PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA QUADCOPTER MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED CONTROL (ESC) LAPORAN AKHIR

Transkripsi

1 PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA QUADCOPTER MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED CONTROL (ESC) LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh: Antonius Handika Tamba POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014

2 PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA QUADCOPTER MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED CONTROL (ESC) LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh: Antonius Handika Tamba Pembimbing 1 Pembimbing 2 RD. Kusumanto, S.T.,M.M. Johansyah Al Rasyid, S.T.,M.Kom. NIP NIP Mengetahui, Ketua Jurusan Ketua Program Studi Ir. Ali Nurdin, M.T. Yudi Wijanarko,S.T.M.T NIP NIP ii

3 PERNYATAAN KEASLIAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama : Antonius Handika Tamba NIM : Program Studi : Teknik Elektronika Jurusan : Teknik Elektro Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat dengan judul PENGONTROLAN MOTOR BRUSHLESS PADA QUADCOPTER DENGAN MENGGUNAKAN ELECTRONIC SPEED CONTROL (ESC) adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali telah disebutkan sumbernya. Palembang, Juli 2014 Penulis Antonius Handika Tamba iii

4 MOTTO Kesuksesan Bukanlah Segalanya, Kegagalan Hanya Proses Semata, Berbuat Yang Terbaik Adalah Terutama KUPERSEMBAHKAN KEPADA : Kedua orang tuaku tercinta (Tariasi Tamba dan Rosmina Sinabariba). Saudara-saudaraku tersayang (Ananda Putra Tamba dan Bima Sakti Tamba). Dosen pembimbing yang terbaik (Pak R.D. Kusumanto dan Pak Johansyah Al Rasyid). Kekasihku (Romauli Panjaitan) yang selalu memberikan dukungan, kepercayaan dan doa. Teman-teman dan sahabatku Prodi Elektronika Polsri angkatan 2011 khususnya kelas 6 EB. iv

5 ANTONIUS HANDIKA TAMBA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA Motor Brushless pada quadcopter dikontrol oleh Electronic Speed Control (ESC). Receiver pada quadcopter menerima sinyal sebesar 2,4 GHz dari transmitter remote control untuk diolah oleh Flight Control. Flight Control mengirim sinyal Pulse Width Modulation (PWM) ke Electronic Speed Control (ESC) dan akan diteruskan ke motor Brushless. Motor brushless disini digunakan untuk menggerakkan baling-baling quadcopter sehingga quadcopter bisa terbang. Versetile Unit pada quadcopter merupakan power switching yang digunakan untuk memberikan tegangan ke Flight Control. Tegangan yang masuk ke electronic speed control (ESC) dari baterai lipo sebesar 7,4 14,8 volt (4 cell) dan kuat arus yang mengalir sebesar Ampere. Tegangan yang menjadi inputan motor brushless dikontrol oleh electronic speed control (ESC ) yang dibagi ke masing-masing motor brushless. Inputan 5000 mah = 5 Ampere, c yang berarti pada baterai mampu menghasilkan inputan sebesar ampere yang dibagi ke masing-masing sebesar 20 Ampere per masing-masing motor brushless. Kata kunci : Motor Brushless, Electronic Speed Control (ESC), Flight Control, Versetile Unit. v

6 ANTONIUS HANDIKA TAMBA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA Brushless motors on quadcopter controlled by the Electronic Speed Control (ESC). Receiver on quadcopter receive signals at 2.4 GHz remote control transmitter to be processed by the Flight Control. Flight Control sends a signal Pulse Width Modulation (PWM) to the Electronic Speed Control (ESC) and will be forwarded to the Brushless motor. Here brushless motors used to drive the propeller quadcopter that can fly. Versetile unit at a power switching that quadcopter used to provide voltage to Flight Control. Incoming voltage to the electronic speed control (ESC) of lipo battery for 7.4 to 14.8 volts (4 cell) and a strong current flowing at Amperes. Which becomes an input voltage brushless motor is controlled by an electronic speed control (ESC) are divided into each of brushless motors. Input 5000 mah = 5 Amperes, C which means the battery is capable of generating the input of amperes are divided into each of 20 Amperes per each brushless motor. Keywords: Quadcopter, Brushless Motor, Electronic Speed Control (ESC), Flight Control, Versetile Unit. vi

7 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kekuatan serta berkat rahmat dan berkat-nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan baik. Laporan akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III pada jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam penyelesaian Laporan ini penulis menyadari banyak masalah yang tidak dapat diselesaikan sendiri oleh penulis, berkat bantuan dari berbagai pihak maka segala permasalahan tersebut dapat diselesaikan dengan baik. Dengan selesainya Laporan akhir ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih atas bimbingan serta pengarahan yang telah diberikan oleh dosen pembimbing, RD. Kusumanto, S.T., M.M. selaku pembimbing I Johansyah Al Rasyid, S.T., M.Kom. selaku pembimbing II Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Sriwijaya, kepada : 1. Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M. Sebagai Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro. 4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika. 5. Seluruh Dosen, Instruktur dan Staf-staf pada Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. 6. Kedua orang tuaku dan saudara-saudaraku serta rekan-rekan sesama mahasiswa Teknik Elektronika dan semua pihak yang membantu vii

