penentuan sistem kendali dan propulsi pada...
TRANSCRIPT
i
PENENTUAN SISTEM KENDALI
DAN PROPULSI PADA
HELIKOPTER COAXIAL
BASTER B-3119 UNTUK
PESAWAT TANPA AWAK
Determination of Control and Propulsion
system in Helicopter Coaxial BASTER B-
3119 for Unmanned Aerial Vehicle (UAV)
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Aeronautika
Di Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
Dicko Ramadhan Alif Utama : 091221007
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012
ii
PENENTUAN SISTEM KENDALI
DAN PROPULSI PADA
HELIKOPTER COAXIAL
BASTER B-3119 UNTUK
PESAWAT TANPA AWAK
Penulis:
Dicko Ramadhan Alif Utama NIM : 091221007
Penguji:
1. Ketua : Dr. Maria F.S, Dipl.Ing., MT
2. Anggota : Ir. Sentot Purbadi
3. Anggota : Nur Rachmat, Dipl.Ing., M.Sc.
Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 17 Juli 2012 dan disahkan sesuai
ketentuan.
Pembimbing I
Teguh Wibowo, Dipl. Ing
NIP:
Pembimbing II
Tria Mariz Arif, SST., MT
NIP:
Ketua Jurusan Teknik Mesin,
Ir. Ali Mahmudi, M. Eng
NIP:
iii
RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Dicko Ramadhan Alif Utama Tempat / Tanggal Lahir : Bandung / 10 Maret 1992 Agama : Islam Kewarganegaraan : Indonesia Tinggi / Berat : 177 cm / 68 kg Alamat : Jl.Antareja A33 Komp.Pondus
Kab.Bdg Barat No. KTP : 900313310216 E-Mail : [email protected]
Pendidikan Formal
TK Warga Bakti (1996 – 1997) SD Kartika III-3 (1997 – 2003) SMP Negeri 2 Cimahi (2003 – 2006) SMA Negeri 2 Cimahi (2006 – 2009 0 Politeknik Negri Bandung (2009 – 2012)
Organization Experience
2003 – 2004 : Anggoa Ikatan Remaja Mesjid SMPN 2 Cimahi 2005 – 2006 : Anggota Ekskul Basket SMPN 2 Cimahi 2006 – 2009
: Anggota Sanggar Seni Budaya SMAN 2 Cimahi, Divisi Band
2008 – 2009 2009
: :
Ketua Ekskul Basket SMAN 2 Cimahi Bandung Aeromodelling Open Tournament
2009 – 2010 : Ketua Divisi Olahraga IMT-Aero POLBAN 2010 – 2011 : Ketua Divisi Humas Lomba Keatifitas Aeromodelling,
IMT-Aero POLBAN 2010 – 2011 : Wakil Ketua UKM Basket POLBAN
iv
Dan orang-orang yang terdahulu lagi pertama-tama (masuk islam)
diantara orang-orang muhajirin dan anshar dan orang-orang yang
mengikuti mereka dengan baik, Allah Ridha kepada mereka dan
merekapun Ridha kepada Allah dan Allah menyediakan bagi
mereka surga-surga yang mengalir sungai-sungai dibawahnya,
mereka kekal di dalamnya selama-lamanya. Itulah kemenangan
yang besar.
(Q.S. At Taubah: 100)
Kupersembahkan Tugas Akhir ku ini untuk Kedua Orangtua ku,
Papa dan Mama tercinta, Saudara-saudara ku, Teman-teman ku
dan Orang yang ku cintai.
v
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT. Karena rahmat dan
ridho-Nya serta didorongoleh usaha dan upayayang sungguh-sungguh akhirnya
laporan Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan. Shalawat serta salam semoga
tercurahkan kepada Nabi Muhammad saw.
Tugas Akhir ini berjudul “Sistem Kendali pada Rancang Bangun
Helikopter Mini UAV BASTER B-3119”. Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk
memenuhui salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program
Studi Teknik Aeronautika di Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
Dalam Menyusun dan menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini penulis
berusaha semaksimal mungkin untuk memberikan hasil yang terbaik. Akan tetapi
penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan baik dari segi bahasa
dan sistematika penulisan, ataupun mencakup isi dari laporan Tugas Akhir ini.
Walaupun demikian penulis berharap laporan Tugas Akhir dapat bermanfaat bagi
siapa saja yang membacanya.
