2107100171-Paper

7
Prototyping an Autonomous Underwater Vehicle (ITS AUV-01) Based on Application Using IMU, Compass and GPS Module Hendro Nurhadi, Agus Setiawan Abstract - The ocean takes two-third portion of earth surfaces and has an important role in the development of all living things. Huge amount of ocean natural resources is very important for human future. On the other hands, underwater ocean resources survey has a lot of problem in both equipment and human as the subject. Therefore, the needs of equipment for ocean underwater survey rapidly increase. AUV (Autonomous Underwater Vehicle) was an unmanned robot and it has capability to move autopilot or autonomous. There are seven important aspects of AUV design which is: stucture analysis, navigation system, propulsin sistem, payload sistem, remote sensing, power management and control system. It is essential that the AUV has a good stability and waterproof. This research conclude that for operating depth of 50 metres, the ideal weight of ITS AUV-01 were 19.8 kg with Xi = 0.001 mm and Yi = 0.00103 mm. Instumentation of ITS AUV-01 using ATMEGA8535 microcontroller with velocity angle comparation utilize compass censor. Keywords - autonomous underwater vehicle, Compass, ATMEGA8535, Autopilot. PENDAHULUAN Laut mencakup sekitar dua-pertiga dari bumi dan memiliki efek yang besar terhadap kelangsungan hidup dan pengembangan semua makhluk hidup. Sumber daya yang melimpah di laut sangatlah penting untuk masa depan manusia. laut umumnya diabaikan di karenakan fokus perhatian manusia hanya pada tanah dan atmosfer. Sampai saat ini, pengetahuan tentang laut sangat terbatas. Seringkali kita jumpai berbagai masalah dan kendala dalam hal underwater survey baik dalam peralatan yang digunakan ataupun sumber daya manusia sebagai subjeknya. Padahal monitoring bawah laut perlu dilakukan secara berkala dan teratur untuk mendapatkan data-data dan informasi yang lengkap dan akurat,namun dengan sumber daya manusia dan teknologi yang masih ada sekarang ini hal tersebut terasa sulit untuk dicapai dan berakibat pada minimnya informasi dan data yang dihasilkan baik secara kualitas ataupun kuantitas. Hal itu disebabkan oleh metode yang seringkali dilakukan masih terlalu bergantung pada ketrampilan dan keahlian manusia. Oleh karena itu dirasa perlu adanya suatu teknologi untuk mempermudah pekerjaan ini yakni dengan underwater AUV. AUV (Autonomous Underwater Vehicle) Autonomous underwater vehicle (AUV) merupakan salah satu jenis robot bawah air yang telah menarik minat banyak penelitian beberapa tahun terakhir. AUV adalah kendaraan yang digerakkan melalui air dengan sistem propulsi, dikendalikan dan dikemudikan oleh komputer onboard dengan enam derajat kebebasan (DOF) manuver. Hal ini dapat melaksanakan tugas yang telah ditentukan sepenuhnya dengan sendirinya. Sampai saat ini, teknologi AUV dapat dibagi ke dalam 7 kategori: analisa struktur rangka dan body, sistem navigasi, sistem propulsi, sistem payload, remote sensing, power management, dan sistem kendali. Dengan AUV ini monitoring bawah laut dapat di lakukan secara berkala dan aman karena proses survey bisa dilakukan. Tentunya dengan hasil informasi yang lebih baik daripada dengan metode yang sering digunakan sekarang ini. Oleh karena itu perlu di bangun sebuah “Rancang Bangun Kapal Selam Tanpa Awak (ITS AUV- 01) dengan Aplikasi IMU, Compas, dan GPS module” sebagai tahap awal membangun robot cerdas bawah air untuk underwater survey. Tujuan dari penelitian ini adalah bagaimana membuat prototype ITS AUV-01 dengan sitem payload Autonomous dengan kestabilan AUV yang baik. METODE PENELITIAN Penelitian ini dimulai dengan mendesain bentuk kapal selam mini menggunakan software MAXSURF. Pemodelan kapal selam menggunakan software maxsurf akan memudahkan dalam mencari koefisien-koefisien pada perhitungan performa kapal selam mini. Perhitungan tahanan yang dialami kapal selam menggunakan metode holtrop. Pada sistem propulsi dilakukan perhitungan daya motor. Setelah dilakukan pemodelan dan perhitungan denga menggunakan softwere MAXSURF. Di lakukan desain mendetail ITS AUV-01. Mulai dari mekanisme mekanik hingga mekanisme elektrik dari robot cerdas tanpa awak bawah air ini. Maxsurf adalah program desain khusus pembuatan Kapal digital. Program ini sangat berguna dalam bidang perkapalan. Dalam perancangan dan pembuatan ITS AUV-01 perlu