8 Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat kekurangan dan kekeliruan, baik mengenai isi maupun cara penulisan. Untuk itu penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Akhir kata penyusun mengharapkan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua dan semoga segala bantuan serta bimbingan yang penyusun dapatkan selama ini mendapat rahmat dan berkat dari Tuhan, Amin. Palembang, Juli 2014 Penulis viii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii PERNYATAAN KEASLIAN... iii HALAMAN PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan dan Manfaat Tujuan Manfaat Metodelogi Penulisan Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Quadcopter Frame F450Q Remote Control Flight Controller ARM Cortex 32-bit Spesifikasi Flight Controller Motor Brushless Baling-Baling Baterai Lithium Polimer (Li-Po) Electronic Speed Control (Kontrol kecepatan) Kontrol Keseimbangan Giroskop Accelerometer Kontrol Posisi Kompas Elektronik Global Positioning System (GPS) Kontrol PID (Proportional, Integral, Derivative) Kontrol Proportional Kontrol Integral Kontrol Derivative Sensor Kamera ix

10 BAB III RANCANG BANGUN ALAT 3.1 Tujuan Perancangan Blok Diagram Pemasangan ESC dan Motor Brushless BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Titik Pengukuran Langkah Pengujian Data Hasil Pengukuran Analisa Menghitung Nilai RPM BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pitch Roll Yaw Pada Quadcopter... 5 Gambar 2.2 Keadaan 4 Motor saat Pitch... 6 Gambar 2.3 Rangka Quadcopter... 7 Gambar 2.4 Remote Control JR Propo X Gambar 2.5 Bentuk Sinyal Radio Receiver dan Posisi Stik... 8 Gambar 2.6 Pin ARM Cortex 32-bit Gambar 2.7 Gambar Modul Flight Controller Gambar 2.8 Diagram Skema Motor Brushless Gambar 2.9 Karakterikstik Motor Brushless DC Gambar 2.10 Baling-baling 10 x 4,5 inch` Gambar 2.11 Li-Po Battery 5 Ampere Gambar 2.12 Aktif Ratio Gambar 2.13 Contoh bentuk fisik ESC Gambar 2.14 ESC Wiring Gambar 2.15 Pin Gyroscope Gambar 2.16 Accelerometer dan Gyroscope Gambar 2.17 Kompas Elektronik Gambar 2.18 Modul GPS Gambar 2.19 Diagram Blok Sistem Kontrol PID Gambar 2.20 Mobius CAM` Gambar 3.1 Blok Diagram Quadcopter Gambar 3.2 Rancangan Awal Quadcopter Gambar 3.3 Quadcopter tampak dari samping Gambar 3.4 Frame tampak atas Gambar 3.5 Frame tampak samping Gambar 3.6 Wiring Flight Control Gambar 3.7 Keterangan Port pada Flight Control Gambar 3.8 Aturan Pemasangan Pin Receiver dan Flight Control Gambar 3.9 Electronic Speed Control Gambar 3.10 Posisi GPS berdasarkan sumbu X Y Z Gambar 3.11 Pemasangan Propelers pada Quadcopter Gambar 3.12 Baterai pada Armada Quadcopter Gambar 3.13 Baterai pada Remote Control Gambar 3.14 a) Camera dan Pengirim, b) Penerima Camera Gambar 3.15 Mobius Cam Gambar 3.16 Pin-pin Pemasangan Remote Control Gambar 3.17 Pin-pin Pemasangan pada Transmitter Gambar 3.18 Tampilan Remote Control Gambar 3.19 Tampilan Menu Transmitter Gambar 3.20 Pengaturan Transmitter Gambar 3.21 Tampilan awal Remote Control Gambar 3.22 Tampilan Menu Remote Control Gambar 3.23 Tampilan Channel 1 Channel 6 RC Gambar 3.24 Tampilan Channel 5 Channel 9 RC xi

12 Gambar 3.25 Costum Switch Mode Gambar 3.26 Menu Awal Gambar 3.27 Pemilihan Jenis Quadcopter Gambar 3.28 Pengaturan GPS dan Kompas Gambar 3.29 Pengaturan Remote Control Gambar 3.30 Gain Turning Gambar 3.31 Advanced Setting Gambar 3.32 F/S Setting Gambar 3.33 Pengaturan Jarak Maksimum Gambar 3.34 Gyro, Accelerometer dan Compass Gambar 4.1 Titik Pengukuran ESC Gambar 4.2 Pengukuran dengan Multitester Gambar 4.3 Arah Sumbu Koordinat xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Dinamika Gerak Quadcopter... 6 Tabel 2.2 Spesifikasi Frame F Tabel 2.3 Spesifikasi Flight Controller Tabel 2.4 Karakteristik Motor DC Brushless Tabel 2.5 Spesifikasi ESC Tabel 3.1 Daya Angkat Motor Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran Tegangan Motor Brushless pada Sudut Tabel 4.2 Data Hasil Pengukuran Tegangan Motor Brushless pada Sudut Tabel 4.3 Data Hasil Pengukuran Tegangan Motor Brushless pada Sudut Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Tegangan Motor Brushless pada Sudut Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Arus Motor Brushless pada Sudut Tabel 4.6 Data Hasil Pengukuran Arus Motor Brushless pada Sudut Tabel 4.7 Data Hasil Pengukuran Arus Motor Brushless pada Sudut Tabel 4.8 Data Hasil Pengukuran Arus Motor Brushless pada Sudut xiii