Bandung, Juni 2012
Penulis
vi
UCAPAN TERIMAKASIH
Laporan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari do’a, bantuan dan
pengorbanan semua pihak. Oleh sebab itu penulis ingin mengucapkan terima
kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan tugas akhir ini,
khususnya kepada :
1. Bapak Teguh Wibowo selaku pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan, petunjuk dan nasehat serta dukungannya dengan ikhlas.
2. Bapak Tria Mariz Arif selaku pembimbing II yang juga telah
memberikan bimbingan, petunjuk dan nasehat serta dukungannya
dengan ikhlas.
3. Bapak Budi Hartono dan Ibu Maria selaku wali kelas dan selalu
memberikan support dan kecintaan terhadap dunia Aeronautika.
4. Segenap Dosen di Prodi Teknik Aeronautika atas ilmu yang telah anda
berikan selama penulis menempuh studi, hingga selesainya Tugas Akhir
ini.
5. Teman satu Tim (Nelwan Topan dan Reza Septiana) Terimakasih atas
kekompakannya, hingga selesainya Tugas Akhir ini
6. Staff serta Teknisi (Bu Amalia, Pak Asep, Pak Selly, Pak Ade) yang
selalu membantu, hingga selesainya Tugas Akhir ini.
7. Semua teman-teman sejurusan angkatan 2009 yang tidak bisa
disebutkan satu per satu atas solidaritasnya serta dukungan dari
angkatan ’07, ’08, ’10, ’11. “Solidarity Forever for the Greatest
Aerospace, AERO! AERO! AERO!”.
8. Semua teman-teman POLBAN angkatan 2009 yang tidak bisa
disebutkan satu per satu, “Sampai Jumpa di Puncak Kesuksesan!”.
9. Kepada Semua pihak yang telah berjasa besar dan teah membantu
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
vii
Terimakasih dan bakti yang tak terhingga penulis haturkan kepada Ibunda
Ir. Lies Banowati, MT dan Ayahanda Ir. Tridjoko Prihanto S. Atas segala jerih
payahnya dan selalu mendukung serta senantiasa melimpahi penulis dengan do’a-
do’anya serta terimakasih untuk adikku Diany Adlina Fadilah atas dukungan,
pengertian dan do’anya.
Penulis menyadari akan masih banyaknya kekurangan dalam penulisan
Tugas Akhir ini, penulis mohon saran dan kritik yang membangun agar dapat
menjadi lebih baik lagi selanjutnya. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini
bermanfaat bagi pihak yang membutuhkannya.
Bandung, Juli 2012
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ........................................................................................................ i
UCAPAN TERIMAKASIH .............................................................................................. vi
DAFTAR ISI................................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xi
ABSTRAKSI .................................................................................................................. xiv
ABSTRACT ..................................................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1
1.1.1 Latar Belakang UAV ......................................................................... 2
1.2.1 Unmanned Aerial Vehicle dari masa ke masa ................................... 3
1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 7
1.3 Tujuan .......................................................................................................... 7
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah .......................................................... 8
1.5 Metodologi ................................................................................................... 8
1.6 Sistematika Penulisan................................................................................... 9
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................... 10
2.1 Teori Komunikasi....................................................................................... 10
2.2 Teori Kesetimbangan ................................................................................. 11
2.3 Jenis Rotary Wing ...................................................................................... 12
2.4 Pengertian UAV ......................................................................................... 15
2.5 Alternatif Engine yang digunakan ............................................................. 16
2.6 Dasar Teori Sistem Kendali ....................................................................... 17
ix
2.6.1 Transmitter (Pemancar)...................................................................... 19
2.6.2 Receiver (Penerima) ........................................................................... 21
2.6.3 Servo (Aktuator) ................................................................................. 22
2.6.4 ESC (Electronic Speed Controller) .................................................... 24
2.6.5 Battery (Suplai Tenaga) ..................................................................... 25
2.6.6 Kamera ............................................................................................... 27
2.6.7 Remote (Radio Control) ..................................................................... 28
BAB III PERANCANGAN HELIKOPTER BASTER B-3119 ........................... 31
3.1 Helikopter Pembanding .............................................................................. 32
3.2 Design Requirement and Objectives .......................................................... 34
3.3 Penentuan Jenis dan Persyaratan Sistem .................................................... 34
3.4 Komponen Sistem Propulsi ........................................................................ 35
3.4.1 Motor Listrik (Brushless) ................................................................... 36
3.4.2 Propeller ............................................................................................. 37
3.4.3 ESC (Electronic Speed Controller) .................................................... 38
3.5 Komponen Sistem Kendali ........................................................................ 38
3.5.1 Radio Control ..................................................................................... 39
3.5.2 Receiver .............................................................................................. 40
3.5.3 Motor Servo ........................................................................................ 41