Transcript of 2107100171-Paper

Page 1: 2107100171-Paper

Prototyping an Autonomous Underwater Vehicle (ITS

AUV-01) Based on Application Using IMU, Compass

and GPS Module Hendro Nurhadi, Agus Setiawan

Abstract - The ocean takes two-third portion of earth

surfaces and has an important role in the

development of all living things. Huge amount of

ocean natural resources is very important for human

future. On the other hands, underwater ocean

resources survey has a lot of problem in both

equipment and human as the subject. Therefore, the

needs of equipment for ocean underwater survey

rapidly increase. AUV (Autonomous Underwater

Vehicle) was an unmanned robot and it has

capability to move autopilot or autonomous. There

are seven important aspects of AUV design which is:

stucture analysis, navigation system, propulsin

sistem, payload sistem, remote sensing, power

management and control system. It is essential that

the AUV has a good stability and waterproof. This

research conclude that for operating depth of 50

metres, the ideal weight of ITS AUV-01 were 19.8 kg

with Xi = 0.001 mm and Yi = 0.00103 mm.

Instumentation of ITS AUV-01 using ATMEGA8535

microcontroller with velocity angle comparation

utilize compass censor.

Keywords - autonomous underwater vehicle,

Compass, ATMEGA8535, Autopilot.

PENDAHULUAN

Laut mencakup sekitar dua-pertiga dari

bumi dan memiliki efek yang besar terhadap

kelangsungan hidup dan pengembangan semua

makhluk hidup. Sumber daya yang melimpah di

laut sangatlah penting untuk masa depan

manusia. laut umumnya diabaikan di karenakan

fokus perhatian manusia hanya pada tanah dan

atmosfer. Sampai saat ini, pengetahuan tentang

laut sangat terbatas.

Seringkali kita jumpai berbagai masalah

dan kendala dalam hal underwater survey baik

dalam peralatan yang digunakan ataupun sumber

daya manusia sebagai subjeknya. Padahal

monitoring bawah laut perlu dilakukan secara

berkala dan teratur untuk mendapatkan data-data

dan informasi yang lengkap dan akurat,namun

dengan sumber daya manusia dan teknologi yang

masih ada sekarang ini hal tersebut terasa sulit

untuk dicapai dan berakibat pada minimnya

informasi dan data yang dihasilkan baik secara

kualitas ataupun kuantitas. Hal itu disebabkan

oleh metode yang seringkali dilakukan masih

terlalu bergantung pada ketrampilan dan keahlian

manusia.

Oleh karena itu dirasa perlu adanya suatu

teknologi untuk mempermudah pekerjaan ini

yakni dengan underwater AUV. AUV

(Autonomous Underwater Vehicle) Autonomous

underwater vehicle (AUV) merupakan salah satu

jenis robot bawah air yang telah menarik minat

banyak penelitian beberapa tahun terakhir. AUV

adalah kendaraan yang digerakkan melalui air

dengan sistem propulsi, dikendalikan dan

dikemudikan oleh komputer onboard dengan

enam derajat kebebasan (DOF) manuver. Hal ini

dapat melaksanakan tugas yang telah ditentukan

sepenuhnya dengan sendirinya. Sampai saat ini,

teknologi AUV dapat dibagi ke dalam 7 kategori:

analisa struktur rangka dan body, sistem navigasi,

sistem propulsi, sistem payload, remote sensing,

power management, dan sistem kendali.

