bab ii tinjauan pustaka 2.1 state of the art...

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 State of The Art Review

Telah banyak penelitian mengenai quadcopter yang dilakukan hingga saat

ini, baik itu membahas mengenai metode untuk membuat sistem kestabilan

maupun membahas pemanfaatan quadcopter sebagai alat monitoring. Namun dari

penelitian yang telah dilakukan tersebut, belum ada yang membahas mengenai

perancangan sistem full autopilot dari quadcopter robot yang dapat memudahkan

penggunaan quadcopter di dalam berbagai hal, karena sebagian besar quadcopter

saat ini masih dikendalikan secara manual menggunakan remote control. Dari

penelitian mengenai rancang bangun sistem autopilot quadcopter robot

menggunakan penentuan posisi berbasis GPS nantinya diharapkan dapat

mempermudah operator dalam pengoperasian quadcopter, karena operator hanya

perlu menginputkan data koordinat sebelum quadcopter terbang, selanjutnya

operator hanya perlu memantau kondisi dari quadcopter robot melalui antarmuka

ground control station pada laptop. Berikut ini beberapa referensi yang dapat

dijadikan sebagai acuan untuk menjelaskan penelitian mengenai quadcopter

robot.

1. Pada penelitian yang dilakukan oleh Swamardika yang dipublikasikan pada

sebuah proseding seminar nasional dari Universitas Trunojoyo Madura pada

tahun 2013 yang berjudul Implementasi Hand Motion Control Terhadap

Pergerakan Quadcopter Robot Dengan Menggunakan Sensor Accelerometer

ADXL335 dan Wireless Xbee-Pro Series 160 mW Berbasis Mikrokontroler

Atmega32, diperoleh bahwa pergerakan tangan manusia dapat digunakan

untuk mengendalikan gerakan dari quadcopter sesuai dengan sudut

kemiringan tangan.

(Swamardika 2014).

2. Pada penelitian yang dilakukan oleh Hendriawan, dkk yang dipublikasikan

pada The 14th Industrial Electronics Seminar 2012 (IES 2012) pada 24

oktober 2012 yang diadakan oleh EEPIS dengan judul Sistem Kontrol

6

7

Altitude Pada UAV Model Quadcopter Dengan Metode PID, diperoleh

bahwa stabilitas quadcopter menjadi lebih baik menggunakan metode PID

dengan parameter Kp=0.45000, Kd=0.025, dan Ki=0.001 dan quadcopter

dapat menjaga stabilitas altitude sesuai dengan yang diharapkan.

(Hendriawan, dkk 2012).

3. Pada penelitian yang dilakukan oleh Wiguna , dkk yang dipublikasikan pada

Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro (ELECTRICAN), Vol. 7, No. 1, pada

Januari 2013 yang berjudul Sistem Kendali Holding Position Pada

Quadcopter Berbasis Mikrokontroler Atmega 328p, diperoleh bahwa

quadcopter mampu mempertahankan posisi (holding position) ketika mode

holding position diaktifkan dari salah satu chanel remote control pada pilot,

dan mampu mengirimkan data telemetri ke GCS dalam bentuk GUI melalui

radio frekueansi 900Mhz. (Wiguna, dkk 2013).

2.2 Quadcopter Robot

Quadcopter memiliki 6 degree of freedom (DOF) yang menentukan attitude

dari quadcopter. Quadcopter memiliki 4 buah motor brushless yang dipasang

dengan propeller sebagai penggerak yang digunakan untuk menghasilkan gaya

angkat. Tipe dari quadcopter sendiri terdiri dari 2 jenis, yaitu tipe X dan tipe +.

Untuk dapat bergerak naik dan stabil, diperlukan kecepatan yang sama dan cukup

besar pada keempat rotornya. Terlihat pada gambar 2.1, pengaruh kecepatan rotor

terhadap gerakan quadcopter. Adalah sebagai berikut:

Gambar 2.1 Arah Putaran Motor Pada Quadcopter Tipe X

(Sumber: Fahmizal.2013)

8

Gambar 2.2 Desain Quadcopter (Sumber: Andika.F.2012)

Dari gambar 2.1 terlihat quadcopter dengan konfigurasi X, tanda merah

menunjukkan motor bergerak dengan putaran yang cepat, tanda hijau

menunjukkan motor bergerak dengan kecepatan lambat. Tanda panah kuning

menunjukan arah pergerakan dari quadcopter. Dengan melihat pada gambar 2.1

dapat diketahui bagaimana sistem pergerakan pada quadcopte tipe X.

