PENENTUAN SISTEM KENDALI DAN PROPULSI PADA HELIKOPTER COAXIAL BASTER B-3119 UNTUK PESAWAT TANPA AWAK
Determination of Control and Propulsion system in Helicopter Coaxial BASTER B3119 for Unmanned Aerial Vehicle (UAV)
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Aeronautika Di Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
Dicko Ramadhan Alif Utama : 091221007
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
i
PENENTUAN SISTEM KENDALI DAN PROPULSI PADA HELIKOPTER COAXIAL BASTER B-3119 UNTUK PESAWAT TANPA AWAK
Penulis:
Dicko Ramadhan Alif Utama
NIM : 091221007
Penguji: 1.
Ketua
: Dr. Maria F.S, Dipl.Ing., MT
2.
Anggota
: Ir. Sentot Purbadi
3.
Anggota
: Nur Rachmat, Dipl.Ing., M.Sc.
Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 17 Juli 2012 dan disahkan sesuai ketentuan.
Pembimbing I
Pembimbing II
Teguh Wibowo, Dipl. Ing
Tria Mariz Arif, SST., MT
NIP:
NIP:
Ketua Jurusan Teknik Mesin,
Ir. Ali Mahmudi, M. Eng NIP:
ii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama Tempat / Tanggal Lahir Agama Kewarganegaraan Tinggi / Berat Alamat
No. KTP E-Mail
: Dicko Ramadhan Alif Utama : Bandung / 10 Maret 1992 : Islam : Indonesia : 177 cm / 68 kg : Jl.Antareja A33 Komp.Pondus Kab.Bdg Barat : 900313310216 :
[email protected]
Pendidikan Formal TK Warga Bakti (1996 – 1997) SD Kartika III-3 (1997 – 2003) SMP Negeri 2 Cimahi (2003 – 2006) SMA Negeri 2 Cimahi (2006 – 2009 0 Politeknik Negri Bandung (2009 – 2012)
Organization Experience 2003 – 2004 2005 – 2006 2006 – 2009 2008 – 2009 2009 2009 – 2010 2010 – 2011 2010 – 2011
: Anggoa Ikatan Remaja Mesjid SMPN 2 Cimahi : Anggota Ekskul Basket SMPN 2 Cimahi : Anggota Sanggar Seni Budaya SMAN 2 Cimahi, Divisi Band : Ketua Ekskul Basket SMAN 2 Cimahi : Bandung Aeromodelling Open Tournament : Ketua Divisi Olahraga IMT-Aero POLBAN : Ketua Divisi Humas Lomba Keatifitas Aeromodelling, IMT-Aero POLBAN : Wakil Ketua UKM Basket POLBAN
iii
Dan orang-orang yang terdahulu lagi pertama-tama (masuk islam)
diantara orang-orang muhajirin dan anshar dan orang-orang yang
mengikuti mereka dengan baik, Allah Ridha kepada mereka dan
merekapun Ridha kepada Allah dan Allah menyediakan bagi mereka surga-surga yang mengalir sungai-sungai dibawahnya, mereka kekal di dalamnya selama-lamanya. Itulah kemenangan yang besar. (Q.S. At Taubah: 100)
Kupersembahkan Tugas Akhir ku ini untuk Kedua Orangtua ku, Papa dan Mama tercinta, Saudara-saudara ku, Teman-teman ku dan Orang yang ku cintai.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT. Karena rahmat dan
ridho-Nya serta didorongoleh usaha dan upayayang sungguh-sungguh akhirnya
laporan Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan. Shalawat serta salam semoga tercurahkan kepada Nabi Muhammad saw. Tugas Akhir ini berjudul “Sistem Kendali pada Rancang Bangun Helikopter Mini UAV BASTER B-3119”. Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhui salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Aeronautika di Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung. Dalam Menyusun dan menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini penulis berusaha semaksimal mungkin untuk memberikan hasil yang terbaik. Akan tetapi penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan baik dari segi bahasa dan sistematika penulisan, ataupun mencakup isi dari laporan Tugas Akhir ini. Walaupun demikian penulis berharap laporan Tugas Akhir dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Bandung, Juni 2012
Penulis
v
UCAPAN TERIMAKASIH
Laporan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari do’a, bantuan dan
pengorbanan semua pihak. Oleh sebab itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan tugas akhir ini, khususnya kepada :
1.
Bapak Teguh Wibowo selaku pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, petunjuk dan nasehat serta dukungannya dengan ikhlas.