Dengan AUV ini monitoring bawah laut

dapat di lakukan secara berkala dan aman karena

proses survey bisa dilakukan. Tentunya dengan

hasil informasi yang lebih baik daripada dengan

metode yang sering digunakan sekarang ini. Oleh

karena itu perlu di bangun sebuah “Rancang

Bangun Kapal Selam Tanpa Awak (ITS AUV-

01) dengan Aplikasi IMU, Compas, dan GPS

module” sebagai tahap awal membangun robot

cerdas bawah air untuk underwater survey.

Tujuan dari penelitian ini adalah bagaimana

membuat prototype ITS AUV-01 dengan sitem

payload Autonomous dengan kestabilan AUV

yang baik.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dimulai dengan mendesain bentuk

kapal selam mini menggunakan software

MAXSURF. Pemodelan kapal selam

menggunakan software maxsurf akan

memudahkan dalam mencari koefisien-koefisien

pada perhitungan performa kapal selam mini.

Perhitungan tahanan yang dialami kapal selam

menggunakan metode holtrop. Pada sistem

propulsi dilakukan perhitungan daya motor.

Setelah dilakukan pemodelan dan perhitungan

denga menggunakan softwere MAXSURF. Di

lakukan desain mendetail ITS AUV-01. Mulai

dari mekanisme mekanik hingga mekanisme

elektrik dari robot cerdas tanpa awak bawah air

ini.

Maxsurf adalah program desain khusus

pembuatan Kapal digital. Program ini sangat

berguna dalam bidang perkapalan. Dalam

perancangan dan pembuatan ITS AUV-01 perlu

Page 2: 2107100171-Paper

dimodelkan terlebih dahulu bentuk dari kapal

selam mini tersebut dengan Maxsurf agar

mendapatkan nilai dari berat displacement atau

syarat kapal selam mini untuk bisa melayang.

Dan dengan sofware Maxsurf dapat di peroleh

nilai koefisien–koefisien pendukung dalam

perhitungan yang lebih akurat seperti koefisien

prismatic, koefisien bouyancy, dan lain-lain.

Setelah di ketahui Berat displacement

dalam kondisi melayang dari software maxsurf.

Kemudian merancang secara detail dari prototype

ITS AUV-01. Dalam mendesain ITS AUV-01

juga diperhatikan proses pembuatannya.

Sehingga metode trial and error terus di gunakan

dalam mendesain prototype ITS AUV-01. Desain

ini harus mempunyai kekedapan yang baik. Agar

kapal selam tetap dalam kondisi melayang di

permukaan air.

Gambar 1. Rancangan AUV

Perancangan berat dan titik berat sangat di

perlukan agar posisi kapal selam berada pada

garis horizontal sehingga memudahkan dalam

pergerakannya. Perancangan ini termasuk dalam

penempatan komponen-komponen yang berada di

dalam ITS AUV-01 seperti motor DC, Servo,

sensor dan lain-lain. Dengan menggunakan

software maxsurf akan didapat nilai-nilai volume

kapal, luas area basah (wetted surface), serta

koefisien-koefisien pendukung perhitungan yang

lebih akurat. Dari data-data yang telah didapat,

selanjutnya dilakukan perhitungan hambatan total

yang dialami kapal selam. Dari hambatan total

dapat dicari kebutuhan daya motor. Kebutuhan

daya motor pada AUV dimulai dengan

menghitung daya efektif untuk melawan

hambatan AUV saat melakukan gerak maju

dibawah permukaan laut.

HASIL DAN DISKUSI

Pada perancangan AUV hal yang utama yang

perlu diperhitungkan adalah besar daya yang

dibutuhkan untuk menggerakkan AUV saat di

dalam dan dipermukaan air.

Tabel 1 Hasil Pemodelan dengan software

Maxsurf

Dari tabel diatas dapat diketahu berat maksimal

kapal selam agar bisa melayang di permukaan air.

V =

Dimana;

V = Volume

f(x) = jari-jari luar

g(x) = jari-jari dalam

Volume benda padat dengan metode cincin [8].