2.3 Behavior Based Robotic

Pada sistem kendali robot, pendekatan yang biasa digunakan adalah dengan

menguraikan setiap masalah kedalam rangkaian unit fungsional sebagaimana

ditunjukkan pada Gambar 2.2

Gambar 2.3 Teknik Penguraian Sistem Kendali Robot Kedalam Unit-unit Fungsional

(Sumber:Andika.F.2012)

Dari gambar 2.3 dapat dijelaskan bahwa dalam merancang sebuah sistem

kendali, salah satu metode yang dapat digunakan adalah behavior based robotic.

Tahapan yang pertama adalah membaca nilai sensor sebagai inputan kedalam

sistem, kemudian persepsikan nilai tersebut sebagai suatu satuan (perception) dan

memodelkannya kedalam bentuk suatu persamaan (modeling) sehingga dapat

9

direncanakan (planning) pergerakan robot. Tahap selanjutnya mengeksekusi

perencanaan yang telah dilakukan (task execution) untuk mengendalikan motor

sebagai actuator robot (motor control) (Andika.F.2012).

2.4 Komponen Elektronika

2.4.1 Inersia Moment Unit MPU-6050

MPU-6050 adalah yang pertama mengintegrasikan 6 axis alat pendeteksian

gerak yang dikombinasikan dari 3 axis sensor gyro, 3 axis sensor accelero, dan

ditambah dengan Digital Motion Procesor (DMP) semuanya berada dalam satu

keping IC berukuran 4x4x0.9mm. Dengan menggunakan jalur komunikasi I2C,

memungkinkan untuk menerima inputan sensor kompas external 3 axis sehingga

menjadikan sensor ini komplit memiliki 9 axis penggabungan pergerakan pada

outputnya. Sensor ini juga di desain untuk antarmuka dengan berbagai sensor

lainnya seperti sensor tekanan, dan semuanya menggunakan jalur I2C.

MPU-6050 dilengkapi fitur 3x16-bit analog to digital converters (ADCs)

untuk merubah output dari gyro menjadi digital dan 3x16-bit ADCs untuk

accelero. Chip dari MPU-6050 menggunakan tegangan kerja 3,3V DC. Dalam

satu board sensor MPU-6050 sudah dilengkapi dengan voltage regulator 3,3 V

DC, jadi untuk menggunakannya dapat diinputkan tegangan 5V DC pada pin

VCC yang ada di board sensor. (InvenSense, 2013)

Gambar 2.4 Orientasi Dari Sensitivitas Sudut Dan Putaran MPU-6050

(Sumber:InvenSense.2013)

10

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin Sensor MPU-6050

(Sumber:InvenSense.2013)

Gambar 2.6 Skema Pemasangan Sensor MPU-6050

(Sumber:Stan.2014)

2.4.2 Digital Pressure Sensor BMP180 (Barometer)

BMP180 adalah penyempurnaan fungsi dari seri sebelumnya BMP085,

generasi terbaru dari sensor tekanan digital dengan ketelitian tinggi untuk

pengguna.

Konsumsi daya rendah dan menggunakan tegangan rendah, sensor ini

optimal digunakan pada mobile phone’s, PDAs, peralatan navigasi GPS, dan

perangkat di luar ruangan. Dengan noise altitude yang rendah sekitar 0,25m pada

waktu konversi cepat, BMP180 menawarkan kinerja yang unggul. Interface I2C

11

memungkinkan untuk mudah dalam pengintegrasian sistem dengan

mikrokontroler. BMP180 didasari oleh teknologi Piezo-resistive untuk ketahanan

EMC, akurasi tinggi dan kestabilan yang bagus untuk jangka waktu panjang.

(Bosch, 2013)

Gambar 2.7 merupakan skema pemasangan sensor BMP180 pada

mikrokontroler.

Gambar 2.7 Skema Pemasangan Sensor BMP-180 Pada Mikrokontroler

(Sumber: Bosch.2013)

Gambar 2.8 Bentuk BMP-180

(Sumber: Bosch.2013)

12

2.4.3 Radio Telemetry HM-TRP Series 100mW V1.0 (RCTimer 433Mhz)

Radio Telemetry RCTimer sistem dasarnya menggunakan 3DR Radio

System dan 100 persen kompatibel. Alat ini di rancang sebagai open source

pengganti radio Xbee set, menawarkan harga yang lebih murah, jangkauan yang

lebih panjang dan kinerja yang lebih unggul dari radio Xbee. Menggunakan

frekwensi 433Mhz. sistem ini menyediakan saluran full duplex menggunakan

modul HopeRF HM-TRP yang di kostumisasi. Interface yang dapat terhubung

menggunakan tegangan 5V TTL serial atau Serial USB FTDI. (Hoperf, 2006)

