PA.5 dihubungkan ke EMS Data Flash Memory, PB.2 – PB.3 dan PC.2 – PC.3 digunakan sebagai input dari sensor ultrasonik, PD.0 – PD.7 dipakai sebagai output ke tampilan LCD, serta PF.0 merupakan input pembacaan sensor suhu LM 35, sedangkan PF.1 dan PF.2 sebagai input dari Potensiometer. b.

Rangkaian Sensor Ultrasonik

Sensor yang digunakan pada rangkaian ini adalah sensor DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger (USIRR). Yang merupakan modul pengukur jarak non kontak dengan pemancaran gelombang ultrasonik. Spesifikasi dari USIRR adalah: Terdiri dari sebuah Ultrasonik Ranger dan dapat dihubungkan dengan 2 buah sensor Infrared Ranger GP2D12 (opsional). Memiliki 2 buah antarmuka yang dapat aktif bersama yaitu: Pulse Width / Lebar Pulsa (10 µs/mm) I2C-bus Dapat di-cascade hingga 8 modul dengan hanya 2 pin I/O (menggunakan antarmuka I2C-bus). Single supply 5 VDC. Supply Current (tanpa sensor infrared ranger): Aktif: 17 mA typ. Reduced Operation: 13 mA typ. Power Down: 7 mA typ. Power Down + Reduced Operation: 2 mA typ. Pembacaan dapat dilakukan tiap 25 ms (40 Hz rate). Spesifikasi Ultrasonic Ranger: Jangkauan: 2 cm hingga 3 m Objek 0 – 2 cm diukur berjarak 2 cm.

30

DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger (USIRR) memiliki 4 buah pin. Pin 1 berfungsi sebagai titik referensi Ground, pin 2 sebagai input tegangan 5 Volt, pin 3 (SIG) sebagai pin pulsa dan pin 4 (Busy/ready) sebagai pin output. Untuk memicu dan membaca data data pengukuran diperlukan 1 buah pin mikrokontroler yang terhubung ke pin 3 (SIG) pada USIRR. Pin – pin sensor ultrasonik 1 dihubungkan ke Port B Mikrokontroler yaitu pin 3 (Port B.2) dan pin 4 (Port B.4), sedangkan ultrasonik 2 ke Port C Mikrokontroler. Yang dibaca pada sistem pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik adalah PWM. Rangkaian hubungan sensor ultrasonik dengan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 36. DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger (USIRR) Pada penelitian ini digunakan 2 buah sensor ultrasonik sebagai pendeteksi adanya rintangan di depan traktor, sensor ultrasonik 1 dipasang pada bagian atas depan chassis traktor dan sensor ultrasonik 2 dipasang pada bagian bawah dari rangka traktor.

c.

Rangkaian Buzzer

Buzzer dalam rangkaian sistem kendali ini berfungsi sebagai output adanya halangan di depan traktor dari hasil pengukuran sensor ultrasonik yang telah diolah oleh mikrokontroler dimana ketika mendeteksi objek ≤1500 1500 mm, buzzer akan aktif dan sebaliknya. Rangkaian Buzzer dihubungkan dengan PA.0 pada mikrokontroler.

Gambar 37. Rangkaian alarm (Buzzer)

31

d.

Rangkaian Sensor posisi (Potensiometer)

Potensiometer digunakan sebagai pengatur posisi sudut, karena potensiometer ini mempunyai sudut putar 3600, tetapi dengan desain khusus sudut putarnya bisa melebihi 3600. Potensiometer yang digunakan adalah potensiometer linear 10k karena potensiometer jenis ini perubahan tahanannya sangat halus dengan jumlah putaran sebanyak 10 kali. Potensiometer linier memiliki 3 pin yaitu pin VCC, pin GND dan pin Output. Pin VCC dan GND dihubungkan dengan catu daya 5 volt, sedangkan pin Output dihubungkan ke pin ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler untuk dibaca keluaran dari potensiometer dan diubah menjadi data digital. Potensiometer 1 berfungsi untuk membaca putaran motor dalam menggerakkan tuas akselerasi, dimana pin output potensiometer 1 ini dihubungkan ke pin ADC1 (Port F.1). Sedangkan potensiometer 2 berfungsi sebagai sensor posisi putaran sudut roda depan, pin output potensiometer 2 dihubungkan ke pin ADC2 (Port F.2).

Gambar 38. Rangkaian hubungan Potensiometer dengan mikrokontroler.

e.

Rangkaian modul LCD (Liquid Crystal Display)

LCD 16 x 2 merupakan modul LCD untuk menampilkan karakter dengan ukuran 16 karakter x 2 baris. Dalam penelitian ini modul LCD digunakan untuk menampilkan data – data hasil pengukuran oleh sensor dan mengetahui mengetahui kinerja dari sensor dalam melakukan pengukuran. Untuk mengaktifkan LCD 16 x 2, modul ini dikonfigurasikan dengan pin-pin pada mikrokontroler. dalam hal ini pin yang digunakan adalah pin pada Port.D (PD.0 – PD.7). konfigurasi dari pin-pin tersebut disajikan pada tabel di bawah ini: Tabel 5. Konfigurasi Pin LCD dengan Pin Mikrokontroler Pin Mikrokontroler PD.0 PD.1 PD.2 PD.3 PD.4 PD.5 PD.6 PD.7

Pin LCD RS RW E D4 D5 D6 D7

Keterangan Data/Instruction code Read/Write Chip enable signal Data bit 4 Data bit 5 Data bit 6 Data bit 7

Gambar 39. Rangkaian konfigurasi pin LCD dengan Mikrokontroler

32

Gambar 40. Modul LCD 16 x 2 Pada Gambar 37 menunjukkan data hasil pengukuran oleh sensor – sensor. U1 dan U2 adalah hasil pengukuran jarak dalam satuan mm oleh sensor ultrasonik dan T adalah data pengukuran suhu oleh sensor Suhu LM 35. Data suhu tersebut digunakan dalam kalibrasi pengukuran jarak. Sebelum dilakukan pemasangan rangkaian pada traktor, dilakukan pembuatan prototipe untuk mengetahui kinerja dari seluruh rangkaian. Dalam membangun prototipe kemudi traktor digunakan mobil-mobilan yang telah di bongkar, hanya dimanfaatkan bodi mobil-mobilan, sumber tenaga dan gear boxnya. Mobil-mobilan disini sebagai pengganti traktor. Rangkaian yang telah disambung sesuai konfigurasi pin-pin kemudian dipasang pada mobil-mobilan seperti gambar di bawah ini:

Gambar 41. Prototipe Sistem Kendali Kemudi

4.4 Perakitan Rangkaian Pada Traktor Prototipe yang telah dirancang dan dilakukan pengujian kemudian dipasang pada traktor. Tahapan dalam perakitan rangkaian adalah meliputi pemasangan box kontrol sistem kendali, sensor ultrasonik sebagai deteksi halangan, potensiometer sebagai sensor putaran, mekanisme kontrol roda kemudi dan mekanisme kontrol akselerasi. Letak penempatan rangkaian pada traktor dapat di lihat seperti gambar berikut:

33

Potensiometer dan Motor DC

Sensor Ultrasonik

Receiver SPC Wireless

Potensiometer

EMS H Bridge 30A

Parabolik

Mikrokontroler AVR 128L EMS Data Flash Memory LCD 16 x 2

Sensor Suhu LM 35

Box kontrol

Motor DC dan Timing

Buzzer

Gambar 42. Skematik Perakitan Rangkaian Pada Traktor Box kontrol merupakan tempat peletakan rangkaian komponen-komponen elektronika meliputi modul ReceiverSPC Wireless Gamepad Interface, Mikrokontroler, Rangkaian LCD 16 x 2, Catu Daya, dan rangkaian penyimpanan data. Box kontrol diletakkan pada chasing dari mesin traktor agar tidak mengganggu sistem kerja traktor. Untuk mengurangi adanya getaran yang dapat menyebabkan terganggunya rangkaian elektronika, pada dasar box kontrol diberikan alas dengan busa.