Dari perhitungan diatas diperoleh Berat total

dan titik berat dari ITS AUV-01. Titik Berat arah

bidang X di hiting mulang belakang buritan

sehingga kalau di hitung berdasarkan titik tengah

pada body ITS AUV-01 adalah

Xi = 0,75118 – 0,75000

= 0,00118 m

Yi = -0,00103 m

Dengan Berat AUV 18,9 kg

kecepatan adalah gaya fluida yang bekerja pada

kapal sedemikian rupa sehingga melawan arah

gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut sama

dengan komponen gaya fluida yang bekerja

sejajar dengan sumbu gerakan kapal. Tahanan

yang terjadi pada AUV yaitu hambatan gesek

(frictional force) dan hambatan appendages.

Besar hambatan gesek/ appendages didapat dari

persamaan:

Rgesek/appendages =½ . ρ. V2. S. Ct (1)

dimana:

ρ = massa jenis fluida

S = luasan permukaan basah badan/ appendages

kapal selam di dalam air(m2)

V = kecepatan kapal selam (m/s)

Ct = koefisien drag nondimensional

Dari perhitungan didapat besar hambatan total

yang terjadi pada AUV rancangan kami sebesar

6,256 N. Dari gaya hambat yang terjadi, maka

dapat dicari kebutuhan daya pada AUV melalui

persamaan:

EHP = RT . V (2)

THP =EHP/ηH (3)

DHP = EHP/η (4)

SHP = DHP/ηSηB (5)

BHPscr = EHP / ηt (6)

BHPMCR = BHPSCR / 0,85 (7)

Dari persamaan diatas, maka didapat

Hambatan total Kapal Selam adalah 6,256 N

dengan kemampuan motor untuk melaju adalah

0,0259 Hp

No Pengukuuran Nilai Unit

1 Berat 19,8 Kg

2 Volume 19280556,1 Mm3

3 Cp 0,819

4 Cb 0,643

5 Cm 0,785

6 Cwp 0,871

Page 3: 2107100171-Paper

Gambar 4.16 ITS AUV-01a

Gambar 4.15 ITS AUV-01b

Instrumentasi pada wahana ITS AUV-01

terdiri dari rangkaian elektronik yang

mengendalikan gerakan dari wahana saat

beroperasi. Instrumentasi terdiri dari

mikrokontroler sebagai pusat pengolahan data

dan aktuator sebagai respon dari mikrokontroler.

Aktuator yang ada pada wahana ini adalah motor

servo dan motor dc. Pengembangan instrumen

wahana dimaksud agar dapat mengendalikan

AUV secara autonomous. Oleh karena itu

instrumentasi dilengkapi dengan sensor-sensor

sebagai respon yang dapat mendukung kinerja

wahana dalam beroperasi. Sistem instrumentasi

dapat digambarkan pada gambar 5.1 dibawah ini:

± Minimum System Motor Servo Fin Kendali

Kompas

Input Output

Gambar 5.1 Block Diagram Instrumentasi motor ServoITS

AUV

± Minimum System Motor DC Propeler

OutputInput

Gambar 5.2 Block Diagram Instrumentasi Motor DC ITS AUV

elektronika yang dibangun melalui teknologi

semikonduktor dengan wujud relatif kecil juga

dari segi harga terjangkau, sangat besar

kemampuannya dalam pengendalian peralatan

secara digital. Mikrokontroler juga merupakan

sebuah komputer dalam chip yang digunakan

untuk untuk mengontrol peralatan elektronik.

Sebuah mikrokontroler umumnya berisi seluruh

memori dan antarmuka I/O yang dibutuhkan,

sedangkan mikroprosesor serba guna

membutuhkan chip tambahan untuk menyediakan

fungsi yang dibutuhkan. Mikrokontroler hanya

bisa menjalankan satu program aplikasi saja yang

tersimpan pada memory programnya. Oleh

karena itu mikro-system sering disebut pula

sebagai minimum system.

Mikrokontroler ATMEGA8535 didukung saluran

I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port

C dan port D. Mempunyai ADC 8 bit sebanyak 8

chanel. Untuk penggunaan minimum system ini

pada Port A digunakan sebagai inputan sensor

IMU, Port B untuk mengerakkan actuator, Port C

untuk tampilan LCD, dan Port D untuk imputan

sensor kompas.