Tabel 2.1 Spesifikasi HM-TRP Radio Telemetry

No Spesifikasi

1 Tersedia pada Frekwensi 433Mhz

2 Sensitifitas penerima sampai -121dBm

3 Kekuatan pengiriman sampai 20dBm (100mW)

4 Data rate di udara sampai 250kbps

5 Frequency hopping spread spectrum (FHSS)

6 Adaptive time division multiplexing (TDM)

7 Open source firmware (Sumber: Hoperf.2006)

Berikut adalah skema pemasangan HM-TRP radio telemetry dan bentuk

fisiknya:

Gambar 2.9 Radio Telemetry HM-TRP (RCTimer) Skema air station

(Sumber: Hoperf.2006)

13

Gambar 2.10 Radio Telemetry HM-TRP (RCTimer) Skema Ground Station


(c)

Gambar 2.11 Bentuk Fisik HM-TRP


2.4.4 Sensor Kompas HMC5883L

Sejak dulu kala, kompas digunakan untuk mengetahui arah mata angin.

Kompas ini bekerja berdasarkan medan magnet yang dihasilkan oleh bumi.

Seiring dengan kemajuan jaman, telah dikembangkan sebuah rangkaian dan

sensor medan magnet yang digunakan untuk mengukur medan magnet bumi

sehingga berfungsi sebagai kompas digital.

Banyak jenis kompas digital yang diproduksi khusus untuk keperluan

robotika, salah satu yang sangat popular adalah HMC5883L Magnetic Compas .

Kompas digital ini hanya memerlukan supply tegangan sebesar 5 Vdc dengan

konsumsi arus 15mA. Pada HMC5883L, arah mata angin dibagi dalam bentuk

derajat yaitu : Utara (00), Timur (900), Selatan (1800), dan Barat (2700).

VCC ANT

D+

D-

GND

USB

VCC

D+

D-

GND

USB

PC HM-TRP

14

Cara untuk mendapatkan informasi arah dari modul kompas digital ini yaitu

dengan membaca data interface I2C pada pin SDA dan SCL.

Data yang diperoleh dari kompas digital ini merupakan sudut yang dibentuk

terhadap mata angin arah utara (00). Sebagai contoh, bila pembacaan adalah 600

U, berarti sudut kompas membentuk sudut 600 terhadap mata angin utara.

Berikut adalah skema pemasangan HMC5883L beserta tampilan fisiknya :

Gambar 2.12 Modul Kompas HMC5883L

(Sumber: Anonim.2014)

2.4.5 Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 adalah board mikrokontroler yang menggunakan

Atmega2560 sebagai komponen utamanya. Memiliki 54 pin digital I/O (14 pin

tersebut dapat digunakan sebagai PWM), 16 input pin analog, 4 UARTs

(komunikasi serial), 16 Mhz crystal, koneksi USB, DC Jack power, ICSP header,

dan tombol reset.

Arduino mega2560 dapat dinyalakan melalui koneksi USB atau

menggunakan eksternal power supply. Sumber power dipilih secara otomatis.

Arduino mega dapat beroperasi pada tegangan power supply 6V sampai 20V. jika

diberikan tegangan kurang dari 7V, maka pin akan mengeluarkan tegangan kurang

dari 5V, namun jika diberikan tegangan lebih dari 12V, maka IC regulator

tegangan akan sangat panas dan berbahaya terhadap board. Direkomendasikan

tegangan antara 7V sampai 12V.

15

Arduino Mega2560 berbeda dengan generasi sebelumnya yang

menggunakan chip FTDI sebagai antarmuka komunikasi antara PC dengan

Atmega, kini menggunakan Atmega8UA sebagai USB to Serial Converter.

Atmega2560 memiliki 256 KB flash memory untuk penyimpanan kode

(8Kb digunakan sebagai bootloader), 8 KB SRAM, dan 4 KB EEPROM.

