Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Diploma 3. oleh: NIM: NIM: NIM: NIM:

Transkripsi

1 Rancang Bangun Sistem Kontrol Overhead Crane Dikendalikan Menggunakan Remote Radio Control Dengan Frequency 433 MHz Berbasis Arduino Uno & Arduino Nano Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Diploma 3 oleh: MUHAMMAD FAHMI NURSEHA NIM: NIM: HENDRO AGUSTINUS NAIBAHO JHON PRANATA SEMBIRING BOY ROBIN SILALAHI NIM: NIM: PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014

2 ABSTRAK Pada Laporan Tugas Akhir ini penulis membuat aplikasi dari Arduino Nano dan Arduino Uno dengan judul Rancang Bangun Sistem Kontrol Overhead Crane Dikendalikan Menggunakan Remote Radio Control dengan Frequency 433 MHz Berbasis Arduino. Dalam laporan ini, penulis akan memaparkan bagaimana merancang dan membuat sistem control overhead crane yang dapat dikendalikan jarak jauh secara wireless (tanpa kabel) menggunakan remote radio control dengan transmitter ASK frequency 433 MHz sebagai pemancarnya. Sebagai input adalah push button dan joystick analog, dan sebagai otak dari sistem remote control adalah Arduino Nano. Pada sistem overhead crane menggunakan reciever ASK sebagai penerima. Sebagai output adalah motor DC, dan sebagai otak dari sistem overhead crane adalah Arduino Uno. Pada alat ini overhead crane menggunakan gripper (penjepit). Dengan kelebihan tersebut, sistem ini dapat bermanfaat sebagai solusi untuk mempermudah dan mempercepat dalam memindahkan barang. Kata kunci: Overhead Crane, Remote Radio Control, Arduino Nano, Arduino gripper. Uno,

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat dan hidayah-nya lah penulis menyelesaikan Tugas Akhir, serta menyelesaikan penulisan laporan ini. Laporan Tugas Akhir yang berjudul Rancang Bangun Sistem Kontrol Overhead Crane Dikendalikan Menggunakan Remote Radio Control Dengan Frequency 433 MHz Berbasis Arduino Uno & Arduino Nano. Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Akademik dan untuk menyelesaikan pendidikan Program Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Penulis banyak menghadapi masalah dan kesulitan, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak maka Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., sebagai Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi, S.T., M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Berman P. Panjaitan, S.T., M.T., sebagai Kepala Program Studi Elektronika Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Haris Amminudin, S.S.T., M.T., Sebagai Kepala Bengkel Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 5. Bapak Ir. Akhiruddin, M.T., Sebagai Kepala Laboratorium Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 6. Bapak Drs. Anwar, M.T., Sebagai Dosen Pembimbing Penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. 7. Seluruh Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.

4 8. Penghargaan rasa terima kasih yang tak terhingga penulis persembahkan kepada ayahanda dan ibunda tercinta, berkat doa dan pengorbanan yang tak ternilai yang telah mereka curahkan dan telah memberikan dukungan baik moril maupun material kepada penulis dalam menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Medan. 9. Seluruh teman-teman Program Studi Teknik Elektronika dan teman-teman seperjuangan angkatan 2011 Politeknik Negeri Medan. Penulis juga menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir masih banyak kekurangan yang perlu untuk disempurnakan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya dan berguna untuk masa yang akan datang. Medan, September 2014 Hormat kami, (Penulis)

5 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... ii iii iv v vii x xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB 1 PENDAHULUAN Latar belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah Metode Penelitian Sistematika Penulisan Laporan... 4 BAB 2 DASAR TEORI Arduino Uno Arduino Nano Atmega

6 2.4 Joystick Analog Receiver dan Transmitter Motor DC Driver Motor Power Supply ATX Software Arduino BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Spesifikasi Sistem Blok Diagram Perancangan Hardware Rangkaian Push Button Rangkaian Joystick Analog Rangkaian Arduino Nano Rangkaian Transmitter Rangkaian Receiver Rangkaian Arduino Uno Rangkaian Driver Motor Perancangan Program Perancangan Flowchart Remote Control Perancangan Flowchart Sistem Overhead Crane Tampilan Akhir dan Overhead Crane BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM... 41