Proses Pembuatan Minimum System dimulai

dengan pembuatan rancangan dengan

menggunakan softwere Eagle seperti yang

ditunjukkan pada gambar 5.2. Kemudian hasil

rancangan yang sudah selesai di dilakukan proses

menyetak dipapan PCB. Hasil dari cetakan

tersebut kemudian dilakukan pemasangan

komponen-komponen yang digunakan

Minimum system yang sudah selesai dirakit

kemudian dilakukan pengujian terhadap integrasi

dari komponen-komponen yang dipasang.

Pengujian pertama dilakukan dengan memberi

catu daya sebesar 12 volt. Indikasi bahwa

minimum system bekerja adalah lampu LED

yang menyala. Setelah itu pengujian LCD display

di hubungkan dengan pin port C. Ini

menunjukkan bila LCD menyala maka rangkaian

minimum system sudah siap digunakan.

Gambar 5.6 Minimum System ATMEGA8535

Minimum system yang sudah selesai selanjutnya

dilakukan integrasi awal terhadap sensor dan aktuator

sebelum dipasang pada wahana ITS AUV-01.

Integrasi awal dilakukan agar mendapatkan hasil yang

baik sebelum ujicoba saat dipasangkan di wahana ITS

AUV-01. Pengujian integrasi untuk menguji

pembacaan sensor dan pergerakan aktuator. Sebelum

melakukan pengujian dilakukan pemograman terhadap

minimum system agar dapat menjalankan aktuator dan

dapat melakukan pembacaan sensor yang ada. Pada

Page 4: 2107100171-Paper

gambar 5.4 menunjukkan integrasi awal pemasangan

sensor dan aktuator.

Bahasa pemograman yang diapakai adalah bahasa c

dengan bantuan software codecvision. Bahasa c

dipakai karena penggunaan yang lebih mudah dalam

melakukan pemograman pengendalian. Untuk

program minimum sytem yang sudah dibuat dapat

dilihat di lampiran.

Gambar 5.7 Integrasi Awal Minimum System, Sensor, dan

aktuator

Pengujian Sensor 1. kompas

Pengujian sensor kompas dilakukan

dengan pembacaan sensor di tampilan LCD

display. Pengambilan data dilakukan 3 kali dalam

1 sudut. Sensor kompas memiliki peranan

penting dalam pembacaan arah gerak kapal.

Sehingga harus mempunyai akurasi yang tinggi.

Berikut hasil pembacaan sensor kompas pada

tabal 5.1 di bawah ini: Table 5.1 tabel pembacaan sudut Kompas

No Data

I2C

Sudut

hadap kapal

kompas

Tam

pilan

LCD

%

ero

r

%

Akur

asi 1 238 0

0(utara) 0

0 0 100

2 225 300 32

0 6,6

7

93,3

3 3 213 600 63

0 5 95

4 200 900(barat) 90

0 0 100

5 186 1200 122

0 1,6

7

98,3

3 6 166 1500 151

0 0,6

7

99,3

3 7 144 1800(selata

n)

1790 0,5

5

99,4

5 8 117 2100 207

0 1,4

2

98,5

8 9 84 2400 240

0 0 100

10 46 2700(timur) 273

0 1,1 98,9

11 16 3000 299

0 0,3 99,7

12 252 3300 328

0 0,7

1

99,2

9

Dari tabel diatas menunjukkan nilai dari

pembacaan sensor kompas mempunyai

keakuratan yang cukup baik. Ini dilihat dari nilai

akurasi dari pembacaan sensor kompas rata-rata

diatas 95%. Pada pembacaan sensor pada sudut

00, 90

0, 240

0, memiliki nilai akurasi hingga

100%. Hasil akurasi merupakan hasil rata2 dari

pengambilan data sebanyak 3 kali setiap sudut

yang diukur. Sensor kompas digunakan untuk

membaca arah dari gerakan wahana. Dan juga

bisa dijadikan set point arah gerakan wahana.

2. IMU dan GPS Module

Pada tugas akhir ini seharusnya memakai

sensor IMU dan GPS module. Namum

permasalahan yang dihadapi adalah interface dari

sensor ke minimum system yang sudah dibuat.

Interface tersebut tidak compatible dengan

interface sensor tersebut. Sehingga komponen

sensor tidak dapat digunakan. Permasalahan

interface dalam minimum system dapat diatasi

dengan cara merubah desain ulang minimum

system. Desain tersebut harus disesuaikan dengan

interface dari sensor yang dipakai.

