...

Rancang Bangun Sistem Kontrol Overhead Crane

by user

on
Category: Documents
21

views

Report

Comments

Transcript

Rancang Bangun Sistem Kontrol Overhead Crane
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
HENDRO AGUSTINUS NAIBAHO
NIM: 1105042079
NIM: 1105042068
JHON PRANATA SEMBIRING
BOY ROBIN SILALAHI
NIM: 1105042072
NIM: 1105042051
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
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,
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.
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)
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PERSETUJUAN ..............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ..............................................................................
iii
ABSTRAK ..........................................................................................................
iv
KATA PENGANTAR ........................................................................................
v
DAFTAR ISI.......................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
x
DAFTAR TABEL ..............................................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1. Latar belakang............................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
2
1.3. Tujuan ........................................................................................
2
1.4. Manfaat ......................................................................................
3
1.5. Batasan Masalah ........................................................................
3
1.6. Metode Penelitian ......................................................................
3
1.7. Sistematika Penulisan Laporan ..................................................
4
DASAR TEORI.................................................................................
6
2.1 Arduino Uno ..............................................................................
6
2.2 Arduino Nano ..............................................................................
9
2.3 Atmega328 ..................................................................................
11
BAB 3
BAB 4
2.4 Joystick Analog ...........................................................................
17
2.5 Receiver dan Transmitter ............................................................
18
2.6 Motor DC ....................................................................................
20
2.7 Driver Motor ..............................................................................
22
2.8 Power Supply ATX ....................................................................
23
2.9 Software Arduino .......................................................................
25
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ......................
27
3.1 Spesifikasi Sistem .......................................................................
27
3.2 Blok Diagram ..............................................................................
28
3.3 Perancangan Hardware ..............................................................
30
3.3.1 Rangkaian Push Button .....................................................
30
3.3.2 Rangkaian Joystick Analog ...............................................
31
3.3.3 Rangkaian Arduino Nano .................................................
32
3.4.4 Rangkaian Transmitter......................................................
33
3.3.5 Rangkaian Receiver ..........................................................
33
3.3.6 Rangkaian Arduino Uno ...................................................
34
3.3.7 Rangkaian Driver Motor ...................................................
34
3.4 Perancangan Program .................................................................
36
3.4.1 Perancangan Flowchart Remote Control ..........................
36
3.4.2 Perancangan Flowchart Sistem Overhead Crane .............
37
3.5 Tampilan Akhir dan Overhead Crane .......................................
38
PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM ......................................
41
BAB 5
4.1 Pengujian dan Analisis Hardware ...............................................
41
4.1.1 Pengujian dan Analisa Input Remote Control ...................
41
4.1.1.1 Pengujian Push Button ..........................................
41
4.1.1.2 Pengujian Joystick Analog ....................................
42
4.1.2 Pengujian dan Analisa Output Sistem Overhead Crane ...
43
4.1.2.1 Pengujian Driver Motor L298...............................
43
4.1.2.2 Pengujian Motor DC .............................................
45
4.1.3 Pengujian Jarak Jangkauan Transmitter dan Receiver ......
48
4.2 Pengujian dan Analisis Software .................................................
48
4.2.1 Pengujian Koneksi Komputer dengan papan Arduino ......
48
4.2.2 Analisa Program Remote control ......................................
52
4.2.3 Analisa Program Sistem Overhead Crane ........................
56
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................
60
5.1 Kesimpulan .................................................................................
60
5.2 Saran ...........................................................................................
63
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
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 .............................................................
10
Gambar 2.4 Pin-pin Pada Arduino Nano .............................................................
11
Gambar 2.5 Bentuk Fisik Mikrokontroler Atmega328 ........................................
13
Gambar 2.6 Pin-pin Mikrokontroler Atmega328 (Arduino Uno) ........................
14
Gambar 2.7 Pin-pin Mikrokontroler Atmega328P (Arduino Nano) ....................
14
Gambar 2.8 Architecture Atmega328 ..................................................................
15
Gambar 2.9 Bentuk Fisik Joystick Analog ...........................................................
17
Gambar 2.10 Receiver dan Transmitter 433MHz ................................................
19
Gambar 2.11 Bentuk Fisik Motor DC..................................................................
20
Gambar 2.12 Prinsip Kerja Motor DC .................................................................
21
Gambar 2.13 Konstruksi Motor DC.....................................................................
21
Gambar 2.14 Bentuk Fisik IC L298 .....................................................................
23
Gambar 2.15 Bentuk Fisik Power Supply ATX...................................................
24
Gambar 2.16 Tampilan Sketch yang Sedang Diedit .........................................
26
Gambar 3.1 Blok Diagram Remote Control ........................................................
28
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Overhead Crane ...........................................
28
Gambar 3.3 Rangkaian Push Button ....................................................................
31
Gambar 3.4 Rangkaian Joystick Analog ..............................................................
32
Gambar 3.5 Rangkaian Arduino Nano.................................................................
32
Gambar 3.6 Rangkaian Transmitter .....................................................................
33
Gambar 3.7 Rangkaian Receiver..........................................................................
33
Gambar 3.8 Rangkaian Arduino Uno ..................................................................
34
Gambar 3.9 Rangkaian Driver Motor L298 ........................................................
35
Gambar 3.10 Flowchart Remote Control Crane..................................................
36
Gambar 3.11 Flowchart Sistem Control Overhead .............................................
37
Gambar 3.12 Tampilan Akhir Simulasi Overhead Crane Tampak Depan ..........
39
Gambar 3.13 Tampilan Akhir Simulasi Overhead Crane Tampak Samping ......
39
Gambar 3.14 Tampilan Akhir Simulasi Overhead Crane Tampak Atas .............
40
Gambar 3.15 Tampilan Remote Control Tampak Depan ....................................
40
Gambar 4.1 Membuka File Arduino.exe .............................................................
49
Gambar 4.2 Memilih papan Arduino yang digunakan.........................................
49
Gambar 4.3 Memilih Serial Port Arduino ...........................................................
50
Gambar 4.4 Proses Membuka Program yang Telah Dibuat ...........................
50
Gambar 4.5 Program Sistem Kontrol Overhead Crane ...................................
51
Gambar 4.6 Program Remote Control ...............................................................
51
Gambar 4.7 Upload (Memasukkan Program ke Dalam Arduino) .......................
52
Gambar 4.8 Pesan Teks Jika Proses Upload Berhasil .........................................
52
Gambar 4.9 Pesan Teks Jika Proses Upload Tidak Berhasil ...............................
52
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno ........................................................................
7
Tabel 2.2 Deskripsi Arduino Nano ......................................................................
10
Tabel 2.3 Keterangan pin-pin Arduino Nano ......................................................
11
Tabel 2.4 Konfigurasi Port B...............................................................................
16
Tabel 2.5 Konfigurasi Port C...............................................................................
16
Tabel 2.6 Konfigurasi Port D ..............................................................................
17
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran V OUT Push Button ...................................................
42
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran V OUT Joystick Analog .............................................
42
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan pin 2 dan pin 3 Driver Motor 1 .............
44
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Tegangan pin 4 dan pin 5 Driver Motor 1 .............
44
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Tegangan pin 2 dan pin 3 Driver Motor 2 .............
44
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Tegangan pin 4 dan pin 5 Driver Motor 2 .............
44
Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor X .........................................
46
Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor Y .........................................
46
Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor Z .........................................
46
Tabel 4.10 Hasil Pengukuran Tegangan pada Motor Q .......................................
46
Tabel 4.11 Hasil Pengukuran Jarak antara Transmitter dengan Receiver ...........
48
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.
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:
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.
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.
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.
Fly UP