2.
Bapak Tria Mariz Arif
selaku pembimbing II yang juga telah
memberikan bimbingan, petunjuk dan nasehat serta dukungannya dengan ikhlas. 3.
Bapak Budi Hartono dan Ibu Maria
selaku wali kelas dan selalu
memberikan support dan kecintaan terhadap dunia Aeronautika. 4.
Segenap Dosen di Prodi Teknik Aeronautika atas ilmu yang telah anda berikan selama penulis menempuh studi, hingga selesainya Tugas Akhir ini.
5.
Teman satu Tim (Nelwan Topan dan Reza Septiana) Terimakasih atas kekompakannya, hingga selesainya Tugas Akhir ini
6.
Staff serta Teknisi (Bu Amalia, Pak Asep, Pak Selly, Pak Ade) yang selalu membantu, hingga selesainya Tugas Akhir ini.
7.
Semua teman-teman sejurusan angkatan 2009 yang tidak bisa disebutkan satu per satu atas solidaritasnya serta dukungan dari angkatan ’07, ’08, ’10, ’11. “Solidarity Forever for the Greatest Aerospace, AERO! AERO! AERO!”.
8.
Semua teman-teman POLBAN angkatan 2009 yang tidak bisa disebutkan satu per satu, “Sampai Jumpa di Puncak Kesuksesan!”.
9.
Kepada Semua pihak yang telah berjasa besar dan teah membantu sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
vi
Terimakasih dan bakti yang tak terhingga penulis haturkan kepada Ibunda Ir. Lies Banowati, MT dan Ayahanda Ir. Tridjoko Prihanto S. Atas segala jerih
payahnya dan selalu mendukung serta senantiasa melimpahi penulis dengan do’a do’anya serta terimakasih untuk adikku Diany Adlina Fadilah atas dukungan,
pengertian dan do’anya. Penulis menyadari akan masih banyaknya kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis mohon saran dan kritik yang membangun agar dapat
menjadi lebih baik lagi selanjutnya. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkannya.
Bandung,
Juli 2012
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ........................................................................................................ i UCAPAN TERIMAKASIH .............................................................................................. vi DAFTAR ISI................................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xi
ABSTRAKSI .................................................................................................................. xiv ABSTRACT ..................................................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 1.1.1
Latar Belakang UAV ......................................................................... 2
1.2.1
Unmanned Aerial Vehicle dari masa ke masa ................................... 3
1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 7 1.3 Tujuan .......................................................................................................... 7 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah .......................................................... 8 1.5 Metodologi ................................................................................................... 8 1.6 Sistematika Penulisan................................................................................... 9 BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................... 10 2.1 Teori Komunikasi....................................................................................... 10 2.2 Teori Kesetimbangan ................................................................................. 11 2.3 Jenis Rotary Wing ...................................................................................... 12 2.4 Pengertian UAV ......................................................................................... 15 2.5 Alternatif Engine yang digunakan ............................................................. 16 2.6 Dasar Teori Sistem Kendali ....................................................................... 17
viii
2.6.1 Transmitter (Pemancar)...................................................................... 19
2.6.2 Receiver (Penerima) ........................................................................... 21 2.6.3 Servo (Aktuator) ................................................................................. 22 2.6.4 ESC (Electronic Speed Controller) .................................................... 24 2.6.5 Battery (Suplai Tenaga) ..................................................................... 25
2.6.6 Kamera ............................................................................................... 27
2.6.7 Remote (Radio Control) ..................................................................... 28
III PERANCANGAN HELIKOPTER BASTER B-3119 ........................... 31 BAB
3.1 Helikopter Pembanding.............................................................................. 32 3.2 Design Requirement and Objectives .......................................................... 34 3.3 Penentuan Jenis dan Persyaratan Sistem .................................................... 34 3.4 Komponen Sistem Propulsi ........................................................................ 35 3.4.1 Motor Listrik (Brushless) ................................................................... 36 3.4.2 Propeller ............................................................................................. 37 3.4.3 ESC (Electronic Speed Controller) .................................................... 38 3.5 Komponen Sistem Kendali ........................................................................ 38 3.5.1 Radio Control ..................................................................................... 39 3.5.2 Receiver .............................................................................................. 40 3.5.3 Motor Servo ........................................................................................ 41 3.6 Komponen Surveillance ............................................................................. 41 3.7 Peralatan isi ulang (Recharger).................................................................. 44 3.7.1 Baterai Lithium Polymer .................................................................... 45 3.8 Metode Pengujian / Pengambilan Data ...................................................... 46 3.8.1 Pengujian Jarak Kendali ..................................................................... 46 3.8.2 Pengujian Durasi Terbang .................................................................. 46 3.8.3 Uji Terbang ........................................................................................ 47