(a)

(b)

Gambar 43. (a) Pemasangan box kontrol dan (b) rangkaian di dalam box kontrol Sensor ultrasonik berfungsi sebagai pendeteksi adanya halangan di depan traktor dengan sistem pengukuran jarak halangan. Sensor ultrasonik dipasang pada bagian depan traktor yaitu bagian bawah dan bagian atas. Pemasangan sensor ultrasonik bagian bawah dan bagian atas diletakkan sejajar. Sensor ultrasonik bagian bawah berfungsi untuk mendeteksi halangan yang relatif rendah seperti batu besar, sedangkan bagian atas berfungsi sebagai sensor tambahan agar deteksi objek lebih akurat.

34

Gambar 44. Pemasangan Sensor Ultrasonik Potensiometer sebagai sensor sudut belok dipasang pada roda depan traktor bagian sebeleh kanan, tepatnya satu poros dengan poros belok roda depan traktor. Seperti yang ditunjukkan gambar dibawah ini.

Gambar 45. Letak pemasangan potensiometer sebagai sensor sudut belok Sedangkan untuk mengetahui besar putaran tuas akselerasi juga dipasang potensiometer sebagai sensornya. Pemasangan potensiometer satu poros dengan poros motor kendali tuas akselerasi.

Gambar 46. Potensiometer sebagai sensor putaran tuas akselerasi

35

Dalam pengendalian roda kemudi traktor digunakan mekanisme hubungan sabuk dan puli bergerigi sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan Annas (2012). Puli besar dihubungkan dengan poros roda kemudi dan puli kecil terhubung dengan poros motor DC. Pemasangan mekanisme tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 47. Pemasangan mekanisme kontrol roda kemudi

4.5 Hasil Rancangan Sistem Kendali Kemudi dengan SPC Wireless Gamepad Interface

Gambar 48. Hasil perancangan sistem kendali nirkabel pada pengemudian traktor mini Prinsip kerja dari sistem kendali kemudi dengan SPC Wireless Gamepad Interface adalah pada modul transmitter dikirim logika high atau low melalui media wireless pada pita frekuensi 433 MHz lalu logika tersebut akan diterima oleh modul receiver dan mengubah dalam set output PWM (Pulse Width Modulation). Pengiriman logika dapat diatur menggunakan mode operasi yang ada pada Gamepad, dimana dalam hal ini digunakan mode digital yaitu arah atas-bawah untuk kendali akselerasi dan arah kanan-kiri untuk kendali belok. PWM dari modul receiver digunakan untuk memutar motor melalui driver motor (EMS 30 A H-Bridge ). Motor tersebut akan memutar roda

36

kemudi sebagai kendali belok traktor melalui transmisi timing belt dan juga tuas akselerasi sebagai kendali kecepatan putar mesin melalui mekanisme batang hubung. Penekanan tombol arah akan menghasilkan sinyal PWM100%. Pada traktor dilengkapi sensor-sensor yaitu sensor ultrasonik yang dipasang di depan sebagai pendeteksi objek rintangan terhadap maju traktor, apabila objek mendeteksi halangan atau jarak bahaya maka akan membunyikan alarm (buzzer). Sensor lain yang digunakan adalah potensiometer sebagai sensor posisi putaran. Sistem kerja dari sensor – sensor dikendalikan oleh mikrokontroler ATmega 128L, mulai dari inisialisasi program, pembacaan, pengolahan dan penyimpanan data. Data hasil pengukuran akan disimpan dalam EMS DataFlash Memory dan ditampilkan pada layar LCD. Kemudian data tersebut dapat ditransfer ke computer setelah proses pengambilan data telah selesai.

4.6 Analisis Sistem Transmitter - Receiver Modul transmitter merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk mengirimkan perintah – perintah ke modul receiver, perintah tersebut dalam bentuk logika high maupun low yang dikirim melalui wireless dengan frekuensi kerja 433 Mhz. Untuk mengirimkan perintah, modul transmitter dihubungkan dengan Gamepad (Joystick) yang dapat diset mode operasinya. Mode operasi menentukan pengendali yang digunakan pada gamepad (tombol arah digital sebelah kiri, joystick analog kiri atau joystick analog kanan) yang terhubung ke output PWM (PWM A atau PWM B), serta menentukan mode kerja dari masing – masing set output PWM (Steering atau Axis Control).Dalam penelitian ini mode operasi yang digunakan adalah mode digital, dimana tombol arah digital yang digunakan untuk mengontrol sebuah sistem. Tombol arah atas dan bawah berfungsi untuk mengatur besar kecilnya akselerasi yang dihasilkan, pengaturan ini diatur melalui putaran motor DC. Apabila tombol arah atas ditekan secara terus menerus maka kecepatan putar mesin akan semakin meningkat dan apabila tombol arah bawah ditekan maka kecepatan putar mesin akan menurun. Seperti yang disajikan pada Gambar 52. Akselerasi naik

Akselerasi turun

Gambar 49. Penekanan tombol untuk kendali tuas akselerasi Sedangkan tombol arah kanan dan kiri berfungsi untuk mengatur belok traktor baik belok kanan maupun belok kiri.Putaran motor diatur oleh sebuah driver motor EMS H Bridge dari output PWM yang dihasilkan pada Modul Receiver. Setiap penekanan tombol akan menghasilkan PWM 100%. Cara penekanan tombol pada gamepad untuk kendali belok dapat dilihat pada Gambar 53.

37

Belok kanan Belok kiri

Gambar 50. Penekanan tombol untuk kendali belok Modul Transmitter dan Receiver terhubung melalui wireless, jarak jangkauan dengan media wireless terbatas sesuai denganbandwidthantenanya.Bandwidth merupakan range frekuensi kerja antena dimana antena masih dapat bekerja secara efektif. Berdasarkan datasheet yang ada pada modul SPC Wireless Gamepad Interface, jarak jangkauan maksimum antara transmitter dan receiver adalah 100 meter dengan tanpa halangan. Jarak jangkauan dipengaruhi oleh besar kecilnyapenerimaaan sinyal oleh Receiver. Pada jarak dekat penerimaan sinyal oleh Receiver akan kuat tetapi semakin jauh dari Transmitter, penerimaan sinyal akan semakin melemah bahkan bahkan akan hilang jika sudah terlalu jauh dari jangkauan transmitter. transmitter. Untuk meningkatkan jarak jangkauan dari penerimaan sinyal wireless, salah satunyadilakukan dengan menggunakan tambahan parabolikdiantenaReceiver.

