III. METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan Lab. Lapang Siswadhi Soepardjo dan Lab. Mekatronika dan Robotika, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fateta-IPB, selama empat bulan terhitung dari bulan April sampai bulan Juli Alat dan Bahan Alat: 1. Traktor Kubota B Accu 12 Volt 3. Peralatan Solder 4. Komputer 5. Tang Potong 6. Tang Jepit 7. Timbangan 8.Tachometer 9. Meteran 10. Multimeter 11. Accu 12 Volt 12. Software CodeVision AVR V Software ISIS Proteus 7.10 SP0 Bahan: 1. SPC Wireless Gamepad Interface 1 buah 2. Mikrokontroler AVR ATmega 128L BMS 1 buah 3.DT Sense Ultrasonic Infra Red Ranger (USIRR) 2 buah 4.EMS Data Flash Memory 1 buah 5.EMS 30 A H Bridge 2 buah 6. Modul LCD 16 x 2 1 buah 7. Sensor suhu LM 35 1 buah 8. Buzzer 1 buah 9. Potensiometer linier 10 kω (10 putaran) 2 buah 10. Kabel pelangi 3 m 11. Motor DC 12 Volt 2 buah 12. Saklar 3 buah 13. PCB 1mm 2 buah 14. Papan Acrylic 5mm (50 cm x 50 cm) 1 buah 15. Papan Acrylic 3mm (50 cm x 50 cm) 1 buah 16. Black housing 1 pin 100 buah 17. Rangkaian pembagi tegangan 12 V menjadi 5 V 1 buah 14

2 3.3 Metode Penelitian Tahapan tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini secara umum meliputi perancangan mekanisme sistem kendali, perancangan rangkaian elektronika sistem kendali, inventarisai peralatan yang digunakan, pembuatan prototipe rancangan, kalibrasi dan uji fungsional dan yang terakhir pengujian dilapangan. Diagram alir jalannya penelitian disajikan pada gambar dibawah ini; Gambar 13. Diagram alir pelaksanaan penelitian 15

3 3.3.1 Perancangan mekanisme sistem kendali Perancangan mekanisme sistem kendali dimaksudkan untuk menentukan bagian-bagian dari traktor yang akan dimodifikasi, dalam hal ini yang dimodifikasi adalah bagian kendali roda kemudi dan kendali tuas gas (akselerasi). Dalam perancangan mekanisme sistem kendali meliputi beberapa tahapan yaitu sebagai berikut: a.penentuan Kebutuhan Daya Dalam perancangan mekanisme memutar roda kemudi dan menggerakkan tuas akselerasi diperlukan perhitungan kebutuhan daya maksimum. Kebutuhan daya maksimum pada roda kemudi yaitu pada kondisi roda kemudi memutar ke kanan atau ke kiri secara penuh, sedangkan kebutuhan daya maksimum pada tuas akselerasi yaitu ketika tuas akselerasi digerakkan ke depan atau ke belakang secara penuh. Perhitungan daya dimaksudkan untuk menentukan jenis motor yang tepat agar mekanisme dapat bekerja dengan baik. Perhitungan kebutuhan daya untuk memutar roda kemudi mengacu pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Annas (2012), karena sistem kendali yang digunakan masih sama. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Annas (2012), kebutuhan daya maksimum untuk memutar kemudi adalah Watt. Daya yang harus dimiliki oleh motor agar dapat memutar kemudi harus lebih besar dari daya hasil pengukuran, sehingga digunakan motor listrik yang memiliki daya lebih besar yaitu 48.5 Watt. Penentuan kebutuhan daya untuk menggerakkan tuas akselerasi dihitung dari besarnya gaya tarik dari tuas akselerasi tersebut, berdasarkan hasil pengukuran tarikan maksimum tuas akselerasi adalah sebesar Kg m/s 2. b. Penentuan mekanisme penyaluran tenaga Mekanisme penyaluran tenaga pada roda kemudi menggunakan timing belt (T-Belt) sesuai yang telah dirancang sebelumnya oleh Annas(2012). Dasar pemilihan mekanisme ini adalah perbandingan tenaga yang ditransmisikan dari sumber penggerak dengan komponen yang akan digerakkan besarnya sama, karena transmisi T-Belt tidak terjadi slip saat berputar jika di bandingkan dengan transmisi V-Belt. Sedangkan pada transmisi daya untuk menggerakkan tuas akselerasi menggunakan transmisi tali yang ditarik oleh motor, untuk menggerakkan tuas akselerasi Perancangan rangkaian elektronika sistem kendali Gambar 14. Diagram alir perancangan elektronika sistem kendali 16

