UNIVERSITAS DIPONEGORO
Perancangan Roket Kendali Dan Sistim Transfer Data Dengan User Interface Menggunakan Visual C#
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
Disusun Oleh : 1. Raisqi Kun Hartadi S
(21050111060046)
2. Hafidz Ari Wahyunaeni
(21050111060063)
3. Tri Rinanto Mugiharjo
(21050111060066)
4. Sigit Aprilianto
(21050111060070)
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014
i
HALAMAN PERSETUJUAN
Telah disetujui Laporan Proyek Akhir mahasiswa Program Studi Diploma III Teknik Mesin yang disusun oleh :
Nama
: 1. Raisqi Kun Hartadi S (21050111060046) 2. Hafidz Ari Wahyunaeni ( 21050111060063) 3. Tri Rinanto Mugiharjo (21050111060066) 4. Sigit Aprilianto (21050111060070)
Judul PA
: Perancangan Roket Kendali dan Sistim Transfer Data dengan User Interface Menggunakan Visual C#
Disetujui pada tanggal :
Semarang, DosenPembimbing
Bambang Setyoko, ST,M.Eng NIP 196809011 998 02 1 001
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini diajukan oleh NAMA
Program Studi Judul Tugas Akhir
: : 1. Raisqi Kun Hartadi (21050111060046) 2. Hafidz Ari Wahyunaeni ( 21050111060063) 3. Tri Rinanto Mugiharjo (21050111060066) 4. Sigit Aprilianto (21050111060070) : PSD III Teknik Mesin : Perancangan Roket Kendali dan Sistim Transfer Data dengan User Interface Menggunakan Visual C#
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
TIM PENGUJI
Pembimbing
: Bambang Setyoko, ST, M.Eng
(
)
Penguji
: Bambang Setyoko, ST, M.Eng
(
)
Penguji
: Drs. Wiji Mangestiyono, MT
(
)
Penguji
: Didik Ariwibowo, ST, MT
(
)
Semarang, Ketua PSDIII Teknik Mesin
Bambang Setyoko, ST, M.Eng NIP. 196809011998021001
iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
Nama : Raisqi Kun Hartadi S NIM : 21050111060046 Tanda Tangan : Tanggal :
Nama : Hafidz Ari NIM : 21050111060063 Tanda Tangan : Tanggal :
Nama : Tri Rinanto Mugiharjo NIM : 21050111060066 Tanda Tangan : Tanggal :
Nama : Sigit Aprilianto NIM : 21050111060070 Tanda Tangan : Tanggal :
iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai civitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
Program Studi Fakultas Jenis Karya
: 1. Raisqi Kun Hartadi (21050111060046) 2. Hafidz Ari Wahyunaeni (21050111060063) 3. Tri Rinanto Mugiharjo (21050111060066) 4. Sigit Aprilianto (21050111060070) : PSD III Teknik Mesin : Teknik : Tugas Akhir
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : Perancangan Roket Kendali Dan Sistim Transfer Data Dengan User Interface Menggunakan Visual C#. Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalih media/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Pada Tanggal
: Semarang :
Yang menyatakan
( Raisqi Kun Hartadi S )
( Hafidz Ari )
( Tri Rinanto Mugiharjo )
( Sigit Aprilianto )
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO “Tidak ada tindakan maka tidak ada sesuatu yang terjadi, melakukan tindakan maka keajaiban terjadi”. ( A.Enstein )
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah”. ( Thomas Alva Edison ) “Nilai dari seseorang ditentukan dari kebenarannya memikul tanggung jawab” ( Khalil Gibran )
PERSEMBAHAN Laporan ini dipersembahkan kepada:
1. Allah SWT yang selalu memberikan rahmat dan hidayahNya. 2. Nabi Muhammad SAW serta pengikutnya atas sauri teladannya. 3. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu menyayangi, memberikan doa restu serta dukungannya selama ini. 4. Bambang Setyoko, ST, M.Eng selaku Dosen pembimbing yang telah memberikan masukan-masukan yang sangat berguna serta ucapan terima kasih atas kesabarannya dalam membimbing kelompok Tugas Akhir kami sampai selesai. 5. Seluruh Staff PSD III Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang yang telah membantu dan memberikan pembelajaran. 6. Teman-teman sekelompok, terima kasih atas kekompakannya serta sumbangan pemikiran dalam menyelesaikan Tugas Akhir kami.
vi
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah – Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan Roket Kendali Dan Sistim Transfer Data Dengan
User Interface
Menggunakan Visual C#” ini dengan baik dan lancar. Laporan Tugas Akhir ini disusun dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Penulis banyak mendapat saran, bimbingan, serta bantuan dari berbagai pihak selama menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih khususnya kepada: 1. Ir. H. Zainal Abidin, MS selaku Ketua Program Diploma III Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang. 2.