4.7 Analisis Penguatan Sinyal dengan Silinder Parabolik Pada penelitian ini silinder silinder parabolik digunakan sebagai reflektor untuk meningkatkan penangkapan sinyal dari transmitteryang akan diarahkan ke titik fokus antena pada receiver.Setiap parabolik memiliki titik fokus yang berbeda-beda berdasarkandiameter reflektor dan kedalaman reflektor.Berdasarkan persamaan polar untuk parabola dapat dihitung besar diameter silinder parabolik yang akan dirancang agar terjadi penangkapan sinyal yang efektif. efektif. Persamaan polar yang dapat digunakan dalam perancangan silinder parabolik adalah =

1

cos

dimana d=2 p (p=direktriks) dan e = 1 (untuk parabola)

(p=2) (p=3) (p=4) Gambar 51. Penampang silinder parabolik dengan beberapa diameter

38

Gambar 54 diatas menunjukkan beberapa alternatif rancangan silinder parabolik dengan berbagai perubahan diameter. Besarnya diameter parabolik akan berpengaruh terhadap letak titik fokus. Semakin besar diameter dari suatu parabolik maka akan semakin besar pula letak titik fokus tersebut. Dalam perancangan silinder parabolik sebagai reflektor penangkapan sinyal digunakan parabolik dengan diameter 10 cm, kedalaman 3 cm dan titik fokus terletak pada jarak 2.08 cm (seperti Gambar 54 kiri).

Gambar 52. Silinder parabolik yang di pasang pada antena receiver Pada silinder parabolik yang telah dirancang menggunakan bahan kertas aluminium, karena aluminium mempunyai reflektansi yang baik jika dibandingkan dengan reflektansi bahan yang lain. Dengan adanya reflektansi yang baik diharapkan akan meningkatkan penangkapan sinyal ke titik fokus pada antena Receiver.Pengujian jarak jangkauan antara transmitter dengan receiver dilakukan pada ruang terbuka tanpa adanya halangan antara transmitter dan receiver. Untuk jarak jangkauan dimulai dari jarak 10 meter, kemudian dilakukan penambahan perpindahan setiap 10 meter dan di amati respon antara transmitter dan receiver.Hasil pengujian jarak tersebut disajikan pada tabel di bawah ini. Tabel 6. Hasil pengukuran jarak jangkauan transmitter dan receiver Jarak (meter)

Responpada Receiver

10

Tanpa Parabolik Ada

Dengan Parabolik Ada

20

Ada

Ada

30

Ada

Ada

40

Ada

Ada

50

Ada

Ada

60

Ada

Ada

70

Ada

Ada

80

Ada

Ada

90

Tidak ada

Ada

100

Tidak ada

Ada

110

Tidak ada

Ada

120

Tidak ada

Ada

130

Tidak ada

Tidak ada

39

Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa sebelum dilakukan pemasangan parabolik pada receiver, pada jarak 80 meter masih ada respon pengiriman data antara transmitter dan receiver, tetapi pada jarak 90 meter antara transmitter dan receiver sudah tidak terjadi koneksi lagi. Dari hasil pengukuran dilapangan jarak jangkauan maksimum antara transmitter dan reciever tanpa adanya parabolik adalah 87 meter. Setelah dilakukan pemasangan parabolik pada antena receiver terjadi penambahan jarak jangkauan antara transmitter dan receiver menjadi 125 meter. Disini terlihat adanya pengaruh dari pemasangan parabolik pada antena receiver, yaitu terjadi penambahan jarak jangkauan yangn meningkat sekitar 1.5 kali dari sebelumnya. Hal ini terjadi karena penangkapan sinyal antena receiver menjadi lebih besar. Penguatan antena parabolik dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah diameter reflektor antena, semakin besar diameter reflektor maka penangkapan sinyal oleh permukaan reflektor akan semakin besar pula. Bahan reflektor yang digunakan juga akan mempengaruhi, untuk memperbesar penangkapan sinyal harus dipilih bahan yang memiliki nilai reflektansi yang baik agar sinyal yang terperangkap semuanya direfleksikan ke titik fokus antena, dan frekuensi atau panjang gelombang sinyal yang dikirim maupun diterima.

4.8 Analisis Sensor Ultrasonik Sensor yang digunakan adalah sensor DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger (USIRR). USIRR merupakan modul pengukur jarak non-kontak yang bekerja dengan cara memancarkan pulsa ultrasonik dan menghasilkan pulsa yang menyatakan jarak yang ditempuh oleh sinyal tersebut sebelum menyentuh sebuah objek dan memantulkannya kembali. Sinyal tersebut dikirim setiap 20 mikrosecond pada frekuensi 40 KHz, sehingga siklus pengukuran dapat dilakukan secara cepat. Jangkauan dari sensor ini adalah 2 cm sampai dengan 300 cm, dengan catatan objek yang berada pada jarak 0 – 2 cm diukur berjarak 2 cm. Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan kecepatan suara di udara, padahal kecepatan udara dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan udara. Pada temperatur tinggi kecepatan suara di udara akan semakin kecil karena udara mengalami perenggangan, sedangkan pada suhu rendah kecepatan suara di udara akan cepat karena udara mengalami pemampatan. Jadi agar pengukuran jarak yang dihasilkan lebih akurat, perlu adanya kalibrasi sensor dahulu sebelum digunakan. Kalibrasi dilakukan pada saat pembuatan prototipe yang bertujuan untuk mengetahui kondisi awal dari sensor yang digunakan. Hasil pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada saat pembuatan prototipe disajikan pada Tabel 7. Tabel 7.Kalibrasi pengukuran jarak dengan DT Sense Ultrasonik and Infrared Ranger Jarak sebenarnya (mm)

Jarak terukur

20

45

30

53

40

68

50

98

60

112

70

120

80

150

90

165

(mm)

40

Jarak sebenarnya (mm)

Jarak terukur

100

180

110

202

120

218

130

232

140

255

150

270

160

285

170

308

180

338

190

345

200

368

(mm)

400 300 200

y = 1.814x + 0.991 R² = 0.997

100 0 0

100

200

300

Jarak sebenarnya (mm) (a)

400

Jarak terukur (mm)

Jarak terukur (mm)

Dari tabel 7 dapat diketahui bahwa hasil pengukuran jarak terjadi perbedaan antara jarak sebenarnya dan jarak terukur, jarak sebenarnya merupakan jarak yang diukur menggunakan penggaris dan jarak terukur merupakan jarak yang diukur menggunakan sensor ultrasonik. Perbedaan hasil pengukuran jarak tersebut kemudian dibuat grafik regresi linier untuk mengetahui persamaan regresi linier. Persamaan garis tersebut digunakan sebagai dasar dalam penulisan bahasa pemrograman untuk validasi data pengukuran jarak. Grafik regresi linier dan persamaan kalibrasi ditunjukkan pada Gambar 56 (a). 300 250 200 150 100 50 0

y = 1.007x - 1.394 R² = 0.998 0

100

200

300

Jarak sebenarnya (mm) (b)

