UNIVERSITAS DIPONEGORO
PERANCANGAN ROKET KENDALI SISTEM RECORDER DATA DENGAN USER INTERFACE PROCESSING
TUGAS AKHIR
DIMAS WILDAN WIBOWO 21050113060044
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN SEMARANG SEPTEMBER 2016
i
UNIVERSITAS DIPONEGORO
PERANCANGAN ROKET KENDALI SISTEM RECORDER DATA DENGAN USER INTERFACE PROCESSING
TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
DIMAS WILDAN WIBOWO 21050113060044
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN SEMARANG SEPTEMBER 2016
ii
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
: Dimas Wildan Wibowo
NIM
: 21050113060044
Tanda Tangan : Tanggal
iv
:
v
vi
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai civitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
: Dimas Wildan Wibowo
NIM
: 21050113060044
Program Studi
: PSD III Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Jenis Karya
: Tugas Akhir
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Nonekslusif (Non-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : Perancangan Roket Kendali Sistem Recorder Data dengan User Interface Processing. Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/ Nonekslusif ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalih media/ formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan mempublikasikan 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
: Semarang
Pada Tanggal : Yang menyatakan,
Dimas Wildan Wibowo NIM. 21050113060044 vii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO ■ “Semua orang itu jenius. Tapi jika kamu menilai seekor ikan dengan kemampuannya memanjat pohon akan membuat semua yang hidup percaya bahwa ikan itu bodoh”. (Albert Einstein) ■ “Yang bernilai dari sebuah eksperimen percobaan itu adalah kualitasnya, bukan jumlahnya”. (Isaac Newton) ■ “ Jangan membanding-bandingkan dirimu dengan semua orang di dunia ini. Jika kau melakukannya, itu sama saja dengan menghina dirimu sendiri”. (Bill Gates)
PERSEMBAHAN Laporan ini dipersembahkan kepada : 1. Allah SWT yang selalu memberikan rahmat dan hidayah-Nya. 2. Nabi Muhammad SAW serta pengikutnya atas sauri teladannya. 3. Orangtua dan keluarga yang selalu menyayangi, memberikan doa restu serta dukungannya selama ini. 4. Bapak Drs. Wiji Mangestiyono, M.T 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
sumbangan pemikiran dalam menyelesaikan Tugas Akhir kami. viii
serta
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 Sistem Recorder Data dengan User Interface Processing” ini dengan baik dan lancer. 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. Bapak Ir. H. Zainal Abidin, M.S selaku Ketua Program Diploma Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang. 2.
Bapak Bambang Setyoko, S.T, M.Eng selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
3. Bapak Drs. Wiji Mangestiyono, M.T selaku Dosen Pembi,bing kami yang telah banyak memberikan arahan dan dorongan kepada kami atas terselesaikannya tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Sutomo, M.Si selaku dosen wali angkatan 2013 kelas B. 5. Bapak dan Ibu dosen Tim Penguji Tugas Akhir.
ix
6. Segenap staff pengajar pada Program Studi Diploma III Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang yang telah banyak memberikan arahan. 7. Orangtua dan keluarga besar yang telah memberikan dukungan moril dan materiil sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik. 8. Teman-teman solidarity forever terutama angkatan 2013, juga kakak dan adik angkatan yang turut membantu jalannya penyusunan laporan Tugas Akhir ini. 9. 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 kata sempurna, untuk itu penulis menghargai kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan dari laporan ini. Akhirnya penulis berharap laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Semarang, 20 September 2016
Penulis
x
PERANCANGAN ROKET KENDALI SISTEM RECORDER DATA DENGAN USER INTERFACE PROCESSING
ABSTRAK Roket merupakan wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket terhadap keluarnya secara cepat bahan fluida dari keluaran roket. Pengembangan teknologi roket di Indonesia bisa digunakan untuk menunjang perkembangan teknologi makro seperti telekomunikasi, transportasi, klimatologi, penginderaan jauh bahkan pertahanan dan keamanan negara. Dalam perencanaan roket kendali ini bertujuan untuk mendesain dan merencanakan body roket dengan memperhitungkan distribusi muatan yang dibawa oleh roket, titik berat vertikal maupun horizontalnya, kemungkinan hambatan-hambatan yang dialami selama proses uji coba peluncuran, memperhitungkan daya motor yang cocok digunakan, dan analisa kinematika yang berupa lintasan parabola. Metode yang digunakan adalah studi pustaka, desktop research, eksperimental dan uji coba lapangan. Daya motor yang digunakan yaitu 780 Watt dengan perhitungan hambatan udara dan massa sebesar 220,776 Watt. Pengambilan data dilakukan pada uji coba tanggal 30 Agustus 2016 pukul 10.00 – 13.00 WIB dengan temperatur udara ± 320 C, kecepatan angin 2,5 m/s – 7,5 m/s dan sudut pelontaran 700. Hasil uji coba peluncuran pada record data di sensor accelerometer menunjukkan grafik parabola dengan kecepatan awal 20 m/s hingga kecepatan puncak 78 m/s pada distribusi kecepatan tiap satuan waktu (detik) dan distribusi percepatan dengan percepatan awal 0,5 m/s2 hingga percepatan puncak 5 m/s2 tiap satuan waktu (detik). Untuk grafik lintasan tempuh horizontal terhadap waktu mengalami kenaikan tiap detiknya dan pada lintasan tempuh vertikal membentuk lintasan parabola. Dengan demikian, dalam perancangan pembuatan roket kendali perlu diperhitungkan titik berat, kemungkinan hambatan-hambatan yang terjadi untuk memperhitungkan daya motor yang dibutuhkan serta kondisi tempat percobaan. Kata kunci : Roket, Hambatan, Daya, Kecepatan, Percepatan