Tabel 2.2 Keterangan Pin Arduino Mega 2560

No Nomor Pin Fungsi Khusus No Nomor Pin Fungsi Khusus 1 0 Rx serial 0 11 3 Interrupt 1 2 1 Tx serial 0 12 21 Interrupt 2/SCL 3 19 Rx serial 1 13 20 Interrupt 3/SDA 4 18 Tx serial 1 14 19 Interrupt 4 5 17 Rx serial 2 15 18 Interrupt 5 6 16 Tx serial 2 16 0 - 13 PWM 7 15 Rx serial 3 17 50 MISO 8 14 Tx serial 3 18 51 MOSI 9 2 Interrupt 0 19 52 SCK 10 A0-A15 ADC 20 53 SS

Arduino Mega 2560 memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi

dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. Atmega2560

menyediakan 4 komunikasi serial UARTs untuk TTL (5V). Atmega 2560 juga

mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI.

Arduino mega memiliki polyfuse reset yang melindungi port USB komputer

dari korsleting pendek dan arus berlebih. Meskipun sebagian besar komputer

memberikan perlindungan internal mereka sendiri, sekering ini menyediakan

lapisan tambahan untuk perlindungan. Jika lebih dari 500 mA arus masuk ke port

USB, sekring otomatis akan memutus sambungan sampai kelebihan arus tersebut

terhenti. (ArduinoTM, t.t)

16

Gambar 2.13 Arduino Mega2560

(Sumber: ArduinoTM.t.t.)

2.4.6 GPS (Global Positioning System) U-Blok NEO-6

Modul berukuran ringkas ini (25x35mm untuk modul, 25x25mm untuk

antena) berfungsi sebagai penerima GPS (Global Positioning System) yang dapat

mendeteksi lokasi dengan menangkap dan memproses sinyal dari satelit navigasi.

Aplikasi dari modul ini melingkupi sistem navigasi, sistem keamanan terhadap

kemalingan pada kendaraan / perangkat bergerak, akuisisi data pada sistem

pemetaan medan, penjejak lokasi / location tracking.

Modul ini kompatibel dengan APM2 dan APM2.5 dengan EEPROM

terpadu yang dapat digunakan untuk menyimpan data konfigurasi. Antarmuka

menggunakan serial TTL (RX/TX) yang dapat diakses dari mikrokontroler yang

memiliki fungsi UART atau emulasi serial TTL (pada Arduino dapat

menggunakan pustaka komunikasi serial / serial communication library yang

sudah tersedia dalam paket Arduino IDE). Baud rate diseting secara default di

9600 bps.

17

GPS Processor dari modul ini menggunakan U-blox NEO-6 GPS Module

dengan mesin penjejak posisi yang berkinerja tinggi dengan versi ROM terbaru

(ROM7.03). Modul ini dapat memproses hingga 50 kanal sinyal secara cepat

dengan waktu Cold TTFF (Cold-Start Time-To-First-Fix, waktu yang diperlukan

untuk menentukan posisi dari kondisi mati total) kurang dari 27 detik (sebagai

pembanding, rata-rata GPS navigator yang umum dijual di toko variasi mobil

memiliki waktu Cold TTFF lebih dari 50 detik), dapat dipercepat dengan fitur

pemandu (aiding) hingga kurang dari 3 detik. Pada kondisi hot start, waktu TTFF

yang dibutuhkan mencapai kurang dari 1 detik.

Kinerja tinggi ini dicapai dengan didedikasikannya prosesor khusus untuk

mengumpulkan data sinyal satelit yang memiliki hingga 2 juta korelator yang

sanggup memproses data waktu dan frekwensi secara masif dengan sangat cepat

sehingga mampu menemukan sinyal dari satelit navigasi secara instan. Prosesor

ini juga menerapkan teknologi DSP terkini untuk meredam sumber pengacak

(jamming sources) dan mengurangi secara signifikan efek interferensi multi-jalur.

Sumber tenaga dapat menggunakan catu daya antara 3 Volt hingga 5 Volt, ideal

untuk digunakan pada berbagai development board mulai dari aneka macam

Arduino Board, Raspberry Pi, dan lain sebagainya. (Ublok, 2011)

Spesifikasi Teknis u-blox NEO-6M

• Tipe penerima: 50 kanal, GPS L1 frekuency, C/A Code. SBAS: WAAS,

EGNOS, MSAS

• Sensitivitas penjejak & navigasi: -161 dBm (reakuisisi dari blank-spot: -

160 dBm)

• Sensitivitas saat baru memulai: -147 dBm pada cold-start, -156 dBm pada

hot start

• Kecepatan pembaharuan data / navigation update rate: 5 Hz

• Akurasi penetapan lokasi GPS secara horisontal: 2,5 meter (SBAS = 2m)

• Rentang frekuensi pulsa waktu yang dapat disetel: 0,25 Hz hingga 1 kHz

18

• Akurasi sinyal pulsa waktu: RMS 30 ns (99% dalam kurang dari 60 ns)

dengan granularitas 21 ns atau 15 ns saat terkompensasi

• Akurasi kecepatan: 0,1 meter / detik

• Akurasi arah (heading accuracy): 0,5°

• Batasan operasi: daya tarik maksimum 4x gravitasi, ketinggian maksimum

50 Km, kecepatan maksimum 500 meter / detik (1800 km/jam). red:

dengan limit seperti ini, modul ini bahkan dapat digunakan di pesawat jet

super-cepat sekalipun.