Gambar 53. Hasil (a) kalibrasi dan (b) validasi pengukuran jarak dengan DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger Berdasarkan hasil validasi pengukuran jarak dapat diketahui bahwa sensor ultrasonik telah mampu melakukan pengukuran jarak dengan hasil pengukuran mendekati atau sama dengan jarak sebenarnya. Hal ini ditunjukkan dari grafik pada Gambar 56 (b), dimana nilai R2 yang lebih tinggi dari R2 sebelumnya yaitu 0.998. Semakin besar nilai R2 (mendekati 1) maka variabel x dan y memiliki korelasi linier yang tinggi. Selanjutnya untuk mengetahui tingkat keakuratan hasil pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik, dilakukan pengujian pengukuran pada beberapa kondisi yaitu ada getaran dari luar, dan pada 27oC, 30oC, 33oC. Berikut grafik pengukuran jarak sensor ultrasonik pada berbagai kondisi:

41

3500 Jarak Terukur (mm)

3000

y = 0.988x + 35.60 R² = 0.999

2500 2000

Jarak (ada getaran) 1500 Linear (Jarak (ada getaran))

1000 500 0 0

500

1000 1500 2000 2500 3000 3500 Jarak Sebenarnya (mm)

Gambar 54. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada pengaruh getaran

3500

Jarak terukur (mm)

3000 y = 0.994x + 7.646 R² = 1

2500 2000

jarak (pada suhu 27 oC) 1500 Linear (jarak (pada suhu 27 oC))

1000 500 0 0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Jarak sebenarnya (mm)

Gambar 55. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada suhu 27 oC

42

3500

Jarak terukur (mm)

3000 y = 0.995x + 27.61 R² = 0.999

2500 2000

Jarak (pada suhu 30 oC) 1500 Linear (Jarak (pada suhu 30 oC))

1000 500 0 0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Jarak sebenarnya (mm)

Gambar 56. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada suhu 30oC 3500

Jarak terukur (mm)

3000 y = 0.991x + 33.58 R² = 0.999

2500 2000

Jarak (pada suhu 33 oC) 1500 Linear (Jarak (pada suhu 33 oC))

1000 500 0 0

500

1000 1500 2000 2500 3000 3500 Jarak sebenarnya (mm)

Gambar 57. Grafik kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik pada suhu 33oC Dari Gambar 58 – 60 di atas dapat diketahui bahwa besarnya perubahan suhu mempengaruhi hasil pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik, meskipun dari grafik di atas pengaruh suhu sangat kecil. Pada pengukuran jarak ultrasonik di lapangan, pengaruh hasil pembacaan sensor yang besar adalah getaran, karena dengan adanya getaran kondisi pengiriman sinyal dan penerimaan sinyal menjadi tidak stabil, artinya ketika sinyal dikirim oleh transmitter kemudian mengenai objek dan dipantulkan kembali, sinyal tersebut tidak tepat mengenai receiver sensor (pemantulan tidak sempurna). Untuk mengurangi kesalahan hasil, pada sensor ultrasonik di gunakan alas dengan bahan spons agar terjadi peredaman getaran oleh spons. Berdasarkan hasil pengujian yang disajikan pada tabel (Lampiran 4), nilai error hasil pengukuran jarak pada beberapa kondisi memiliki nilai yang bervariasi antara -2 % sampai dengan 16.8 %, sedangkan nilai error yang masih diperbolehkan adalah ± 5%. Pada pengukuran di bawah 80

43

cm memiliki error di atas 5%, dimana nilai error terbesar 16.8 % terjadi pada kondisi pengukuran adanya getaran. Ini menunjukkan getaran sangat berpengaruh terhadap hasil pengukuran. Untuk memperkecil error hasil pengukuran jarak di bawah 80 cm perlu adanya sensor tambahan yaitu GP2D12, yaitu sensor pengukur jarak dengan infra red. Karena sensor ultrasonik yang digunakan kompatibel dengan sensor GP2D12. Sensor ultrasonik di dalam penelitian ini digunakan sebagai sensor pendeteksi adanya rintangan yang ada di depan traktor berdasarkan hasil pengukuran jarak. Pemilihan sensor ultrasonik sebagai deteksi rintangan karena tergolong murah dan mudah dalam penggunaannya jika dibandingkan dengan menggunakan sensor yang berbasis visual. Sensor ultrasonik ini dipasang pada bagian traktor, jika sensor mendeteksi adanya halangan ≤1500 mm (1.5 m), maka akan memberikan logika high yang dikirim ke mikrokontroler dan mikrokontroler mengaktifkan buzzer dan menghasilkan bunyi. Prinsip kerja dari buzzer adalah apabila sensor ultrasonik mendeteksi jarak ≤ 1500 mm, PA.0 pada mikrokontroler akan menghasilkan logika 1 (5 volt) dan akan menyebabkan transistor dalam keadaan aktif, dimana kolektor pada transistor akan terhubung ke emittor. Karena emittor terhubung ke ground akan menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, sehingga adanya keadaan ini akan mengaktifkan buzzer. Dan sebaliknya apabila sensor ultrasonik mendeteksi jarak ≥ 1500 mm, PA.0 akan menghasilkan logika 0 yang akan memberikan sinyal off pada transistor dan buzzer tidak aktif karena tidak ada beda potensial pada buzzer. Pada penelitian ini output dari deteksi rintangan hanya membunyikan alarm (buzzer) belum ada umpan balik terhadap sistem kendali. Apabila rintangan berada pada jarak ≤ 150cm dari traktor, maka buzzer akan berbunyi terus-menerus dan akan mati ketika rintangan telah melebihi jarak 150 cm. Penggunaan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi rintangan memiliki beberapa kelemahan seperti jarak jangkau terbatas antara 2 – 300 cm, keakuratan pengukuran di pengaruhi oleh tingkat kekasaran permukaan objek. Apabila permukaan objek tersebut rata (halus), maka gelombang ultrasonik yang dipancarkan akan di pantulkan kembali secara sempurna dan hasil pengukuran akurat. Tetapi jika permukaan objek tidak rata, maka gelombang ultrasonik yang dipancarkan belum tentu akan diterima kembali hasil pantulannya karena pada permukaan yang tidak rata akan terjadi pemantulan yang acak.

4.9 Analisis Sensor Posisi (Potensiometer)

ADC

Sensor posisi digunakan untuk mengetahui posisi roda depan traktor dan mengetahui besar putaran motor pada tuas akselerasi. Sensor posisi yang digunakan adalah potensiometer linier yang mampu berputar sampai dengan sepuluh putaran dengan perubahan tahanan yang dihasilkan sangat halus. Keluaran dari potensiometer ini dalam bentuk analog, sehingga harus dihubungkan ke ADC(Analog to Digital converter) agar dapat dibaca oleh mikrokontroler. Adapun hasil pengujian potensiometer sebagai sensor posisi di sajikan pada Gambar 61.