xi
GUIDED MISSILE SYSTEM PROJECT RECORD DATA INTERFACE SYSTEM PROCESSING
ABSTRACT A rocket is a spacecraft, guided missiles, or air transportation which had gotten power from a rocket reaction againts discharge rapidly fluid materials from the rocket output. Developing rocket technology at Indonesia can be used to support the development of rocket technology as Telecommunication, Transportation, Climatology, Remote viewing even Country Deffense and Security. At this guiden missile project intended for design and body rocket planning with a calculation to distribute a capacity which can be brought by a rocket, the vertical and horziontal emphasis, the probability of a problems which is taken while processing a TestLaunch, calculating an engine power which is suitable to use, and kinematic analysis which is formed as a parabolic track. The methods which is used are literature review, desktop research, experimental and field trials. Engine power which is used are 780 Watt with calculating an air resistance and a mass of 220,776 Watt. Collecting data was done in test on 30 August 2010 at 10.00 – 13.00 WIB with air temperature ± 320 C, wind velocity 2,5 m/s – 7,5 m/s and angle shooting 700. The testlaunch result based on record data at accelerometer censor show parabolic graphic with an initial velocity 20 m/s up to 78 m/s maximum speed on the velocity distribution each time (seconds) and acceleration distribute with an initial acceleration 0,5 m/s2 up to 5 m/s maximum acceleration each time (seconds). For a horizontal track mileage chart againts time have increased each seconds and on the vertical travel path formed a parabolic track. Therefore, on the guided missile construction design need to be calculated its center emphasis, obstacles possibility which is happened to calculate an engine power which is required along with the condition of experimental place. Keywords : Rocket, Resistance, Power, Velocity, Acceleration
xii
DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL…………………………………………………….………….i HALAMAN JUDUL…………………………………………………………….……ii HALAMAN PERSETUJUAN……………………………………………………….iii HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS………...…………………………..iv SURAT TUGAS PROYEK AKHIR …………………………………………………v HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………………..vi HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI…………...………...vii MOTTO DAN PERSEMBAHAN……………………...…………………………..viii KATA PENGANTAR………………………………………………………………..ix ABSTRAK…………………………………….………………………………………xi ABSTRACT………………………………………………..…………………………xii DAFTAR ISI………………………………………………………………………..xiii DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………..xvi BAB I PENDAHULUAN……………………………………………………………..1 1.1
Latar Belakang………………………………………………………………...1
1.2
Perumusan Masalah…………………………………………………………...3
1.3 Batasan Masalah…………………...……………………………………………..3 1.4
Tujuan Pembuatan Tugas Akhir………………...…………………………….4
1.5
Manfaat Tugas Akhir………………………………………………………….5
1.6
Sistematika Laporan…………………………...……………………………...6
xiii
BAB II TINJAUAN PUSTAKA…………………...………………………………....7 2.1 Keadaan Udara…………………………………………………………………….7 2.1.1 Data Parameter Cuaca Semarang…………………...…………………………...7 2.2 MOMENTUM…………………………………………………………………….9 2.3 Hukum Newton II dan III…………………………..……………………………10 2.4 Impuls……………………………………………………………………………12 2.5 Hukum Kekekalan Momentum…………………………………………………..13 2.6 Energi Kinetis……………………………………...…………………………….14 2.7 Gerak Parabola…………………………………………………………………...15 2.8 Aerodinamik Angkat (lift) …………………...………………………………….18 2.9 Perhitungan Daya Motor Roket…………...……………………………………..19 2.10 Mekanisme Kontrol……………...……………………………………………..21 2.10.1 Mekanisme Motor Servo…………………………...……………………...21 2.10.2 Mekanisme Motor EDF……………………...………………………...….24 2.11 Mikrokontroller ATMega 8535………………………...………………………25 2.12 Sensor Percepatan (Accelerometer) ……………………………………………27 2.13 Servo……………………………………………………………………………29 2.14 EDF (Electric Ducted Fan) ………………………………..…………………..30 BAB III METODOLOGI TUGAS AKHIR………………………...……………….32 3.1 Bahan dan Alat…………………………...……………………………………...32 3.1.1 Bahan…………………...…………………………………………………..32 3.1.2 Alat………………………………………………………………………….42 3.2 Desain Perancangan Roket………………………………………………………46 xiv
3.2.1 Desain Perancangan Body Roket……………………………………..…….46 3.2.2 Desain Pelontar Roket……………………………………………………....54 3.3 Proses Pembuatan……………………………...………………………………...57 3.3.1 Pembuatan Body Roket………………………………...…………………...57 3.3.2 Pembuatan Pelontar………………………………………………...……….60 3.3.3 Pemasangan Komponen-Komponen Roket…………………...……………61 3.3.4 Penyetelan Remote Control…………………………………………………62 3.3.5 Penyetelan Display Software Sensor Accelerometer……………………….64 3.4 Metode Pengambilan Data……………………………………………………….66 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………………….68 4.1 Distribusi Kecepatan……………………………………………………………..68 4.2 Distribusi Percepatan……………………...……………………………………..70 4.3 Distribusi Lintasan Tempuh Horizontal……………………...………………….72 4.4 Distribusi Lintasan Tempuh Vertikal………………………...………………….73 BAB V PENUTUP………………...………………………………………………...75 5.1 Kesimpulan………………………………………………………………………75 5.2 Saran……………………………………………………………………………..76 DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………..77