Pemodelan Motor DC dan Servo Pada Matlab

Simulink

Pemodelan pada DC motor

Pemodelan motor DC dibuat berdasarkan

persamaan di bawah ini. Masukan motor berupa

voltage dengan keluaran yang diharapkan berupa

putaran dalam rad/s. Putaran pada motor DC akan

digunakan sebagai penggerak pada AUV

Gambar 6.1 Simulink Motor DC

Pemodelan Motor Servo

Pemodelan motor servo dibuat berdasarkan

persamaan di bawah ini. Masukan motor berupa

voltage dengan keluaran yang diharapkan berupa

putaran dalam rad/s. Putarn pada motor DC akan

digunakan sebagai kendali pada AUV

Page 5: 2107100171-Paper

Gambar 6.2 Pemodelan Motor Servo

Analisa simulasi pemodelan pada MATLAB

Simulink

Simulasi Pemodelan Motor DC

Dari gambar 6.1 dapat dilihat bahwa grafik

kecepatan motor DC menunjukkan putaran RPM

motor langsung menuju RPM motor yang di set.

Namum disana terjadi overshot, tapi tidak terlalu

besar. Dalam berjalannya waktu kecepatan motor

yang di set sebesar 50 rpm ternyata tidak stabil

pada 50 rpm. Terjadi eror sebesar 0,01% selama

motor itu bekerja. Hal ini dapat menyebabkan

kecepatan AUV tidak stabil. Hal ini dikarenakan

sifat dari motor DC itu sendiri yang tidak stabil

bila hanya beri tegangan ataupun pulsa pwm.

Oleh karena itu perlu adanya kontroler yang bisa

meyeimbangkan atau menstabilkan kecepatan

putaran motor. Selain kontroler perlu adanya

suatu feedback dari sensor rpm sehingga putaran

motor akan stabil pada putaran rpm yang

diinginkan.

Gambar 6.3 Grafik kecepatan RPM Motor DC

Dalam mengontrol kecepatan motor

menggunakan kontrol PWM(pulse Width

Modulation). Dimana mengontrol kecepatan

motor dengan mengontrol pengiriman pulsa.

Dengan panjang pulsa sebesar 20ms seperti pada

perhitungan pada bab 5. Motor dapat berjalan

dengan pulsa sebesar 1 – 5 ms. Namum pulsa

yang dikirimkan dari mikrokontroler hanya

mempunya tegangan sebesar 5 volt. Sehingga

pulsa tersebut harus dikuatkan dengan tegangan

12 volt. Agar motor DC dapat berputar.

Dari gambar 6.2 dapat dilihat grafik pulsa

pwm motor DC. Dari grafik menunjukkan bahwa

pulsa yang dikirim untuk menggerakkan motor

DC tidak mempunya lebar pulsa yang sama. Dari

grfik terdapat eror sebesar 1% . saat lebar pulsa

tidak sesuai lebarnya maka putaran motor DC

mempunya kecepatan yang berbeda saat berputar.

Hal ini bisa diatasi dengan memberikan kontroler

pada sistem motor DC. Saat pemograman

mikrokontroler kecepatan motor dc dapat di

feedback menggunakan sensor rpm. Sehingga

putaran motor akan stabil.

Gambar 6.4 Grafik PWM Motor DC

Simulasi Pemodelan Motor Servo

Gambar 6.5 Grafik Simulasi Motor Servo

Dari gambar 6.3 dapat dilihat grafik simulasi

motor servo. Dari grafik menunjukkan bahwa

sudut motor servo di set sebesar 45 derajat.

Hanya dalam waktu set 1 second motor servo

menunjukkan sudut 45 derajat. Terdapat

ketidakstabilan namum hanya sebesar range

0.001 – 0.01. hal ini tidak mempengaruhi kendali

dalam AUV. Motor servo mempunyai kelebihan

dibanding dengan motor dc karena motor servo

mempunya feedback sensor. Sehingga saat motor

servo di set sesuai keinginan kita maka hasil

sesuai dengan yang kita harapkan.

Namum bila melakukan gerakan sesuai dengan

sensor maka motor servo membutuhkan kontroler

agar respon terhadap sensor lebih cepat.