900 895 890 885 880 875 870

892 886

897 898

888 883

0

895

10

YKanan = -0.266x + 885.8 R² = 0.990 YKiri = 0.282x + 885.8 R² = 0.989

880

20

878 30

Belok Kiri 876 40

873

Belok Kanan

50

Sudut Belok (°) Gambar 58. Grafik hubungan sudut belok dengan keluaran ADC (Analog to Digital Converter)

44

Dari grafik di atas menunjukkan perbandingan antara besar sudut belok terhadap keluaran ADC yang dihasilkan, ketika roda depan dalam keadaan lurus nilai ADC yang dihasilkan adalah 886, nilai ini akan semakin naik ketika roda depan diputar ke kiri dan akan semakin menurun ketika roda depan diputar ke kanan. Perubahan ADC di amati setiap perubahan 10o, simpangan roda ke kanan maupun ke kiri maksimum adalah 45o dari posisi lurus roda depan. Nilai linieritas pada saat roda depan diputar ke kanan lebih besar daripada pada saat diputar ke kiri, hal ini disebabkan oleh jarak roda kanan ke poros tengah traktor tidak sama, kondisi roda agak geser ke kanan. Selain itu juga di pengaruhi oleh kondisi roda kemudi yang sudah tidak sesuai dengan kondisi aslinya karena traktor telah melebihi umur teknis, ketika memutar roda depan ke kanan lebih berat daripada memutar roda depan ke kiri. Pada pengujian selanjutnya potensiometer digunakan untuk mengetahui besaran nilai keluaran ADC terhadap kecepatan putar motor yang dihasilkan dari mekanisme putaran tuas akselerasi. Untuk menggerakkan tuas akselerasi tersebut digunakan motor DC yang dipasang potensiometer pada porosnya. Tabel 6. Hasil Pengujian Keluaran ADC dan kecepatan putar motor Persentase Akselerasi (%)

Keluaran ADC

0

915

Kecepatan Putar Motor (RPM) 1490

25

899

1788

50

875

2262

75

853

2527

100

832

2785

Pada tabel di atas menunjukkan keluaran ADC pada beberapa kondisi akselerasi, nilai ADC tersebut ditampilkan pada layar LCD. Antara persentase akselerasi dengan ADC memiliki hubungan linier, semakin besar persentase akselerasi, semakin kecil nilai ADC yang dihasilkan, nilai ADC yang semakin kecil ini disebabkan karena dalam pemasangan potensiometer dalam keadaan terbalik. Beberapa kondisi persentase akselerasi akan menghasilkan peningkatan kecepatan putar pada motor, pada kondisi akselerasi minimum besar kecepatan putar motor adalah 1490 dan pada kondisi maksimum dihasilkan kecepatan putar motor sebesar 2785. Pengukuran besar kecepatan putar dilakukan secara manual pada saat traktor sedang diam tetapi mesin dalam keadaan menyala, karena panel penunjuk besar kecepatan putar sudah tidak ada sehingga tidak dapat dilakukan pembacaan secara otomatis. Penggunaan potensiometer sebagai sensor posisi memiliki kelemahan diantaranya adalah diperlukan proteksi apabila jangkauan ukur melebihi rating dari potensiometer tersebut, rentan rusak apabila terjadi gesekan yang berlebihan akibat putaran yang akan menyebabkan error dalam pembacaan, dan resolusi potensiometer tergolong sangat terbatas yaitu sekitar 0.25 – 0.5 %.

45

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Dari penelitian rancangan sistem kendali kemudi dengan SPC Wireless Gamepad Interfacedapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Modifikasi sistem kendali kemudi otomatis pada traktor mini dengan SPC Wireless Gamepad Interface telah berhasil dibuat dan dilakukan pengujian. 2. Rancangan sistem kendali kemudi secara nirkabel terdiri dari beberapa rangkaian yaitu Modul Transmitter–Receiver (SPC), rangkaian power supply, sensor jarak ultrasonik(DT Sense Ultrasonic and InfraRed Ranger), EMS H Bridge 30A, sensor posisi (Potensiometer), penyimpanan data pengukuran (EMS DataFlash Memory), penampil data (LCD 16 x 2), alarm bahaya (Buzzer dan LED) dan Mikrokontroler ATmega 128L. 3. SPC Wireless Gamepad Interface digunakan untuk mengendalikan roda kemudi dan tuas akselerasi melalui putaran motor listrik. 4. Jarak jangkauan maksimum dari sistem kendali kemudi dengan SPC Wireless Gamepad Interface adalah 87 meter (tanpa halangan), dan dengan adanya penguatan penangkapan sinyal menggunakan silinder parabolik mampu mengubah jarak jangkauan menjadi 125 meter. 5. Sensor ultrasonik (DT-Sense Ultrasonic and InfraRed Ranger) telah mampu mendeteksi objek dengan jarak 2 cm – 300 cm dan mampu mendeteksi adanya rintangan di depan traktor pada jarak ≤150 cm. 6. Faktor suhu lingkungan berpengaruh terhadap pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik. Dalam penelitian ini faktor tersebut berpengaruh kecil terhadap pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik. 7. Penggunaan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi rintangan memiliki beberapa kelemahan seperti jarak jangkauan yang terbatas dan keakuratan pengukuran di pengaruhi oleh tingkat kekasaran permukaan objek.

5.2 Saran Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut: 1. Penelitian sejenis dilanjutkan dengan penambahan kontrol untuk tuas kopling dan tuas pengatur implement, karena dari SPC Wireless Gamepad Interface masih tersedia dua output PWM lagi yang belum di manfaatkan. 2. Traktor yang digunakan untuk penelitian lanjutan sebaiknya menggunakan traktor yang masih memiliki tuas-tuas atau sistem kendali yang masih berjalan bagus. Karena kondisi traktor yang digunakan saat ini telah melewati umur teknis dan accu sudah tidak layak. 3. Untuk membaca posisi sudut sebaiknya digunakan Rotary Encoder agar pembacaan lebih akurat jika dibandingkan menggunakan potensiometer. 4. Set point untuk jarak minimum deteksi rintangan, sebaiknya ditingkatkan menjadi 200 cm.