Gambar 2.14 GPS U-Blok NE 6

(Sumber: Anonim.2014)

Adapun cara pemasangan GPS U-blok Neo-6 pada arduino dapat dilihat pada

gambar 2.15 berikut ini:

19

Gambar 2.15 Skema Pemasangan GPS U-Blok NEO 6 Pada Arduino

(Sumber: Pawelsky.2013)

2.4.7 ESC (Electronics Speed Controller)

ESC (Elektronic Speed Control) yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan

motor, selain itu juga berfungsi untuk menaikan jumlah arus yang

diperlukan oleh motor. ESC dapat dikatakan juga sebagai driver motor

dengan mengeluarkan pulsa untuk brushless motor yang berasal dari

mikrokontroler.

Gambar 2.16 ESC (Electronics Speed Controller)

(Sumber: HobbyKing.2014)

20

2.5 Komponen Penggerak

2.5.1 Brushless Motor

Brushless motor merupakan Motor yang mempunyai permanen magnet

pada bagian "rotor" sedangkan elektro-magnet pada bagian "stator"-nya.

Secara umum, kecepatan putaran brushless motor yang keluar dari ESC diatur

oleh pulsa dari mikrokontroler, sehingga berbeda dengan brushed. BLDC

motor atau dapat disebut juga dengan BLAC motor merupakan motor listrik

synchronous AC 3 fasa. Perbedaan pemberian nama ini terjadi karena BLDC

memiliki BEMF berbentuk trapezoid sedangkan BLAC memiliki BEMF

berbentuk sinusoidal. Walaupun demikian keduanya memiliki struktur yang sama

dan dapat dikendalikan dengan metode six-step maupun metode PWM.

Dibandingkan dengan motor DC jenis lainnya, BLDC memiliki biaya perawatan

yang lebih rendah dan kecepatan yang lebih tinggi akibat tidak digunakannya

brush. Dibandingkan dengan motor induksi, BLDC memiliki efisiensi yang lebih

tinggi karena rotor dan torsi awal yang dihasilkan terbuat dari magnet permanen.

Secara umum motor BLDC terdiri dari dua bagian, yakni, rotor, bagian

yang bergerak, yang terbuat dari permanen magnet dan stator, bagian yang tidak

bergerak, yang terbuat dari kumparan 3 fasa. Walaupun merupakan motor listrik

synchronous AC 3 fasa, motor ini tetap disebut dengan BLDC karena pada

implementasinya BLDC menggunakan sumber DC sebagai sumber energi utama

yang kemudian diubah menjadi tegangan AC dengan menggunakan inverter 3

fasa. Tujuan dari pemberian tegangan AC 3 fasa pada stator BLDC adalah

menciptakan medan magnet putar stator untuk menciptakan gaya tarik dan tolak

menolak dengan magnet rotor (Dharmawan, 2009).

Keuntungan dari brushless motor adalah sebagai berikut:

1. Komputer dapat mengatur kecepatan motor lebih baik sehingga membuat

brushless motor lebih efisien.

2. Tidak adanya storing/electrical noise.

3. Tidak menggunakan brushes yang dapat rusak setelah lamanya pemakaian.

21

4. Dengan posisi electromagnets di bagian stator, maka pendinginan motor

menjadi lebih mudah.

5. Jumlah electromagnets di stator dapat sebanyak mungkin untuk

mendapatkan kontrol yang lebih akurat.

Gambar 2.17 Brushless Motor

(Sumber:Anonim.2010)

2.5.2 Propeller

Baling-baling atau propeller merupakan jenis kipas yang menghasilkan

tenaga dengan mengkonversi gerakan rotasi menjadi daya dorong untuk

menggerakkan sebuah benda. Bilah-bilah dari propeller berperan sebagai

sayap yang berputar menghasilkan sebuah perbedaan tekanan antara permukaan

depan dan belakang bilah tersebut. Propeller dibagi menjadi dua tipe yaitu CW

dan CCW.