Kemampuan motor servo lumayan baik. Torsi

yang dikeluarkan juga besar. Tapi bila gaya yang

di terima motor servo terlalu besar. Maka

gearbox pada motor servo akan mengalami

kerusakan.

Time (sekon)

Page 6: 2107100171-Paper

Gambar 6.6 Grafik Simulasi Pulsa Motor Servo

Dari gambar 6.4 dapat dilihat grafik simulasi

pulsa motor servo. Dari grafik dapat dilihat

bahwa pulsa lebih stabil. Saat motor servo di

inginkan sudut 45 derajat maka lebar dan panjang

pulsa stabil sesuai yang diinput di awal. Hal ini di

karenakan motor servo mempunyai encoder atau

feedback yang baik. Sehingga pulsa yang dikirim

untuk menggerakan sudut motor servo akan stabil

tetap menunjukkan sudut yang diinginkan.

Respon perubahan sudut juga cepat tergantung

pada spesifikasi motor servo yang di pakai.

Hasil Simulasi Motor Servo

Tabel hasil simulasi motor Servo yang

dikendalikan Minimum System

No Lebar

Pulsa

Sudut yang

di input

(reference)

Sudut yang

sebenarnya

1 1 ms 0 0

2 1,10

ms

30 30

3 1,23

ms

45 45

4 1,34

ms

60 60

5 1,5 ms 90 90

6 1,65

ms

120 120

7 1,73

ms

135 135

8 1,82

ms

150 150

9 2 ms 180 180

Dari tabel 6.1 dapat dilihat bahwa hasil simulasi

sudut servo dengan yang sebenarnya adalah

sama. Hal ini sesuai dengan karakteristik motor

servo itu sendiri yang mempunyai feedback

dalam motor tersebut. Hasil ini sesuai dengan

perhitungan timer clock dan informasi datasheet

dari jenis motor servo tersebut. Dari tabel

tersebut saat pulsa menunjukkan lebar 1 ms servo

membentuk sudut o0sedangkan saat lebar pulsa

1,5 ms motor servo membentuk sudut 900. Begitu

juga dengan lebar pulsa yang lainnya.

Komparasi Sudut Motor Servo Terhadap Sudut

Fin Penggerak

Tabel 6.2 Sudut Motor Servo Terhadap Sudut Fin

No Sudut Motor

Servo

Sudut Fin

Kendali

1 900 1

0 (CCW)

2 450 46

0 (CCW)

3 1350 44

0 (CW)

4 600 36

0 (CCW)

5 1200 34

0 (CW)

Dari tabel 6.2 dapat dilihat sudut servo terhadap

sudut fin penggerak mengalami eror. Seharusnya

saat servo menunjukkan sudut 90 derajat maka

sudut fin membentuk sudut 0 derajat seperti yang

ditunjukan pada gambar 6.9 dibawah ini. Hal

yang menyebabkan sudut fin kendali tidak

membentuk sudut 00 adalah faktor manufaktur

atau pembuatan mekanisme Fin kendali

mengalami kesalahan. Namum hal ini bisa diatasi

dengan merubah program mikrokontroler dalam

mengontrol motor servo. Sehingga sudut servo

mengikuti sudut fin yang diinginkan. Motor servo

yang dimiliki mempunyai kemampuan

membentuk sudut 0-1800. Dan dalam pergerakan

AUV dalam berbelok atau bermanuver

menggunakan sudut fin kendali hanya sebesar 0-

300. Sehingga pengontrolan dapat dilakukan

sesuai dengan sudut fin kendali yang diinginkan.

Fin yang satu dengan yang lain juga memiliki

eror motor servo terhadap sudut fin kendali.

Sehingga pemograman sudut servo yang satu

dengan yang lain berbeda. Hal ini diharapkan

agar posisi sudut fin membentuk 00 pada saat

awal posisi bergerak.

Gambar 6.11 Posisi Sudut Fin Penggerak 0 derajat

7.1 Kesimpulan

Pada perancangan dan pembuatan kapal selam

tanpa awak ITS AUV-01a dan ITS AUV-01b

diperoleh beberapa kesimpulan.