46

DAFTAR PUSTAKA

Adiyanto, Molin.2008.Pembuatan Antena Wajan Bolic [proyek akhir]. Surabaya: Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, ITS. Almanfaluthi, L.2006.Sistem Kontrol Ketinggian Level Cairan dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler[skripsi].FMIPA:Bogor Annas, M.S.2012.Otomasi Kemudi Pada Traktor 4 Roda Menggunakan LabView dan RTK-DGPS (Studi Kasus Traktor Kubota Mini Empat Roda) [Disertasi]. Bogor: Sekolah Pasca Sarjana,IPB. Atmel Corp.2003.8-bit AVR microcontroller with 8K byte AVR System Programmable Flash: Atmel Corp. Awad, E.M.1966.Automatic Data Processing.Prentice-Hall Inc. Englewood-Cliffs. New Jersey Bayu, Kurniawan.2010.Bahasa Pemrograman. http://kabehatake.blogspot.com/2010/04/bahasapemrograman.html Chadirin, Yudi.2006.Rancang Bangun Sistem Pemantauan, Peringatan Dini dan Kendali Jarak Jauh Lingkungan Mikro Tanaman dalam Greenhouse Berbasis Teknologi Telepon Seluler. Abstrak dari Repository IPB. http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/6075, Repository IPB.[4 November 2012]. Gray, Keith W.2000.Obstacle Detection and Avoidance for an Autonomous Farm Tractor[Tesis]. Utah: Post Graduate. Utah State University Hani, Slamet.2010.Sensor Ultrasonik SRF 05 Sebagai Memantau Kecepatan Kendaraan Bermotor. [Jurnal]. Yogyakarta: Jurusan Teknik Elektro, IST AKPRIND. Jacob JM.1989.Industrial Control Electronics, Applications and Design. Prentice-Hall Inc. (4-5). Kholis, Nur.2002.Pengontrolan Kecepatan Motor DC Berbeban Menggunakan Adaptif Fuzzy Logic Controller [Online]. Abstrak dari http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jiptumm-gdl-s1-2002-nur-8629motor [5 Maret 2012] Octavian, et al.2011.Implementasi Sistem Nirkabel Pada Pengendalian Robot Mobil Pengakuisisi Data Suhu. Makalah Seminar Tugas Akhir, 2011, Semarang. Ogata K.1985.Teknik Kontrol Automatik (Sistem Pengaturan) jilid 1. Edi Laksono, penerjemah; Jakarta: Penerbit Erlangga. Terjemahan dari: Modern Control Enginering. (4-6). Rangkuti, Syahban.2011.Mikrokontroler ATMEL AVR:Simulasi dan Praktek menggunkan ISIS Proteus dan CodeVisionAVR.Bandung: Informatika. Roberts et al.1999.Obstacle detection for a Mining Vehicle using a 2D Laser. CSIRO Manufacturing Science & Technology. http://www.cat.csiro.au/cmst/automation [5 November 2012] Sakai, et al.1998.Traktor 2-Roda.Lab. Alat dan Mesin Budidaya Pertanian, Fateta,IPB Saparno, et al.2008.Pengendalian jarak jauh perangkat elektronik dengan gelombang radio. Teknologi 1(1):35 - 43. Sidauruk, et al.2011. Implementasi Mikrokontroler ATmega 8535 Berbasis Sensor Ultrasonik Untuk Proteksi Keamanan Terpadu. [Jurnal] Program Studi Teknik Komputer, Politeknik Telkom. [SNI] Standar Nasional Indonesia.2010.Traktor pertanian roda empat – Unjuk kerja dan cara uji. SNI 7416:2010 Strangio, C.E.2006.Data Communication Basics. A brief Introduction to Digital Data Transfer. CAMI Research Inc. Acton. Massachussetts. Stewart, James.2003.Kalkulus Jilid 2.Ed 4.Erlangga:Jakarta.

47

Sukmaaji, Anjik dan Rianto.2008.JARINGAN KOMPUTER: Konsep Dasar Pengembangan Jaringan dan Keamanan Jaringan.Yogyakarta: Andi Yogyakarta. Syamsurizal, M.2008.Rancang Bangun Alat Tomografi Impedansi Listrik untuk pencitraan Buah Mangga [skripsi]. Bogor: FMIPA, IPB. Wardhana, et al.-----.Perancangan sistem komunikasi wireless pada kapal (MCSTI – Ship Autopilot) dengan media komunikasi RF untuk mendukung sistem Autopilot [Jurnal]. Surabaya: Jurusan Teknik Fisika, ITS. Wardhana, L.2006.Belajar sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8335 simulasi, Harware dan Aplikasi.Yogyakarta: Andi Yogyakarta. Wijaya, Harri Sapto.2007.Pengembangan Mobile Robot Kendali Jarak Jauh.[Skripsi], Bandung: FMIPA, ITB.

48

LAMPIRAN LAMPIRAN

49

Lampiran 1. Spesifikasi traktor mini Merk/Type Tahun pembuatan Bahan bakar Jumlah silinder Isi silinder Jumlah power Putaran Pendingin Kapasitas oli mesin Kapasitas tangki solar Jarak sumbu Ukuran ban depan Ukuran ban belakang Jenis sistem kemudi Transmisi Tipe transmisi Jumlah gigi Kapasitas oli transmisi Berat

Kubota B6100 1981 Diesel 3 700 cc 14 HP 2800 rpm Air 3.9 liter 12.9 liter 124 cm 4–9 7 – 16 Manual Manual Tanpa sinkron 6 maju, 2 mundur 11.5 liter 469 kg

50

Lampiran 2. Listing program dalam CodeVision AVR /***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.05.3 Standard Automatic Program Generator © Copyright 1998-2011 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com Project Version Date Author Company Comments:

: Sistem Pengendalian Kemudi Traktor Kubota B6100 :1 : 27 Juni 2012 : Bintarjo Agus Priyadi : Teknik Mesin dan Biosistem

Chip type : ATmega128L Program type : Application AVR Core Clock frequency: 7.372800 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 1024 *****************************************************/ #include <mega128.h> #include #include <stdio.h> #include <delay.h> #include <stdlib.h> #define ADC_VREF_TYPE 0x00 #define VREF 5.02 #define SIG_out PORTB.2 #define SIG_in PINB.2 #define SIG_dir DDRB.2 #define ready PINB.3 #define SIG_out2 PORTC.2 #define SIG_in2 PINC.2 #define SIG_dir2 DDRC.2 #define ready2 PINC.3 #define cs PORTA.1 #define sck PORTA.2 #define mosi PORTA.3 #define miso PINA.4 #define rst PORTA.5 #define delay_spi 10 //1us // Declare your global variables here typedef unsigned int uint16_t;

51

uint16_t US1; uint16_t US2; float US_f, data_suhu, suhu, suhu1; int pulsa=0, rps; unsigned char us1_msb, us1_lsb, us2_msb, us2_lsb, suhu_msb, suhu_lsb, rps_lsb, rps_msb, sudut_lsb, sudut_msb, gas_lsb, gas_msb; unsigned int s, s1, n1, n2, jarak1, jarak2, jarak_ukur1, jarak_ukur2, US1_simpan, US2_simpan, data_adc, data_adc2, data_adc3, adc, adc2, putaran, adc3, detik; char buff[33]; char buff1[33]; char buff2[33]; char buff3[33]; char buffer[30]; char buffer1[30]; char temp1[30]; eeprom unsigned int save; eeprom unsigned int save1; eeprom unsigned int save2;

// External Interrupt 4 service routine interrupt [EXT_INT4] void ext_int4_isr(void) { // Place your code here pulsa++; } // External Interrupt 5 service routine interrupt [EXT_INT5] void ext_int5_isr(void) { // Place your code here s++; } // External Interrupt 6 service routine interrupt [EXT_INT6] void ext_int6_isr(void) { // Place your code here } // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