7 4.1 Pengujian dan Analisis Hardware Pengujian dan Analisa Input Remote Control Pengujian Push Button Pengujian Joystick Analog Pengujian dan Analisa Output Sistem Overhead Crane Pengujian Driver Motor L Pengujian Motor DC Pengujian Jarak Jangkauan Transmitter dan Receiver Pengujian dan Analisis Software Pengujian Koneksi Komputer dengan papan Arduino Analisa Program Remote control Analisa Program Sistem Overhead Crane BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

8 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Bentuk Fisik Arduino Uno... 6 Gambar 2.2 Kabel USB Board Arduino Uno... 6 Gambar 2.3 Bentuk Fisik Arduino Nano Gambar 2.4 Pin-pin Pada Arduino Nano Gambar 2.5 Bentuk Fisik Mikrokontroler Atmega Gambar 2.6 Pin-pin Mikrokontroler Atmega328 (Arduino Uno) Gambar 2.7 Pin-pin Mikrokontroler Atmega328P (Arduino Nano) Gambar 2.8 Architecture Atmega Gambar 2.9 Bentuk Fisik Joystick Analog Gambar 2.10 Receiver dan Transmitter 433MHz Gambar 2.11 Bentuk Fisik Motor DC Gambar 2.12 Prinsip Kerja Motor DC Gambar 2.13 Konstruksi Motor DC Gambar 2.14 Bentuk Fisik IC L Gambar 2.15 Bentuk Fisik Power Supply ATX Gambar 2.16 Tampilan Sketch yang Sedang Diedit Gambar 3.1 Blok Diagram Remote Control Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Overhead Crane Gambar 3.3 Rangkaian Push Button Gambar 3.4 Rangkaian Joystick Analog Gambar 3.5 Rangkaian Arduino Nano... 32

9 Gambar 3.6 Rangkaian Transmitter Gambar 3.7 Rangkaian Receiver Gambar 3.8 Rangkaian Arduino Uno Gambar 3.9 Rangkaian Driver Motor L Gambar 3.10 Flowchart Remote Control Crane Gambar 3.11 Flowchart Sistem Control Overhead Gambar 3.12 Tampilan Akhir Simulasi Overhead Crane Tampak Depan Gambar 3.13 Tampilan Akhir Simulasi Overhead Crane Tampak Samping Gambar 3.14 Tampilan Akhir Simulasi Overhead Crane Tampak Atas Gambar 3.15 Tampilan Remote Control Tampak Depan Gambar 4.1 Membuka File Arduino.exe Gambar 4.2 Memilih papan Arduino yang digunakan Gambar 4.3 Memilih Serial Port Arduino Gambar 4.4 Proses Membuka Program yang Telah Dibuat Gambar 4.5 Program Sistem Kontrol Overhead Crane Gambar 4.6 Program Remote Control Gambar 4.7 Upload (Memasukkan Program ke Dalam Arduino) Gambar 4.8 Pesan Teks Jika Proses Upload Berhasil Gambar 4.9 Pesan Teks Jika Proses Upload Tidak Berhasil... 52

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno... 7 Tabel 2.2 Deskripsi Arduino Nano Tabel 2.3 Keterangan pin-pin Arduino Nano Tabel 2.4 Konfigurasi Port B Tabel 2.5 Konfigurasi Port C Tabel 2.6 Konfigurasi Port D Tabel 4.1 Hasil Pengukuran V OUT Push Button Tabel 4.2 Hasil Pengukuran V OUT Joystick Analog Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan pin 2 dan pin 3 Driver Motor Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Tegangan pin 4 dan pin 5 Driver Motor Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Tegangan pin 2 dan pin 3 Driver Motor Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Tegangan pin 4 dan pin 5 Driver Motor Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor X Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor Y Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor Z Tabel 4.10 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor Q Tabel 4.11 Hasil Pengukuran Jarak antara Transmitter dengan Receiver... 48

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1: Datasheet Arduino Uno. Lampiran 2: Datasheet Arduino Nano. Lampiran 3: Datasheet Driver Motor L298. Lampiran 4: Datasheet Transmitter dan Receiver ASK 433 MHz Lampiran 5: Gambar Rangkaian Keseluruhan Sistem Rem3ote Radio Control. Lampiran 6 Gambar Rangkaian Keseluruhan Sistem Overhead Crane.