3.6 Komponen Surveillance ............................................................................. 41
3.7 Peralatan isi ulang (Recharger) .................................................................. 44
3.7.1 Baterai Lithium Polymer .................................................................... 45
3.8 Metode Pengujian / Pengambilan Data ...................................................... 46
3.8.1 Pengujian Jarak Kendali ..................................................................... 46
3.8.2 Pengujian Durasi Terbang .................................................................. 46
3.8.3 Uji Terbang ........................................................................................ 47
x
3.9 Masalah yang dihadapi ............................................................................... 47
3.9.1 Putaran Rotor yang searah.................................................................. 47
3.9.2 Kamera ............................................................................................... 48
3.9.3 Merekam dan menyimpan video ........................................................ 48
3.9.4 Deformasi Pada Frame ....................................................................... 49
3.9.5 Helikopter Tidak Stabil ...................................................................... 49
BAB IV PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................. 50
4.1 Proses dan Instalasi Komponen ................................................................. 50
4.2 Proses Pemasangan Servo .......................................................................... 51
4.3 Penggantian Frame ..................................................................................... 53
4.4 Proses Pemasangan Motor dan ESC .......................................................... 53
4.5 Perhitungan Teoritis Baterai ...................................................................... 55
4.6 Pengujian Range......................................................................................... 56
4.6.1 Jangkauan Radio ................................................................................. 56
4.6.2 Jangkauan Kamera ............................................................................. 57
4.7 Proses dan Hasil Terbang Perdana ............................................................. 59
4.7.1 Tujuan Terbang Perdana .................................................................... 59
4.7.2 Persiapan Sebelum Penerbangan ........................................................ 59
4.7.3 Langkah Menyalakan Pesawat ........................................................... 60
4.7.4 Terbang Perdana dan Hasil .............................................................. 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 63
5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 63
5.2 Saran .......................................................................................................... 64
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 65
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Skema Kontrol Helikopter ........................................................................ 2
Gambar 1. 2 Archibald Low.......................................................................................... 3
Gambar 1.3 Seri Firebee ............................................................................................... 4
Gambar 1.4 Navy JD-1 sedang membawa Firebee (oranye) ........................................ 4
Gambar 1.5 Predator UAV ............................................................................................ 5
Gambar 1.6 Xianglong UAV ........................................................................................ 5
Gambar 1.7 Yamaha RMAX......................................................................................... 6
Gambar 1.8 Silver Fox UAV ........................................................................................ 6
Gambar 1. 9 Sikorsky Cypher UAV ............................................................................. 6
Gambar 2.1 Ilustrasi Komunikasi ............................................................................... 10
Gambar 2.2 Model Shannon dan Weaver ................................................................... 12
Gambar 2. 3 Helikopter Single Rotor ......................................................................... 14
Gambar 2. 4 Helikopter Rotor Tandem....................................................................... 14
Gambar 2. 5 Helikopter Coaxial ................................................................................. 15
Gambar 2. 6 Pesawat Tiltrotor .................................................................................... 17
Gambar 2.7 Motor Letup............................................................................................. 18
Gambar 2.8 Motor Brushless ...................................................................................... 19
Gambar 2. 9 rangkaian pemasangan transmitter dan receiver .................................... 20
Gambar 2.10 Radio, receiver, servo, baterai ............................................................... 21
Gambar 2.11 Transmitter ............................................................................................ 21
xii
Gambar 2.12 Radio Control ........................................................................................ 22
Gambar 2.13 Receiver ................................................................................................. 23
Gambar 2. 14 Komponen Servo .................................................................................. 25
Gambar 2. 15 Pulsa yang diberikan pada servo .......................................................... 26
Gambar 2.16 ESC (Electronic Speed Controller) ....................................................... 27
Gambar 2.17 Baterai ................................................................................................... 28
Gambar 2.18 Baterai Li-Po ......................................................................................... 29