52

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; } unsigned int spi(unsigned int data){ unsigned char i, temp; for(i=0x80;i!=0;i>>=1){ temp<<=1; if(data&i){ mosi=1; } else{ mosi=0; } delay_us(delay_spi); sck=1; delay_us(delay_spi); if(miso==1){ temp+=1; } delay_us(delay_spi); sck=0; delay_us(delay_spi); } return temp; } unsigned char status_register_read(void){ unsigned char temp; cs=0; delay_us(delay_spi); spi(0x57); delay_us(delay_spi); sck=1; delay_us(delay_spi); sck=0; delay_us(delay_spi); temp=spi(0); delay_us(delay_spi); cs=1; delay_us(delay_spi);

53

return temp; } void wait_for_busy(void){ while((status_register_read()&0xBC)!=0x9C); } void init(void){ cs=1; sck=0; rst=1; miso=1; mosi=0; } void reset(void){ cs=0; delay_us(200); rst=0; delay_us(200); cs=1; delay_us(200); rst=1; delay_us(200); wait_for_busy(); } unsigned int buffer_1_read(unsigned int address){ unsigned char temp; cs=0; spi(0x54); spi(0); spi((address>>8)&0x01); spi(address&0xff); spi(0); sck=1; sck=0; temp=spi(0); cs=1; return temp; } void buffer_1_write_open(unsigned int address){ cs=0; spi(0x84); spi(0); spi((address>>8)&0x01); spi(address&0xff); } void buffer_1_write_close(void){ cs=1;

54

wait_for_busy(); } void buffer_1_to_main_memory_with_erase(unsigned int page){ unsigned int temp; cs=0; spi(0x83); temp=page; temp>>=7; temp=temp&0xf; spi((int)temp); //char temp=page; temp<<=1; spi((int)temp); // spi(0); cs=1; wait_for_busy(); } void buffer_2_write_open(unsigned int address){ cs=0; spi(0x87); spi(0); spi((address>>8)&0x01); spi(address&0xff); } void buffer_2_write_close(void){ cs=1; wait_for_busy(); } void buffer_2_to_main_memory_with_erase(unsigned int page){ unsigned int temp; cs=0; spi(0x86); temp=page; temp>>=7; temp=temp&0xf; spi((int)temp); temp=page; temp<<=1; spi((int)temp); spi(0); cs=1; wait_for_busy(); } void main_memory_to_buffer_1_transfer(unsigned int page){ unsigned int temp; cs=0;

55

spi(0x53); temp=page; temp>>=7; //7 temp=temp&0xf; spi((char)temp); // temp=page; temp<<=1; spi((char)temp); // spi(0); cs=1; wait_for_busy(); } // Timer3 overflow interrupt service routine interrupt [TIM3_OVF] void timer3_ovf_isr(void) { // Reinitialize Timer3 value TCNT3H=0x8F80 >> 8; TCNT3L=0x8F80 & 0xff; // Place your code here rps=pulsa; pulsa=0; detik++; } void main(void) { unsigned int mainpage,page,i=0,i_akhir,mainpage_akhir,update=0; unsigned int baca1,baca2,baca3,baca4,baca5,baca6,baca7, baca8, baca9, baca10, baca11, baca12, k=0; PORTA.0=0; DDRA.0=1; DDRA.1=1; DDRA.2=1; DDRA.3=1; PORTA.4=1; DDRA.5=1; PORTB=0x0C; DDRB=0x04; PORTC=0x0C; DDRC=0x04; PORTD=0x00; DDRD=0xFF; // Timer/Counter 1 initialization

56

// Clock source: System Clock // Clock value: Timer1 Stopped // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // OC1C output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off // Compare C Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; OCR1CH=0x00; OCR1CL=0x00; // Timer/Counter 3 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 28.800 kHz // Mode: Normal top=0xFFFF // OC3A output: Discon. // OC3B output: Discon. // OC3C output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer3 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off // Compare C Match Interrupt: Off TCCR3A=0x00; TCCR3B=0x04; TCNT3H=0x8F; TCNT3L=0x80; ICR3H=0x00; ICR3L=0x00;

57

OCR3AH=0x00; OCR3AL=0x00; OCR3BH=0x00; OCR3BL=0x00; OCR3CH=0x00; OCR3CL=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off // INT2: Off // INT3: Off // INT4: On // INT4 Mode: Falling Edge // INT5: On // INT5 Mode: Falling Edge // INT6: On // INT6 Mode: Falling Edge // INT7: On // INT7 Mode: Falling Edge EICRA=0x00; EICRB=0xAA; EIMSK=0xF0; EIFR=0xF0; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00; ETIMSK=0x04; // USART0 initialization // Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART0 Receiver: On // USART0 Transmitter: On // USART0 Mode: Asynchronous // USART0 Baud Rate: 9600 UCSR0A=0x00; UCSR0B=0x18; UCSR0C=0x06; UBRR0H=0x00; UBRR0L=0x2F; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

58

SFIOR=0x00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 921.600 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x83; SFIOR&=0xEF; // Characters/line: 16 PORTD lcd_init(16); init(); reset(); // Global enable interrupts #asm("sei") while(detik<=5){ if(s!=s1){ s1=s; update=save; mainpage_akhir=save1; i_akhir=save2; goto next1;} s1=s; }

//next2: lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" KUBOTA B6100"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" CONTROLLER"); delay_ms(2000); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("..START RECORD.."); delay_ms(2000); detik=0; for (mainpage=0;mainpage<=2048;) {delay_ms(500); SIG_dir = 1; // set SIG pin as output SIG_out = 0; // delay_us(20); // send start pulse

59

SIG_out = 1; // SIG_dir = 0; // set SIG pin as input TCNT1=0; while (SIG_in);

// wait for return pulse

TCCR1B=0x02; // start timer (timer period = 2uS) while ((!SIG_in) && !(TIFR & 0x80)); // timing the return pulse TCCR1B=0x00; // stop timer US1 = TCNT1; US1_simpan=US1; // save timer value to variable US US1 = US1/5; // convert to milimeters US_f=((float)US1-0.991)/1.814; //kalibrasi nilai jarak US1=US_f;

SIG_dir2 = 1; // set SIG pin as output SIG_out2 = 0; // delay_us(20); // send start pulse SIG_out2 = 1; // SIG_dir2 = 0; // set SIG pin as input TCNT1=0; while (SIG_in2);

// wait for return pulse

TCCR1B=0x02; // start timer (timer period = 2uS) while ((!SIG_in2) && !(TIFR & 0x80)); // timing the return pulse TCCR1B=0x00; // stop timer US2 = TCNT1; US2_simpan=US2; // save timer value to variable US US2 = US2/5; // convert to milimeters US_f=((float)US2-0.991)/1.814; US2=US_f;

//kalibrasi nilai jarak

ftoa(US1,0,buff); us1_msb = US1_simpan & 0xFF; us1_lsb = US1_simpan >> 8; ftoa(US2,0,buff1); us2_msb = US2_simpan & 0xFF; us2_lsb = US2_simpan >> 8; lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

60

sprintf(buffer,"U1|U2:%d|%d",US1, US2); lcd_puts(buffer); if(US1<=1500||US2<=1500){PORTA.0=1;} else{PORTA.0=0;}