ix
3.9 Masalah yang dihadapi............................................................................... 47
3.9.1 Putaran Rotor yang searah.................................................................. 47 3.9.2 Kamera ............................................................................................... 48 3.9.3 Merekam dan menyimpan video ........................................................ 48 3.9.4 Deformasi Pada Frame ....................................................................... 49
3.9.5 Helikopter Tidak Stabil ...................................................................... 49
BAB IV PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................. 50
4.1 Proses dan Instalasi Komponen ................................................................. 50
4.2 Proses Pemasangan Servo .......................................................................... 51 4.3 Penggantian Frame ..................................................................................... 53 4.4 Proses Pemasangan Motor dan ESC .......................................................... 53 4.5 Perhitungan Teoritis Baterai ...................................................................... 55 4.6 Pengujian Range......................................................................................... 56 4.6.1 Jangkauan Radio ................................................................................. 56 4.6.2 Jangkauan Kamera ............................................................................. 57 4.7 Proses dan Hasil Terbang Perdana ............................................................. 59 4.7.1 Tujuan Terbang Perdana .................................................................... 59 4.7.2 Persiapan Sebelum Penerbangan ........................................................ 59 4.7.3 Langkah Menyalakan Pesawat ........................................................... 60 4.7.4
Terbang Perdana dan Hasil .............................................................. 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 63 5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 63 5.2 Saran.......................................................................................................... 64 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 65 LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Skema Kontrol Helikopter ........................................................................ 2
Gambar 1. 2 Archibald Low.......................................................................................... 3
Gambar 1.3 Seri Firebee ............................................................................................... 4
Gambar 1.4 Navy JD-1 sedang membawa Firebee (oranye) ........................................ 4
Gambar 1.5 Predator UAV ............................................................................................ 5 Gambar 1.6 Xianglong UAV ........................................................................................ 5 Gambar 1.7 Yamaha RMAX......................................................................................... 6 Gambar 1.8 Silver Fox UAV ........................................................................................ 6 Gambar 1. 9 Sikorsky Cypher UAV ............................................................................. 6
Gambar 2.1 Ilustrasi Komunikasi ............................................................................... 10 Gambar 2.2 Model Shannon dan Weaver ................................................................... 12 Gambar 2. 3 Helikopter Single Rotor ......................................................................... 14 Gambar 2. 4 Helikopter Rotor Tandem....................................................................... 14 Gambar 2. 5 Helikopter Coaxial ................................................................................. 15 Gambar 2. 6 Pesawat Tiltrotor .................................................................................... 17 Gambar 2.7 Motor Letup............................................................................................. 18 Gambar 2.8 Motor Brushless ...................................................................................... 19 Gambar 2. 9 rangkaian pemasangan transmitter dan receiver.................................... 20 Gambar 2.10 Radio, receiver, servo, baterai............................................................... 21 Gambar 2.11 Transmitter ............................................................................................ 21
xi
Gambar 2.12 Radio Control ........................................................................................ 22 Gambar 2.13 Receiver ................................................................................................. 23
Gambar 2. 14 Komponen Servo .................................................................................. 25
Gambar 2. 15 Pulsa yang diberikan pada servo .......................................................... 26 Gambar 2.16 ESC (Electronic Speed Controller) ....................................................... 27 Gambar 2.17 Baterai ................................................................................................... 28
Gambar 2.18 Baterai Li-Po ......................................................................................... 29