Gambar 2.19 Transmitter dan Kamera........................................................................ 30
Gambar 2.20 Bentuk Perkembangan Radio ................................................................ 31
Gambar 3. 1Proses Pengerjaan Tugas Akhir............................................................... 33
Gambar 3. 2 Kamov Ka-137 ....................................................................................... 35
Gambar 3. 3 Airscooter Coaxial Rotor UAV.............................................................. 35
Gambar 3. 4 CoaX™ eYe Skybotix ............................................................................. 36
Gambar 3. 5 Motor Listrik Brushless .......................................................................... 38
Gambar 3. 6 Perbandingan Motor Brushless dan Brush ............................................. 39
Gambar 3. 7 Propeller ................................................................................................. 40
Gambar 3. 8 Baterai Li-PO ......................................................................................... 40
Gambar 3. 9 Electronic Speed Controller ................................................................... 41
Gambar 3. 10 Radio Control ....................................................................................... 42
Gambar 3. 11 Receiver ................................................................................................ 43
Gambar 3. 12 Servo ..................................................................................................... 44
Gambar 3. 13 Komponen Surveillance ....................................................................... 45
Gambar 3. 14 kamera dan receiver ............................................................................. 46
Gambar 3. 15 Li-PO Charger ...................................................................................... 47
xiii
Gambar 4. 1 Peralatan yang diperlukan ...................................................................... 53
Gambar 4. 2 Pemasangan Servo .................................................................................. 54
Gambar 4. 3 Frame Alumunium yang terdeformasi ................................................... 55
Gambar 4. 4 Frame Pengganti ..................................................................................... 55
Gambar 4. 5 Diagram instalasi Motor ......................................................................... 56
Gambar 4. 6 CD Driver Easy Cap ............................................................................... 58
Gambar 4. 7 Cara Pemasangan USB DVR ................................................................. 58
Gambar 4. 8 Tampilan Kamera pada ULead .............................................................. 59
Gambar 4. 9 Tampilan Kamera pada MultiViewer ..................................................... 59
Gambar 4. 10 menegecek baterai kamera ................................................................... 61
Gambar 4. 11 sinyal lampu receiver ........................................................................... 61
Gambar 4. 12 tanpa memegang kendali remote .......................................................... 62
Gambar 4. 13 Uji terbang ............................................................................................ 63
Gambar 4. 14 BASTER B-3119.................................................................................. 63
xiv
ABSTRAKSI
UAV adalah pesawat tanpa awak yang dapat dikontrol dari
jarak jauh, UAV dengan segala keunggulannya menjadi solusi
untuk berbagai misi surveillance maupun reconnaissance. Mini
UAV adalah salah satu jenis UAV yang memiliki kemampuan
terbang rendah dan mampu terbang dengan jangkauan cukup jauh,
di Indonesia sendiri penelitian UAV masih dikembangkan.
Berdasarkan ulasan di atas penulis mencoba untuk
merancang Mini UAV BASTER B-3119 dengan bentuk helikopter
yang berukuran kecil. Dalam Tugas Akhir ini penulis membahas
tentang sistem kendali.
Mini UAV BASTER B-3119 di modifikasi dengan
menggunakan motor brushless yang sebelumnya hanya
menggunakan motor brush, kemudian dikontrol oleh Electronic
Speed Controller dengan baterai sebagai suplai tenaga, sebagai
sistem kendali nya menggunakan radio kontrol dan receiver dengan
motor servo sebagai bidang kendali. Untuk sistem survei
menggunakan kamera wireless yang terlebih dahulu di buffer ke
perangkat lain seperti laptop, TV ataupun LCD. Laptop di ground
menggunakan software dari USB DVR.
Mini UAV BASTER B-3119 menggunakan helikopter
coaxial dan berbentuk bundar seperti bola atau bakso. Desain ini
kompak, ringan serta tidak memerlukan banyak tempat untuk dapat
beroperasi serta aman. Hasil yang diharapkan adalah pesawat dapat
terbang, berfungsi dan mengambil video selama penerbangan.
Kata kunci : UAV, Sistem Kendali
xv
ABSTRACT
UAV is an unmanned aircraft that can be controlled
remotely, with all its advantages UAV to be the solution for a
variety of surveillance and reconnaissance missions. Mini UAV is
one type of UAV that has the ability to fly low and are able to fly
with a long reach, in Indonesia's own research UAV was
developed.
Based on the above review authors tried to design the Mini
UAV BASTER B-3119 to form a small helicopter. In this Final
author discusses the control system.
Mini UAV BASTER B-3119 modified with brushless motors
that were previously only use the motor brush, then controlled by
the Electronic Speed Controller to the battery as power supply, as
its control system using a radio control and the receiver with a
servo motors as surface control. For the survey system using a
wireless camera that was firstly buffered to other devices such as
laptop, TV or LCD. Laptops in the ground using the software from
a USB DVR.
Mini UAV BASTER B-3119 using a coaxial helicopter and
round like a ball or meatball. The design is compact, lightweight
and does not require a lot of places to be able to operate and safe.
The expected result is a plane can fly, serve and take a video
during the flight.
Keywords : UAV, System Control