Bambang Setyoko, ST, M.Eng selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro sekaligus Dosen Pembimbing kami yang telah banyak memberikan arahan dan dorongan kepada kami atas terselesainya tugas akhir ini.
3.
Ir Rahmat, selaku dosen wali angkatan 2011 kelas B.
4.
Bapak dan Ibu Dosen Tim Penguji Tugas Akhir.
5.
Segenap staf pengajar pada Program Studi Diploma III Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang yang telah banyak memberikan arahan.
6.
Bapak, Ibu, dan Adikku yang telah memberikan dukungan moril dan materil sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik.
vii
7.
Teman-teman solidarity forever terutama angkatan 2011, juga kakak dan adik angkatan yang turut membantu jalannya penyusunan laporan Tugas Akhir ini.
8.
Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini hingga selesai, yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu
penulis sangat menghargai kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan dari laporan ini. Akhirnya penulis berharap laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca.
Semarang,
Penulis
viii
ABSTRAK
Pada tugas akhir ini dilakukan perancangan dan pembuatan roket EDF yang bertujuan untuk pengambilan sebuah data (roll, pitch, dan yaw) dengan sistem pendeteksi rotasi menggunakan gyroscope berbasis mikrokontroler MultiWii PRO 3329 untuk mendeteksi sudut rotasi dari ketiga poros putar. Data berupa sudut diperoleh dari hasil integral terhadap keluaran gyroscope yang berupa sinyal kecepatan sudut. Sensor gyroscope memiliki kelebihan yaitu sensor ini tidak bersentuhan langsung secara fisik dengan lingkungan sekitar sehingga sangat cocok digunakan pada benda yang bergerak bebas. Dari hasil penyelesaian tugas akhir yaitu perancangan roket kendali dan sistem data dengan user interface menggunakan visual C#, maka dapat kami simpulkan beberapa hal antara lain: perlu adanya sistem transfer data untuk mengendalikan sikap roket dan mekanisme peluncuran roket kendali pada saat roket di luncurkan , Adapun hasil data yang di dapat sebagai berikut : sikap roket pitch -80.99° roll -44.22° yaw 189.98°, Daya dorong motor listrik 310W @ 11.1V (3S) / 696W @ 15V (4S0, putaran motor listrik 2200 rpm/v . Kata kunci : Roket EDF, Sistem Telemetri, Roll Pitch Yaw.
ix
ABSTRACT
In this final project to design and manufacture EDF rocket aimed to capture the data (roll, pitch, and yaw) with a detection system using gyroscope-based rotation MultiWii PRO 3329 microcontroller to detect the angle of rotation of the third rotary shaft. The data obtained from the corner in the form of an integral of the gyroscope output signal in the form of angular velocity. Gyroscope sensor has the advantages of this sensor is not in direct contact with the physical environment so it is suitable for use in freely moving object. From the result of the completion of the final project is the design of rocket control and data system with a user interface using visual C#, then we can conclude several things, among others: the need for a system of data transfer for attitude control rocket and mechanisms rocket launch control at the time of the rocket launch, The results the data can be as follows: -80.99 ° pitch attitude rocket roll 189.98 ° -44.22 ° yaw, thrust electric motor 310W @ 11.1V (3S) / 696W @ 15V (4S0, electric motor rotation 2200 rpm / v. Key Words : EDF Rocket, Telemetry System, Roll Pitch Yaw.