Gambar 2.18 Propeller


22

2.6 PWM (Pulse Width Modulation)

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara

memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda,

untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa Contoh aplikasi

PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau

tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan,

serta aplikasi-aplikasi lainnya.

Gambar 2.19 Sinyal PWM


Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya berupa, pengendalian

kecepatan motor DC, pengendalian motor servo, pengaturan nyala terang LED.

Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang

tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar pulsa PWM berbanding

lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, sinyal PWM

memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0%

hingga 100%)

Pada metode pembentukan sinyal PWM digital, setiap perubahan PWM

dipengaruhi oleh resolusi dari PWM itu sendiri. Misalkan PWM digital 8 bit

berarti PWM tersebut memiliki resolusi 28= 256, maksudnya nilai keluaran PWM

ini memiliki 256 variasi, variasinya mulai dari 0 – 255 yang mewakili duty cycle

0–100% dari keluaran PWM tersebut.

23

Gambar 2.20 Sinyal PWM Dan Persamaan V Out PWM


Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan

menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi

dari PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM

tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM ini memiliki

variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan

nilai yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut.

Gambar 2.21 Duty Cycle Dan Resolusi PWM


24

2.7 Microsoft Visual C#

Pada tahun 2000, Microsoft meluncurkan bahasa pemrograman baru yang

diberi nama C# programming language. C# dikembangkan oleh tim yang

dipimpin Andreas Hejlsberg dan Scott Wiltamuth. C# memiliki kesamaan dengan

bahasa C,C++ dan Java, sehingga memudahkan developer yang sudah terbiasa

dengan bahasa C untuk menggunakannya. C# mengambil fitur-fitur terbaik dari

ketiga bahasa tersebut dan juga menambahkan fitur-fitur baru. C# adalah bahasa

pemrograman Object Oriented dan memiliki Class Library yang sangat lengkap

yang berisi Prebuilt component, sehingga memudahkan programmer untuk men-

develop program lebih cepat. C# juga distandarkan oleh Ecma International pada

desember 2002. Dengan menggunakan C#, dapat dibuat bermacam aplikasi seperti

aplikasi console, aplikasi windows form, aplikasi web, aplikasi web service, dan

aplikasi untuk mobile device. (Seputra, 2013)

2.7.1 Struktur Bahasa pada Visual C#

Berikut ini adalah penjelasan mengenai struktur bahasa pemrogramana pada

visual C#: using System; using System.Windows.Forms;

listing program diatas berfungsi sebagai pendefinisian fungsi / library yang akan

digunakan pada program namespace ProgramPerdana public partial class ProgramPerdana : Form

listing tersebut diatas berfungsi sebagai penamaan project dan kelas utama public ProgramPerdana() { InitializeComponent(); }

Listing tersebut diatas adalah konstruktor, digunakan untuk pemberian nilai awal

pada saat sebuah object baru diciptakan

private void tombol_Clik(object sender, EventArgs e)

25

{ Tulisan = MessageBoxButtons.AbortRetryIgnore; } Listing diatas adalah contoh penanganan event pada visual C#

2.7.1.1 Struktur Percabangan

Bentuk umum IF

if (kondisi yang diseleksi) { Pernyataan 1;

Jika kondisi yang diseleksi benar, maka pernyataan 1 akan dikerjakan.

Sedangkan jika kondisi tersebut tidak terpenuhi, maka program akan keluar dari

struktur if. Jika lebih dari satu pernyataan, maka harus menggunakan tanda ‘{‘

dan ‘}’.

Bentuk umum IF-ELSE if (kondisi yang diseleksi) { Pernyataan 1; } else { Pernyataan 2; }

Jika kondisi yang diseleksi bernilai benar atau terpenuhi, maka pernyataan

pertama yang dilaksanakan dan jika kondisi yang diseleksi bernilai salah, maka

pernyataan yang kedua yang dilaksanakan. Setiap pernyataan diakhiri tanda titik

koma (;) walaupun sebelum else.

Bentuk umum Nested If if (kondisi yang diseleksi){ Pernyataan 1; } else if (kondisi yang diseleksi){ Pernyataan 2; } else if (kondisi yang diseleksi){ Pernyataan 3;

26

} else { Pernyataan 4; } Bentuk Umum Switch Case switch (ekspresi) {

case konst-1: Pernyataan -1; break; case konst-2: Pernyataan -2; break; case konst-n: Pernyataan –n; break; default: Pernyataan –df; break;

} Struktur switch-case-default digunakan untuk penyeleksian kondisi dengan

kemungkinan yang terjadi cukup banyak. “Ekspresi” dapat berupa konstanta

integer atau karakter.

