Rancang Bangun Prototipe Kapal Tanpa Awak Menggunakan Mikrokontroler
Dosen Pembimbing:
Yoga Uta Nugraha
2210 039 025
Ainul Khakim
2210 039 026
Suwito, ST., MT.
Jurusan D3 Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Latar Belakang • •
•
Berdasarkan data KKP (Kementerian Kelautan dan Perikanan), jumlah kapal pengawas perikanan hanya sebanyak 25 kapal sedangkan kebutuhan idealnya adalah sebanyak 80 unit kapal pengawas. Dana yang dikeluarkan untuk biaya operasional BBM dan awak kapal selama 24 kali berlayar dalam satu tahun adalah Rp 1,7 milyar.
Berdasarkan database dari Komisi Nasional Keselamatan Transportasi (KNKT) menyebutkan bahwa 41% kecelakaan kapal disebabkan karena faktor human error dari awak kapal.
Permasalahan • • •
Banyaknya faktor kesalahan manusia dalam mengendalikan di atas kapal. Resiko kecelakaan dan biaya yang tinggi terhadap awak kapal. Diperlukan solusi untuk kontrol jarak jauh kapal tanpa awak sehingga dapat mengurangi resiko kecelakaan dan biaya awak kapal.
Relevansi Hasil yang diperoleh dari Tugas Akhir ini diharapkan dapat memberi manfaat, yakni menjadi referensi sistem kendali jarak jauh kapal tanpa awak yang dapat dikendalikan secara manual serta sistem monitoring pengawasan wilayah perairan
Batasan Masalah • • • • •
Kontroler yang digunakan akan diprogram pada mikrokontroler AT-Mega 16 dengan Xtal 12 MHz. Bahasa pemrograman yang digunakan pada mikrokontroler adalah bahasa C pada CodeVisionAVR. Software user interface pada PC menggunakan Delphi 7 Second Edition.
Perancangan rangkaian keseluruhan meliputi: rangkaian minimum system, LCD, driver motor, dan komunikasi wireless. Demo menggunakan prototipe kapal dengan 2 motor dan 1 PC. Gerak yang dikendalikan adalah gerak maju serta manuver kanan dan kiri.
Metodologi Studi Pustaka dan Survey Data Survey lapangan mengenai sistem kendali kapal Informasi komponen dan elektrik kapal Survey tempat uji coba kapal
Perencanaan dan Pembuatan Hardware
Perencanaan dan Pembuatan Software
Minimum System
Flow chart
Komunikasi wireless
User interface
Uji Coba dan Analisa Uji minimum system Uji wireless
Driver motor
Uji rudder
Prototipe kapal
Uji kecepatan Uji dengan rute Uji rute bebas
Xbee-Pro Receiver
LCD
Xbee-Pro Transmitter Motor Rudder
Mikrokontroler
PC
Driver Motor
Diagram Blok Fungsional
Motor Propeler
Perencanaan Elektrik dan Prototipe Kapal
Start
A
Inisialisasi ComPort
Mikrokontroler membaca data yang masuk
Pilih ComPort dan baud rate
Data diproses Mikrokontroler
ya tidak Connect
Masukkan input dari PC
Flow Chart User Interface
Data dikirim oleh transmitter
Data diterima oleh receiver
A
Motor bergerak
Mikrokontroler mengirim data feedback
Data diterima PC
Data ditampilkan pada user interface
End
Perencanaan User Interface
Uji Mikrokontroler + LCD
Active High
Active Low
Uji Komunikasi Wireless Data Dikirim
Data Diterima
Data Lepas
Persen
(meter)
(bytes)
(bytes)
(bytes)
Kesalahan
1
1
1000
1000
0
0.00%
2
2
1000
1000
0
:
:
:
:
:
:
:
:
:
19 20
(meter)
Data Dikirim (bytes)
Data Diterima (bytes)
Data Lepas (bytes)
Kesalahan
1
5
1000
1000
0
0.00%
0.00%
2
10
1000
1000
0
0.00%
:
:
:
:
:
3 :
15 :
1000 :
1000 :
0 :
0.00% :
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
19
1000
1000
0
0.00%
:
:
:
:
:
:
20
1000
1000
0
0.00%
15
75
1000
980
20
2.00%
16
80
1000
980
20
2.00%
17
85
1000
960
40
4.00%
18
90
1000
920
80
8.00%
19
95
1000
880
120
12.00%
20
100
1000
860
140
14.00%
Jarak No
Rata-rata persen kesalahan 0,00 % hingga jarak 20 meter
No
Jarak
Persen
Data mulai lepas pada jarak 75 meter dan rata-rata persen kesalahan 2,10 % hingga jarak 100 meter
Transmitter
Receiver
Uji User Interface
Tombol “W” ditekan
Tombol “D” ditekan
Tombol “A” ditekan
Uji Rudder
Sudut Rudder -30° 0° +30°
Sudut -30° Untuk belok kiri
Duty Cycle PWM Servo Saat Awal 6,5 % 7,5 % 8,5 %
Sudut 0° Untuk lurus
Duty Cycle PWM Servo Saat Pengujian 6,56 % 8,48 % 10,4 %
Persen Kesalahan 1.23% 13.17% 22.64%
Sudut +30° Untuk belok kanan
Uji Kecepatan Percobaan ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Waktu (detik) 7.5 7.2 8 6.7 7.4 7.7 6.9 7 7.1 7
Kecepatan (meter per detik) 0.667 0.694 0.625 0.746 0.676 0.649 0.725 0.714 0.704 0.714
Start
Duty cycle = 25,29 %
Jarak = 5 Meter
Kecepatan rata-rata = 0.691 m/s ≈ 0,7 m/s
Finish
Uji Manuver dan Turning dengan Rute 8
Uji Manuver dan Turning dengan Rute 0
Uji Manuver dan Turning Rute Bebas
Kesimpulan • • • • •
Untuk pengujian wireless dengan jarak indoor 1 sampai 20 Meter berhasil menerima data seluruhnya dengan baik. Untuk jarak oudoor 1 sampai 100 Meter masih terdapat rata-rata error sebesar 4,2% terhitung mulai dari jarak 75 Meter. Penggunaan duty cycle PWM pada propeler sebesar 25,29 % dengan tegangan sebesar 7,14 Volt. Pada jarak tempuh pengujian sejauh 5 Meter, kecepatan rata-rata prototipe kapal sebesar 0,7 m/s. Penggunaan rudder dengan duty cycle PWM 6,56 % untuk posisi -30°, duty cycle 8,48 % untuk posisi 0°, dan duty cycle 10,4 % untuk posisi +30°. Sistem kendali dilakukan melalui keyboard dengan tombol “W” untuk manuver maju, tombol “A” untuk turning ke kiri dan tombol “D” untuk turning ke kanan. Prototipe kapal tanpa awak dapat menempuh rute yang berbentuk angka 8 dan rute yang berbentuk angka 0 dengan baik. Serta handal dalam pengendalian dengan rute bebas.
Saran •
• •
Penggunaan antena eksternal sebaiknya ditambahkan untuk memperbaiki komunikasi wireless menggunakan XBee-Pro.
Pemodelan dan pemahaman tentang software Delphi akan membantu perancangan sistem kendali jarak jauh yang lebih baik dan interface yang user friendly. Untuk pengembangan alat ini, dapat digunakan perangkat tambahan berupa kompas dan GPS sebagai monitoring system prototipe kapal tanpa awak.
Terima Kasih