Gambar 2.19 Transmitter dan Kamera........................................................................ 30 Gambar 2.20 Bentuk Perkembangan Radio ................................................................ 31
Gambar 3. 1Proses Pengerjaan Tugas Akhir............................................................... 33 Gambar 3. 2 Kamov Ka-137 ....................................................................................... 35 Gambar 3. 3 Airscooter Coaxial Rotor UAV.............................................................. 35 Gambar 3. 4 CoaX™ eYe Skybotix ............................................................................. 36 Gambar 3. 5 Motor Listrik Brushless .......................................................................... 38 Gambar 3. 6 Perbandingan Motor Brushless dan Brush ............................................. 39 Gambar 3. 7 Propeller ................................................................................................. 40 Gambar 3. 8 Baterai Li-PO ......................................................................................... 40 Gambar 3. 9 Electronic Speed Controller ................................................................... 41 Gambar 3. 10 Radio Control ....................................................................................... 42 Gambar 3. 11 Receiver ................................................................................................ 43 Gambar 3. 12 Servo ..................................................................................................... 44 Gambar 3. 13 Komponen Surveillance ....................................................................... 45 Gambar 3. 14 kamera dan receiver ............................................................................. 46 Gambar 3. 15 Li-PO Charger ...................................................................................... 47 xii
Gambar 4. 1 Peralatan yang diperlukan ...................................................................... 53 Gambar 4. 2 Pemasangan Servo .................................................................................. 54
Gambar 4. 3 Frame Alumunium yang terdeformasi ................................................... 55
Gambar 4. 4 Frame Pengganti ..................................................................................... 55 Gambar 4. 5 Diagram instalasi Motor ......................................................................... 56 Gambar 4. 6 CD Driver Easy Cap ............................................................................... 58
Gambar 4. 7 Cara Pemasangan USB DVR ................................................................. 58 Gambar 4. 8 Tampilan Kamera pada ULead .............................................................. 59 Gambar 4. 9 Tampilan Kamera pada MultiViewer ..................................................... 59 Gambar 4. 10 menegecek baterai kamera ................................................................... 61 Gambar 4. 11 sinyal lampu receiver ........................................................................... 61 Gambar 4. 12 tanpa memegang kendali remote .......................................................... 62 Gambar 4. 13 Uji terbang ............................................................................................ 63 Gambar 4. 14 BASTER B-3119.................................................................................. 63
xiii
ABSTRAKSI
jarak jauh, UAV dengan segala keunggulannya menjadi solusi untuk berbagai misi surveillance maupun reconnaissance. Mini
UAV adalah pesawat tanpa awak yang dapat dikontrol dari
UAV adalah salah satu jenis UAV yang memiliki kemampuan
terbang rendah dan mampu terbang dengan jangkauan cukup jauh,
di Indonesia sendiri penelitian UAV masih dikembangkan. Berdasarkan ulasan di atas penulis mencoba untuk merancang Mini UAV BASTER B-3119 dengan bentuk helikopter yang berukuran kecil. Dalam Tugas Akhir ini penulis membahas tentang sistem kendali. Mini UAV BASTER B-3119 di modifikasi dengan menggunakan
motor
brushless
yang
sebelumnya
hanya
menggunakan motor brush, kemudian dikontrol oleh Electronic Speed Controller dengan baterai sebagai suplai tenaga, sebagai sistem kendali nya menggunakan radio kontrol dan receiver dengan motor servo sebagai bidang kendali. Untuk sistem survei menggunakan kamera wireless yang terlebih dahulu di buffer ke perangkat lain seperti laptop, TV ataupun LCD. Laptop di ground menggunakan software dari USB DVR. Mini UAV BASTER B-3119 menggunakan helikopter coaxial dan berbentuk bundar seperti bola atau bakso. Desain ini kompak, ringan serta tidak memerlukan banyak tempat untuk dapat beroperasi serta aman. Hasil yang diharapkan adalah pesawat dapat terbang, berfungsi dan mengambil video selama penerbangan. Kata kunci : UAV, Sistem Kendali
xiv
ABSTRACT
remotely, with all its advantages UAV to be the solution for a variety of surveillance and reconnaissance missions. Mini UAV is
UAV is an unmanned aircraft that can be controlled
one type of UAV that has the ability to fly low and are able to fly
with a long reach, in Indonesia's own research UAV was
developed. Based on the above review authors tried to design the Mini UAV BASTER B-3119 to form a small helicopter. In this Final author discusses the control system. Mini UAV BASTER B-3119 modified with brushless motors that were previously only use the motor brush, then controlled by the Electronic Speed Controller to the battery as power supply, as its control system using a radio control and the receiver with a servo motors as surface control. For the survey system using a wireless camera that was firstly buffered to other devices such as laptop, TV or LCD. Laptops in the ground using the software from a USB DVR. Mini UAV BASTER B-3119 using a coaxial helicopter and round like a ball or meatball. The design is compact, lightweight and does not require a lot of places to be able to operate and safe. The expected result is a plane can fly, serve and take a video during the flight. Keywords : UAV, System Control
xv