1. ITS AUV-01a memiliki berat 39 kg sedangkan

ITS AUV-01b hanya 19 kg dengan kondisi

operasi yang berbeda. Kedalaman operasi dari

ITS AUV-01a bisa mencapai 300 meter

Page 7: 2107100171-Paper

sedangkan pada ITS AUV-01b hanya bisa

beroperasi hingga kedalaman 50 meter.

2. Kesimbangan dari 2 wahana tersebut juga

memiliki perbedaan. Wahana ITS AUV-01 b

lebih seimbang dibanding ITS AUV-01a. ITS

AUV-01b memiliki titik tengah gravitasi di xi

= 0,001 mm dan yi= -0,001 mm. Sedangkan

pada ITS AUV-01b mempunyai titik tengah

gravitasi xi= 0,09 mm dan yi = -1,5 mm.

3. Kedua wahana tersebut mempunyai hambatan

total yang sama dan nilai daya motor yang

sama. Karena yang mempengaruhi laju

kecepatan adalah luasan basah kapal yang

terkena air. Berat kapal mempengaruhi posisi

wahana kapal selam dalam kondisi

mengapung, melayang atau tenggelam.

4. Dari perhitungan secara teoritis diperoleh nilai

hambatan total kapal selam ITS AUV-01

adalah 6,256 N dan Nilai BHP motor yang

dipakai adalah 0,029 HP

5. Rangkain interface Minimum System

ATMEGA 8535 hanya kompatible dengan

sensor kompas. Sedangkan pada sensor IMU

dan GPS tidak kompatible.

6. Simulasi Motor servo dengan menggunakan

software matlab dan simulasi program dengan

software Proteus menunjukkan Motor servo

mempunyai akurasi yang sangat baik

dikarenakan mempunyai system feedback

didalamnya.

7. Hasil uji eksperimen pengambilan data

perubahan sudut servo yang dikendalikan

menunjukkan hasil yang baik. Data

pemograman dengan hasil yang diharapkan

sesuai.

8. Hasil uji ekpemerintal darat sudut fin kapal

selam tidak menunjukkan hasil yang sama

dengan perubahan sudut motor servo. Hal ini

dikarenakan sistem mekanisme yang

digunakan dalam fabrikasinya belum presisi.

DAFTAR PUSTAKA

1. von Alt, C. J., Allen, B., Austin, T., Stokey, R.

(1994), Remote Environmental Measuring

Units, Autonomous Underwater Vehicle

Conference ’94, Cambridge, MA

2. Griffiths, G., Birch, K., et al, Oceanographic

surveys with a 50 hour endurance autonomous

underwater vehicle, Proceeding of the

Offshore Technology Conference, Houston,

TX May 2000.

3. Allmendinger, E.Eugene. 1990.

Submersible Vehicle System Design. Jersey

City ; University of new Hampshire.

4. Louis Andrew Gonzalez. 2004. Design,

Modelling and Control of an Autonomous

Underwater Vehicle, mobile Robotics

Laboratory, center for Intelligent Information

Processing Systems, School of Electrical,

Electronic and Computer engineering, The

University of Western Australia.

5. Tim penyusun buku. Kalkulus 2 edisi ke 4.

Surabaya. Institute Teknologi Sepuluh

Nopember.

6. Wehausen,JV. Theory of marine

Hydrodynamic. University of California

7. M. Ary Heryanto, ST & Ir. Wisnu Adi P.

2008. Pemograman Bahasa C untuk

Mikrokontroler ATMEGA8535. Yogyakarta:

Andi

8. Holtrop.1988. “principles Naval Architecture

Second Edition”. Resistance, Propulsion and

Vibration. Jersey City; Edward V Lewis

9. P.Ananthakrishnan and S.decron.2000.

“Dynamic of Small and Mini Autonomous

Underwater Vehicle”. Analysis and

Simulation for Midwater Application. USA;

Florida Atlantic University.

10. Budiyanto,D. 2001. Sistem Permesinan Kapal

Selam

11. Sabiha Wadoo, Pushkin Kachroo,

Autonomous Underwater Vehicles, CRC

Press; 1 edition, 3 December 2010

12. Centrums ITB Research Groups.

13. www.mekatronikaugm.com