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ii HALAMAN PENGESAHAN..................................................................................iii HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ...................................................iv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................v MOTTO DAN PERSEMBAHAN ..........................................................................vi KATA PENGANTAR..............................................................................................vii ABSTRAK ................................................................................................................ix DAFTAR ISI.............................................................................................................xi DAFTAR GAMBAR / GRAFIK.............................................................................xiv DAFTAR TABEL ....................................................................................................xvi BAB I PENDAHULUAN.........................................................................................1 1.1. Latar Belakang .......................................................................................1 1.2. Perumusan Masalah ................................................................................2 1.3. Pemecahan Masalah ................................................................................2 1.4. Batasan Masalah .....................................................................................2 1.5. Tujuan Pembuatan Tugas Akhir ............................................................3 1.6. Manfaat Tugas Akhir ..............................................................................3 1.7. Sistematika Laporan ...............................................................................4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................6 2.1. Momentum ..............................................................................................6 2.2. Impuls .....................................................................................................6 2.3. Hukum Newton III ................................................................................7
xi
2.4.Hukum Kekekalan Momentum ..............................................................8 2.5. Mikrokontroller ATMega8535 ...............................................................9 2.5.1. Keluarga AVR ..............................................................................9 2.5.2. Sensor Percepatan (Accelerometer) .............................................11 2.6. RF Data Transceiver ...............................................................................12 2.7. Aktuator ..................................................................................................16 2.8. Servo .......................................................................................................16 2.9. EDF (Electric Ducted Fan).....................................................................18 BAB III METODOLOGI TUGAS AKHIR...........................................................19 3.1. Perancangan Desain Roket......................................................................19 3.2. Perancangan Desain Pelontar..................................................................19 3.3. Perancangan Desain Parasut ...................................................................21 3.4. Sistem Transmitter dan Sistem Receiver ................................................22 3.5. Regulator Tegangan ................................................................................24 3.6. Perancangan Software.............................................................................25 3.7. Perancangan User Interface ....................................................................28 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................30 4.1. Perancangan Perangkat Keras (Hardware).............................................30 4.2. Pengujian Perangkat Lunak (Software)...................................................31 4.3. Pengujian Sistem Data Telemetri............................................................31 4.4. Pengamatan Data Roll …………………………………………………32 4.5. Gaya Dorong …………………………………………………………..34 4.5.1
Gaya Pegas …………………………………………………35
4.5.2
Mesin EDF …………………..……………………………..36
4.6. Parasut ....................................................................................................37
xii
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ...............................................................................................39 5.2. Saran ..........................................................................................................40 DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................41 LAMPIRAN..............................................................................................................42
xiii
DAFTAR GAMBAR / GRAFIK
Gambar 2.1 Arsitektur perangkat keras ATmega 8535 .............................10 Gambar 2.2
Break out accelerometer MMA7260Q .................................. 12
Gambar 2.3
Modul USR-WIFI232-B RF Data Transceiver...................... 12
Gambar 2.4
Koneksi Pin USR-WIFI232-B ............................................... 14
Gambar 2.5
Dimensi USR-WIFI232-B ..................................................... 14
Gambar 2.6
Teknik PWM untuk mengatur sudut motor servo.................. 17
Gambar 2.7
Pin Out kabel Motor Servo .................................................... 17
Gambar 2.8
Desain proper pada EDF........................................................ 18
Gambar 3.1
Desain roket satuan mm......................................................... 19
Gambar 3.2
Pelontar Roket EDF ............................................................... 20
Gambar 3.3
Desain kaki penyangga pelontar roket ................................... 20
Gambar 3.4
Letak parasut didalam roket................................................... 21
Gambar 3.5
Desain parasut pada roket EDF.............................................. 21
Gambar 3.6
Alokasi pin untuk RF USR-WIFI232 pada mikrokontroller . 22
Gambar 3.7
Diagram blok plant receiver................................................... 24
Gambar 3.8
Rangkaian regulator tegangan 5 volt ..................................... 24
Gambar 3.9
CodeWizardAVR................................................................... 26
Gambar 3.10 Diagram State Software Utama ............................................. 27 Gambar 3.11 Tampilan User Interface ........................................................ 28 Gambar 4.1
Perencanaan Perangkat Keras di Roket EDF......................... 30
Gambar 4.2
Perencanaan Perangkat Lunak di Roket EDF ........................ 31
Gambar 4.3
Grafik Data Hasil Pengujian Dari Telemetri Roll.................. 34
Gambar 4.4
Gaya Pegas (pelontar) ............................................................ 35
Gambar 4.5
Mesin Pop Drive 28-36 2200kv............................................. 36 xiv
Gambar 4.6
Propeller ................................................................................ 37
Gambar 4.7
Desain dan Dimensi Parasut .................................................. 38
xv
DAFTAR TABEL Tabel
2.1
Spesifikasi USR-WIFI232-B ..........................................................13
Tabel
2.2
Penjelasan tiap pin ........................................................................ 15
Tabel
4.1
Hasil Pengujian Daya Jangkau Modul USR-WIFI232 2,4 GHz... 32
Tabel
4.2
Data Hasil Pengujian Dari Telemetri Roll .................................... 33
Tabel
4.3
Spesifikasi Mesin EDF ................................................................. 37
Tabel
4.4
Spesifikasi Parasut ........................................................................ 37
xvi