xv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Grafik Suhu Udara Kota Semarang Bulan Februari 2016........... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.2 Grafik Tekanan Udara Kota Semarang Bulan Februari 2016 ..... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.3 Gerak Parabola ..................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.4 Gaya Aerodinamis Blade Edf Ketika Dilalui Aliran Udara ........ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.5 Skema Mekanisme Kontrol RoketERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED. Gambar 2.6 Pengaturan Sinyal Modulasi Motor ServoERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.7 Komponen Motor Servo ....... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.8 Skema Mekanisme Kontrol Motor ServoERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.9 Skema Mekanisme Kontrol Motor EdfERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.10 Modul Accelerometer ........ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.11 Arsitektur Perangkat Keras Atmega 8535ERROR!
BOOKMARK
NOT DEFINED. Gambar 2.12 Teknik Pwm Untuk Mengatur Sudut Motor Servo ................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
xvi
Gambar 2.13 Pin Out Kabel Motor Servo ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.14 Arah Aliran Pada Edf ......... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 2.15 Komponen Edf ................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.1 Styrofoam ............................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.2 Triplek .................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.3 Pipa Pvc ................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.4 Scotlite .................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.5 Baut Dan Mur ....................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.6 Motor Servo.......................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.7 Sensor Accelerometer ........... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.8 Pegas Tekan.......................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.9 Motor Edf ............................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.10 Remote Control .................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.11 Baterai Li-Po 2300 Mah ..... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.12 Powerbank 5000 Mah ........ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.13 Tang Jepit ........................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.14 Cutter .................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.15 Pemotong Styrofoam ListrikERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED. Gambar 3.16 Obeng Jam Tangan ............. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.17 Gergaji Pipa ........................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.18 Penggaris ............................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.19 Gerinda Tangan .................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. xvii
Gambar 3.20 Desain Body Roket Dalam Satuan Cm : (A) Rangka Roket, (B) Body Roket Dan Penempatan Komponen-Komponennya (Autocad 2007) ............................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.21 Posisi Titik Berat ................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.22 Gerak Parabola Roket......... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.23 Drag Force Yang Terjadi ... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.24 Desain Pelontar: A.Tampak Depan, B.Tampak Samping (Dalam Satuan Cm) ..................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.25 Skema Pembuatan Body RoketERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED. Gambar 3.26 Hasil Pembuatan Body RoketERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED. Gambar 3.27 Skema Pembuatan Pelontar RoketERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED. Gambar 3.28 Skema Pemasangan Komponen-Komponen Roket................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.29 Skema Penyetelan Channel ReceiverERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.30 Penyetelan Remote Control ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 3.31 Keterangan Komponen-Komponen SensorERROR!
BOOKMARK
NOT DEFINED. Gambar 3.32 Coding Yang Digunakan Dalam Pembacaan Sensor ................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. xviii
Gambar 3.33 Hasil Testing Sensor AccelerometerERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED. Gambar 4.1 Grafik Kecepatan Dalam Setiap Satuan Waktu (Detik) .............. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 4.2 Grafik Percepatan Dalam Setiap Satuan Waktu (Detik) ............. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 4.3 Grafik Lintasan Tempuh Horizontal Tiap Satuan Waktu (Detik)ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Gambar 4.4 Grafik Lintasan Tempuh Vertikal Tiap Satuan Waktu (Detik) ... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
xix