4 Pada Gambar 14 menunjukkan tahapan tahapan dalam perancangan rangkaian elektronika sistem kendali yang terdiri dari perancangan diagram blok sistem kendali, perancangan perangkat lunak sistem kendali, pembuatan simulasi prototipe, dan pembuatan prototipe Perancangan diagram blok sistem kendali Diagram blok dibuat untuk mempermudah dalam mempelajari dan memahami cara kerja dari sistem kendali kemudi, dimana dalam setiap blok memiliki fungsi dan kerja tertentu. Antara blok yang satu dengan blok yang lain saling berhubungan dan mendukung, sehingga akan terbentuk suatu sistem yang memiliki fungsi dan kerja yang khusus. Pada tahapan ini pula dijadikan acuan dalam penentuan kebutuhan komponen-komponen yang akan digunakan dalam pembuatan sistem kendali. Adapun diagram blok tersebut disajikan pada Gambar 15. Gambar 15. Skema Prinsip Kerja Sistem Kendali Kemudi Perancangan perangkat lunak sistem kendali Perancangan perangkat lunak terdiri atas pemilihan bahasa pemrograman, pembuatan algoritma program, penulisan program, kompilasi program dan proses mendownloadkan program ke chip mikrokontroler.dalam pembuatan program digunakan bahasa C, karena bahasa C merupakan bahasa pemrograman level tinggi yang umum digunakan pada bidangmikrokontroler. Kode program dalam bahasa C ditulis dalam software CodeVision AVR V Standard, pada software CodeVisionAVR sudah terdapat library Mikrokontroler yang digunakan. Dalam hal ini digunakan mikrokontroler jenis AVR Atmega 128 L. Kode yang telah dibuat kemudian dikompilasi dan didownloadkan ke chip mikrokontroler Pembuatan simulasi prototipe Sebelum melakukan perancangan prototipe dilapangan, pembuatan simulasi perlu dilakukan untuk mengetahui berfungsi atau tidak sistem yang dirancang. Simulasi rangkaian menggunakan software ISIS Proteus 7.10 SP0. Apabila simulasi telah berjalan lancar selanjutnya melakukan pembuatan prototipe rangkaian sistem. 17

5 Pembuatan prototipe Pembuatan prototipe terdiri atas beberapa bagian yaitu pembuatan rangkaian power supply dan rangkaian sensor-sensor Pembuatan silinder parabolic Pembuatan antena parabolik bertujuan untuk meningkatkan penangkapan sinyal pada Receiver. Ada tiga hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan antena parabolik yaitu letak titik fokus, direktriks dan jari-jari.penentuan nilai dari ketiga parameter tersebut dapat di hitung menggunakan persaman umum parabola: Dimana: r = jari-jari pada parabola d = direktriks parabola e = eksentrisitas, e = cos Pengujian Prototipe dan Kalibrasi Sensor Pengujian Prototipe Prototipe yang telah dirangkai kemudian dilakukan pengujian untuk memastikan semua rangkaian tersambung tanpa adanya masalah. Pengujian prototipe terbagi menjadi dua yaitu pengujian modul transmitter-receiver dan pengujian rangkain sensor. Langkah pengujian modul transmitter dan receiver adalah: 1) Menghubungkan sumber catu daya pada modul Transmitter dan Receiver. 2) Apabila catu daya telah terhubung akan ditandai LED Merah yang menyala pada modul Transmitter-Receiver dan nyala LED hijau pada modul Transmitter yang menunjukkan anatara Transmitter dan Receiver telah terkoneksi. 3) Mengatur mode operasi SPC Wireless Gamepad Interface, dalam hal ini digunakan mode digital (analog non aktif). 4) Melakukann pengujian tombol arah digital pada mode axis control dengan menekan tombol arah atas dan bawah. Apabila tombol arah atas ditekan, motor belakang pada prototipe berputar searah jarum jam dan mobil bergerak ke depan. Dan begitu juga sebaliknya. 5) Pengujian steering control dengan menekan tombol arah kiri untuk belok kiri dan arah kanan untuk belok kanan. Langkah pengujian rangkaian sensor: 1) Menghubungkan catu daya ke rangkaian sensor. 2) Memeriksa hubungan pin pin pada setiap sensor, apabila rangkaian telah terhubung semua ditandai nyala LED pada setiap rangkaian dan nyala lampu pada LCD. 18

6 3) Menguji sensor ultrasonik dengan memberikan halangan di depan sensor, jika sensor dalam keadaan aktif akan mendeteksi adanya halangan dan mengukur jarak halangan tersebut lalu menampilkan data tersebut pada layar LCD. 4) Apabila jarak yang terukur 1500 mm, alarm (buzzer) akan berbunyi Kalibrasi Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan perambatan kecepatan suara di udara, padahal kecepatan suara dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya adalah tinggi rendahnya temperature dan tekanan udara, tingkat refleksitas dari objek yang dideteksi, dan tingkat luminasi cahaya yang mengenai objek tersebut. Jadi agar pengukuran jarak lebih akurat perlu adanya kalibrasi hasil pengukuran. Cara untuk melakukan kalibrasi sensor ultrasonik adalah sebagai berikut: 1) Mengaktifkan modul DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger dan memicu modul tersebut untuk mulai melakukan pengukuran jarak. 2) Meletakkan objek atau rintangan pada jarak 30 cm di depan sensor ultrasonik. 3) Membaca hasil pengukuran modul DT Sense Ultrasonic and Infrared Ranger yang ditampilkan pada LCD. 4) Mencatat hasil yang ditampilkan oleh modul LCD. 5) Selanjutnya objek dipindahkan setiap 1 cm sampai objek tepat di depan sensor ultrasonik dan dibaca kembali hasil pengukurannya. 6) Membandingkan hasil pengukuran jarak sebenarnya dengan pengukuran jarak dengan ultrasonik. 7) Hasil perbandingan tersebut dihitung menggunakan persamaan linear dan persamaan tersebut dimasukkan ke dalam bahasa pemrograman untuk kalibrasi hasil. 19