Case digunakan sebagai label yang menandai awal eksekusi deret

instruksinya hingga ditemukan pernyataan break.

Default adalah label yang jika label-label case diatasnya tidak ada yang

memenuhi, maka label ini yang akan dieksekusi.

Break adalah perintah pengontrol alur program yang berfungsi untuk

keluar dari suatu blok kondisi ataupun iterasi.

2.7.1.2 Struktur Perulangan

Struktur FOR

Struktur pengulangan for biasa digunakan untuk mengulang suatu proses

yang telah diketahui jumlah pengulangannya. Bentuk umumnya adalah:

For (inisialisasi;kondisi;iterasi) { Pernyataan; }

27

Keterangan:

Inisialisasi : pernyataan untuk menyatakan keadaan awal dari variable

control

Kondisi : ekspresi relasi yang menyatakan kondisi untuk keluar dari

perulangan

Iterasi : pengatur perubahan nilai variable control

Struktur WHILE

Pengulangan ini banyak digunakan bila jumlah pengulangannya belum

diketahui. Proses pengulangan akan terus berlanjut selama kondisinya bernilai

benar dan akan berhenti bila kondisinya bernilai salah. Bentuk umumnya adalah:

Inisialisasi ; <optional> While (kondisi) { Pernyataan; Iterasi; <optional> }

Struktur Do…While

Pengulangan ini digunakan bila jumlah pengulangan Do...While sama

dengan struktur while, hanya saja pada proses seleksi kondisi letaknya berada

dibawah batas pengulangan. Jadi, dengan menggunakan struktur do…while

sekurang-kurangnya akan terjadi satu kali pengulangan. Berikut bentuk umumnya:

Inisialisasi <optional> Do { Pernyataan ; Iterasi ; <optional> } while (kondisi);

2.8 Arduino IDE

Arduino IDE adalah software yang digunakan untuk men-develop program

yang akan di masukan ke dalam board arduino. Pada dasarnya bahasa yang

digunakan pada arduino IDE adalah bahsa C, namun bahasa C tersebut sudah

banyak dimodifikasi oleh pembuat arduino. Tujuannya agar para pengguna

28

arduino lebih mudah dalam membuat suatu project. Pada arduino IDE terdapat

tools yang digunakan untuk mengkompile program kemudian mendownload

program ke arduino board. (ArduinoTM, t.t)

2.8.1 Struktur Program

Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi

yang harus ada. void setup( ) { }

Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali

ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya. void loop( ) { }

Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah

dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus

menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

2.8.2 Sintaks

Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan.

//(komentar satu baris)

Kadang diperlukan untuk memberi catatan pada diri sendiri apa arti dari

kode-kode yang dituliskan. Cukup menuliskan dua buah garis miring dan

apapun yang kita ketikkan dibelakangnya akan diabaikan oleh program.

/* */(komentar banyak baris)

Jika anda punya banyak catatan, maka hal itu dapat dituliskan pada

beberapa baris sebagai komentar. Semua hal yang terletak di antara dua

simbol tersebut akan diabaikan oleh program.

{ }(kurung kurawal)

Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir

(digunakan juga pada fungsi dan pengulangan).

29

;(titk koma)

Setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma (jika ada titik

koma yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan).

2.8.3 Variabel

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi

untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang

digunakan untuk memindahkannya.

int (integer)

Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak

mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 dan 32,767.

long (long)

Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Memakai 4 byte (32 bit)

dari memori (RAM) dan mempunyai rentang dari -2,147,483,648 dan

2,147,483,647.

boolean (boolean)

Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE (benar)

atauFALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit dari

RAM.

float (float)

Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit)

dari RAM dan mempunyai rentang dari -3.4028235E+38 dan

3.4028235E+38.

char (character)

Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya ‘A’ = 65).

Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.

30

2.8.4 Struktur Pengaturan

Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan

berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar pengaturan.

1. if..else, dengan format seperti berikut ini:

if (kondisi) { }

else if (kondisi) { }

else { }

Dengan struktur seperti diatas program akan menjalankan kode yang ada di

dalam kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE) maka akan

diperiksa apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya FALSE maka kode

pada else yang akan dijalankan.

2. for, dengan format seperti berikut ini:

for (int i = 0; i < #pengulangan; i++) { }

Digunakan bila anda ingin melakukan pengulangan kode di dalam kurung kurawal

beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang diinginkan.

Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke bawah dengan i–.