//membunyikan buzzer aktif

data_adc=read_adc(0); //baca nilai adc 0 data_suhu=((float)(data_adc)*VREF/10.23); //perhitungan nilai suhu suhu=data_suhu; ftoa(suhu,1,buff2); suhu_msb=data_adc & 0xFF; suhu_lsb=data_adc >> 8; lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("T:"); lcd_gotoxy(2,1); ftoa(suhu,2,buffer1); lcd_puts(buffer1); lcd_gotoxy(8,1); //lcd_putchar(0xdf); lcd_putsf("C"); rps=pulsa; ftoa(rps,1,buff3); rps_msb=pulsa & 0xFF; rps_lsb=pulsa >> 8; pulsa=0;

//menampilkan karakter derajat

//formula perhitungan kecepatan

lcd_gotoxy(10,1); lcd_putsf("N:"); lcd_gotoxy(12,1); ftoa(rps,1,temp1); lcd_puts(temp1); data_adc2=read_adc(1); sudut_msb=data_adc2 & 0xFF; sudut_lsb=data_adc2 >> 8; data_adc3=read_adc(2); gas_msb=data_adc3 & 0xFF; gas_lsb=data_adc3 >> 8; if(i==0){ if(k==0){buffer_1_write_open(0);} else{buffer_2_write_open(0);}}

61

spi(us1_lsb); spi(us1_msb); spi(us2_lsb); spi(us2_msb); spi(suhu_lsb); spi(suhu_msb); spi(rps_lsb); spi(rps_msb); spi(sudut_lsb); spi(sudut_msb); spi(gas_lsb); spi(gas_msb); i++; i_akhir=i; mainpage_akhir=mainpage; if(i==22){ //33 26 22 page=0; page=mainpage; page*=256; page+=mainpage; if(k==0){ k=1; buffer_1_write_close(); buffer_1_to_main_memory_with_erase(page); } else{ k=0; buffer_2_write_close(); buffer_2_to_main_memory_with_erase(page); } mainpage++; i=0; } if(s!=s1) { s1=s; goto next;} s1=s; } next: if(i<22){

//33 26

22

62

page=0; page=mainpage; page*=256; page+=mainpage; if(k==0){ buffer_1_write_close(); buffer_1_to_main_memory_with_erase(page); } else{ buffer_2_write_close(); buffer_2_to_main_memory_with_erase(page); } mainpage++; } update=mainpage; save=update; save1=mainpage_akhir; save2=i_akhir; lcd_gotoxy(0,0); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" [FINISH RECORD]"); delay_ms(3000); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("PRESS THE BUTTON"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" TO TRANSFER"); while(1){ if(s!=s1){ s1=s; goto next1;} s1=s; } next1: lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("TRANSFERING..."); printf("DATA HASIL PENGUKURAN \n \r"); printf("US bawah(mm) US atas(mm) Suhu(C) Pulsa steer ADC belok ADC gas \n \r");

63

for(mainpage=0;mainpage
64

printf("%u %u %.2f

%.1f %u %u \n \r",jarak_ukur1, jarak_ukur2, suhu1, rps, adc2,

adc3); if(mainpage==mainpage_akhir && i==i_akhir*12){mainpage++;goto next3;} }

//12

} next3: lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("-----FINISH-----"); while(1){ if(s!=s1){ s1=s; goto next1;} s1=s; } }

65

Lampiran 3. Daftar komponen dan skematik rangkaian

66

Lampiran 4.Hasil kalibrasi pengukuran jarak dengan sensor USIRR Jarak Sebenarnya (mm)

Getaran Jarak Error Terukur (mm) (%)

Suhu = 27 Jarak Error Terukur (mm) (%)

Suhu = 30.5 Jarak Error Terukur (mm) (%)

Suhu = 32.44 Jarak Error Terukur (mm) (%)

100

117

16.80

98

-2.00

109

9.00

104

4.00

200

216

8.00

202

1.00

217

8.33

223

11.67

300

326

8.80

301

0.33

325

8.44

327

9.00

400

431

7.65

404

1.00

423

5.83

430

7.58

500

532

6.48

500

0.00

525

5.07

533

6.67

600

637

6.23

603

0.50

634

5.61

647

7.83

700

738

5.49

707

1.00

744

6.29

746

6.52

800

833

4.08

812

1.50

843

5.38

843

5.38

900

930

3.38

905

0.56

938

4.22

940

4.44

1000

1030

2.98

1006

0.60

1033

3.33

1035

3.50

1100

1129

2.65

1106

0.55

1128

2.52

1131

2.79

1200

1228

2.30

1203

0.25

1221

1.78

1223

1.94

1300

1326

2.02

1300

0.00

1320

1.56

1325

1.95

1400

1427

1.91

1401

0.07

1419

1.38

1418

1.31

1500

1530

1.97

1497

-0.20

1517

1.16

1520

1.33

1600

1622

1.38

1599

-0.06

1617

1.06

1616

1.00

1700

1718

1.07

1699

-0.06

1719

1.12

1714

0.84

1800

1809

0.51

1796

-0.22

1814

0.80

1813

0.74

1900

1909

0.49

1894

-0.32

1911

0.56

1906

0.30

2000

2006

0.29

1996

-0.20

2009

0.47

2003

0.17

2100

2103

0.12

2096

-0.19

2106

0.29

2106

0.29

2200

2208

0.35

2195

-0.23

2211

0.52

2204

0.20

2300

2302

0.10

2303

0.13

2302

0.07

2304

0.16

2400

2406

0.24

2401

0.04

2403

0.11

2407

0.28

2500

2509

0.35

2498

-0.08

2507

0.28

2502

0.08

2600

2603

0.12

2595

-0.19

2606

0.24

2602

0.06

2700

2706

0.22

2696

-0.15

2722

0.80

2728

1.04

2800

2804

0.14

2787

-0.46

2836

1.30

2840

1.43

2900

2902

0.08

2872

-0.97

2920

0.70

2905

0.18

3000

3004

0.13

2982

-0.60

3035

1.18

3019

0.62

67

Lampiran 5. Sudut belok terhadap keluaran ADC hasil pembacaan ADC

Sudut Belok Kiri (derajat)

1

2

3

0

886

886

886

886

10

888

888

888

888

20

892

892

892

892

30

895

895

895

895

40

897

897

897

897

45

898

898

899

898

Sudut Belok Kanan (derajat)

Rataan

hasil pembacaan ADC 1

2

Rataan 3

0

886

886

886

886

10

883

883

883

883

20

880

880

880

880

30

878

878

879

878

40

876

875

876

876

45

873

873

874

873

68

Lampiran 6. Kalibrasi pembacaan ADC dan RPM motor Persentase

Ulangan Pembacaan ADC

akselerasi

Ratarata

(%)

1

2

3

4

5

0

915

915

915

915

915

915

25

898

899

899

897

899

898

50

875

874

876

873

876

875

75

856

856

854

854

852

854

100

835

832

832

831

831

832

Persentase

Ulangan Pengukuran RPM

akselerasi (%)

Rata-rata

1

2

3

4

5

0

1492

1498

1486

1490

1484

1490

25

1786

1788

1789

1788

1788

1788

50

2265

2266

2264

2265

2252

2262

75

2517

2525

2535

2534

2523

2527

100

2785

2784

2785

2782

2787

2785

69

Lampiran 7. Datasheet SPC Wireless Gamepad Interface

70