12 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Teknologi mekatronik dewasa ini telah mampu meringankan pekerjaan-pekerjaan yang tidak dapat dilakukan oleh manusia. Misalnya mengangkat box yang beratnya mencapai puluhan bahkan ratusan kilogram, mustahil mampu diangkat oleh manusia, sehingga dibutuhkan alat berat seperti overhead crane yang digunakan untuk mengangkat box tersebut, sehingga pekerjaan lebih mudah dan dapat diselesaikan sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Overhead crane digunakan untuk mengangkat muatan secara vertikal dan horizontal, menahannya apabila diperlukan, dan menurunkan muatan ke tempat lain yang ditentukan dengan mekanisme pendongkrak (luffing), pemutar (slewing), dan pejalan (travelling). Overhead crane alat yang digunakan untuk memudahkan pekerjaan berat manusia, namun pengendalian overhead crane membutuhkan keterampilan lebih, dikarenakan overhead crane masih dioperasikan dengan remote secara manual menggunakan kabel. Dengan latar belakang hal tersebut penulis merencanakan suatu penerapan sistem kontrol berbasis Arduino Uno untuk merancang Rancang Bangun Sistem Kontrol Overhead Crane Dikendalikan Menggunakan Remote Radio Control Dengan Frequency 433 MHz Berbasis Arduino Uno & Arduino Nano sebagai judul tugas akhir. Alat ini diharapkan dapat membantu mengurangi masalah pada sistem kontrol overhead crane. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dari Laporan Tugas Akhir ini adalah:

13 a) Bagaimana merancang mekanik overhead crane menggunakan motor DC 12 Volt sebagai penggerak. b) Bagaimana menggunakan Arduino Uno sebagai otak dari sistem kontrol overhead crane. c) Bagaimana menggunakan Arduino Nano sebagai otak dari sistem remote radio control sebagai pengendali overhead crane. d) Bagaimana cara menghubungkan remote radio control dengan sistem kerja overhead crane, menggunakan transmitter dan receiver 433 MHz sebagai media penghubung. 1.3 Tujuan Maksud dan tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah : a) Merancang dan membuat sistem pengendali dan sistem kontrol overhead crane dengan pengendali remote radio control mengunakan gelombang radio dengan frequency 433 MHz berbasis Arduino Uno dan Arduino Nano. b) Menggunakan program Integrated Development Environment (IDE) yaitu sebuah software untuk menulis program, compile dan upload program kedalam mikrokontroller Arduino Uno dan Arduino Nano. c) Mengetahui dan memahami Arduino Uno dan Arduino Nano secara umum dan komponen yang terdapat pada pembuatan Tugas Akhir ini. 1.4 Manfaat Tugas Akhir ini sekiranya akan berguna untuk : a) Memudahkan manusia dalam mengunakan dan mengoperasikan overhead crane karena sistem ini mengunakan pengendali jarak jauh tanpa menggunakan kabel.

14 b) Mahasiswa dapat menambah pengetahuan dan wawasan dalam melaksanakan proyek tugas akhir. 1.5 Batasan Masalah Dalam perancangan dan pembuatan proyek Tugas Akhir ini diberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut: a) Pembuatan sistem ini berbasis Arduino Uno dan Arduino Nano. b) Sistem ini bekerja pada daerah indoor (didalam ruangan). c) Menggunakan transmitter dan receiver dengan frequency 433 MHz. d) Dimensi overhead crane: panjang 140 cm, lebar 46,5 cm dan tinggi 100 cm. e) Dimensi box yang diangkat: panjang 10 cm, lebar 7 cm, tinggi 4 cm, dan berat 500 gram. 1.6 Metodologi Penelitian Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis mengumpulkan data yang dilakukan sebagai berikut : a) Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini. b) Mengadakan konsultasi dan arahan/bimbingan dari dosen pembimbing serta sumbersumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini. c) Mencari data-data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet.

15 1.7 Sistematika Penulisan Laporan Urutan langkah yang terdiri atas bab-bab yang membentuk Laporan Tugas Akhir ini dalam bentuk sistematika pembahasan dibagi dalam beberapa bagian yaitu: BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi uraian latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah, tujuan, manfaat, batasan masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan laporan. BAB II. LANDASAN TEORI Bab ini berisi tentang teori-teori dasar perangkat keras dan perangkat lunak yang perlu diketahui untuk mempermudah dalam pemahaman kerja rangkaian. BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Bab ini menerangkan mengenai perancangan dan pembuatan rangkaian dan program. BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN Bab ini menjelaskan hasil pengujian dan analisa kerja rangkaian input dan output dari sistem pengendali dan sistem kontrol overhead crane. BAB V. PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan secara keseluruhan dari laporan proyek Tugas Akhir yang disertai saran dari penulis.