2.8.5 Mode Digital

1. PinMode(pin, mode)

Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin

yang akan digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode yang

bisa digunakan adalah Input atau Output.

2. DigitalWrite(pin, value)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat

dijadikan HIGH(ditarik menjadi 5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi

ground).

31

3. DigitalRead(pin)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka anda dapat menggunakan

kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah HIGH (ditarik menjadi

5 volts) atau LOW(diturunkan menjadi ground).

2.8.6 Mode Analog

Arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi di

dalam alam analog (menggunakan trik). Berikut ini cara untuk menghadapi hal

yang bukan digital.

1. AnalogWrite(pin, value)

Beberapa pin pada Arduino mendukung PWM (pulse width modulation) yaitu

pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin hidup (on) atau mati (off) dengan

sangat cepat sehingga membuatnya dapat berfungsi layaknya keluaran

analog. Value (nilai) pada format kode tersebut adalah angka antara 0 ( 0%

duty cycle ~ 0V) dan 255 (100% duty cycle ~ 5V).

2. AnalogRead(pin)

Ketika pin analog ditetapkan sebagai Input anda dapat membaca keluaran

tegangannya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0 volts) dan 1024

(untuk 5 volts).

2.9 Avionics Instrument

Avionics instrument adalah kumpulan dari peralatan Flight Monitoring yang

terdapat pada pesawat terbang. Peralatan ini dapat menampilkan visualisasi dari

kondisi pesawat saat melakukan penerbangan. (FAA, t.t.)

Adapun komponen-komponen dari avionics instrument yaitu :

2.9.1 Artificial Horizon Indicator

Artificial Horizon digunakan untuk menunjukkan Flight Attitude relative

terhadap cakrawala. Penamaan ini dimaksudkan untuk membuat pengertian

mudah bahwa Artifical Horizon merupakan tiruan dari permukaan cakrawala yang

32

selalu tegak lurus. Prinsip kerja instrument ini menggunakan sistem Gyroscopic.

Dengan instrument ini, dapat dilihat apakah sayap berada pada level yang sama

atau tidak, dan apakah pesawat dalam Flight Attitude sedang pitch up (mengarah

ke atas) atau pitch down (mengarah ke bawah). Adapun visualisasi dari artificial

horizon adalah sebagai berikut:

Gambar 2.22 Visualisasi Artificial Horizon

(Sumber:Chootair.2008)

2.9.2 Vertical Speed Indicator

Instrumen ini digunakan untuk menunjukkan kecepatan vertikal pesawat.

Laju perubahan kecepatan diukur dengan perbedaan tekanan udara melalui sistem

Pitot-Statis. Vertical Speed Indicator bekerja pada saat pesawat sedang menaik

(climbing) dan menurun (descend) untuk mempertahankan tingkat kecepatan yang

tepat saat climbing dan descend. Satuan kecepatan diukur dalam feet per minute

(ft per min). Adapun visualisasi dari vertical speed indicator adalah sebagai

berikut:

33

Gambar 2.23 Visualisasi Vertical Speed Indicator


2.9.3 Altimeter Indicator

Altimeter digunakan untuk menunjukkan seberapa tinggi pesawat terbang

berada dari permukaan laut (sea level) atau permukaan tanah. Altimeter bekerja

dengan mengukur tekanan udara yang masuk melalui sistem Pitot-Statis. Apabila

tekanan udara meningkat pada sistem Pitot-Static maka Pesawat berada pada

ketinggian yang mendekati sea level (semakin rendah), sebaliknya jika mengalami

penurunan maka pesawat berada pada ketinggian yang menjauhi sea

level (semakin tinggi). Altimeter dikenal juga dengan Altitude Meter. Satuan

pengukuran Altimeter dalam Knots. Adapun visualisasi dari altimeter indicator

adalah sebagai berikut:

Gambar 2.24 Visualisasi Altimeter Indicator


34

2.9.4 Heading Indicator

Heading Indicator digunakan untuk memperlihatkan arah dari hidung

pesawat yang berhubungan dengan arah magnet kutub bumi. Ketika pesawat

berbelok maka jarum pada instrumen akan menunjukkan arah mana dari hidung

pesawat bergerak. Instrumen ini dikenal juga dengan Magnetic Directional

Indicator. Satuan instrumen ini diukur dalam degrees dengan sudut 0 untuk Utara,

90 untuk Barat, 180 untuk Selatan, dan 270 untuk Timur.

Gambar 2.25 Visualisasi Heading Indicator


bab ii tinjauan pustaka 2.1 state of the art...

Documents