BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEMrepository.dinamika.ac.id/1071/9/Bab_IV.pdf · BAB IV....
Transcript of BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEMrepository.dinamika.ac.id/1071/9/Bab_IV.pdf · BAB IV....
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa pengujian yang telah dilakukan,
pengujian dilakukan dalam beberapa bagian yang disusun dalam urutan dari yang
sederhana menuju sistem yang lengkap.
Dari penggabungan perangkat keras dan perangkat lunak diharapkan
didapat suatu sistem yang dapat mengendalikan mobile robot dengan PID
kontroler yang bekerja dengan baik dan optimal.
4.1. Pengujian Driver motor Electronic Speed Control (ESC)
4.1.1 Tujian Pengujian
Menguji moto driver Electronic Speed Control (ESC) apakah bekerja
dengan baik.
4.1.2 Alat yang dibutuhkan
1. Driver motor Electronic Speed Control (ESC).
2. Minimum sistem microcontroler master.
3. Osiloskop.
4. Power Supply.
4.1.3 Prosedur Pengujian
1. Nyalakan driver Electronic Speed Control (ESC).
2. Sambungkan pin data Electronic Speed Control (ESC) pada Minimum
system.
3. Beri input data pada Microcontroller, selanjutnya jalankan pada
osiloskop untuk mengetahui berjalan pada frekuensi berapa.
55
56
4.1.4 Hasil pengujian
Pada hasil pengujian moto driver Electronic Speed Control (ESC)
Gambar 4.1 hasil pengujian range data pada osiloskop.
Dari pengujian diatas didapatkan hasil pengujian data frekuensi
yang digunakan untuk menjalankan laju motor serta mundur. Hasil data
dari osiloskop berupa Time High (Th), Time Low (TL). Untuk memperoleh
nilai dari frekuensi didapatakan persamaan 1𝑇ℎ
+ 1TL
= nilai frekeensi
menggunakan satuan ms. Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Perhitungan frekuensi data motor maju dan mundur
Th (µs)
( Periode)
TL (µs)
(periode)
Nilai
frekuensi (ms) Keterangan
1500 17000 0,00072549 Diam
1550 16950 0,000704158 Maju
1551 16949 0,000703746 Maju
1552 16948 0,000703334 Maju
1553 16947 0,000702922 Maju
57
1554 16946 0,000702512 Maju
1555 16945 0,000702101 Maju
1556 16944 0,000701691 Maju
1557 16943 0,000701282 Maju
1558 16942 0,000700873 Maju
1559 16941 0,000700465 Maju
1560 16940 0,000700058 Maju
1250 17250 0,000857971 Mundur
1240 17260 0,000864389 Mundur
1230 17270 0,000870912 Mundur
1220 17280 0,000877543 Mundur
1210 17290 0,000884283 Mundur
1200 17300 0,000891137 Mundur
Dari tabel 4.1 didapatkan hasil dari nilai frekuensi yang digunakan
sebagai masukan data program pada mikrokontroler, sebagai proses
kerja motor Brushless saat motor diam, maju serta mundur.
4.2. Pengujian Microcontroller
4.2.1 Tujuan Pengujian
Pengujian Minimum system bertujuan menetahuai apakah
Microcontroller dapat melakukan proses signature, downloader dan
proses komunikasi Serial Pheriperal Interface (SPI) program dengan baik.
58
4.2.2 Alat yang dibutuhkan
1. Rangkaian Minimum sistem microcontroler master dan Minimum sistem
microcontroler slave.
2. Komputer.
3. Kabel Serial minimum system.
4. Kabel downloader.
5. Power supply.
4.2.3 Prosedur Pengujian
1. Aktifkan Power supply dan hubungkan ke Minimum system.
2. Sambungkan Minimum sistem microcontroler master dan slave dengan
menggunakan kabel SPI.
3. Pada salah satu Minimum system untuk download program menggunakan
kabel downloader pada port pararell .
4. Selanjutnya aktifkan komputer dan jalankan program CodeVision AVR.
5. Untuk download program yang telah dibuat ke dalam Minimum system
maka yang harus dilakukan adalah menjalankan menu Chip signature
programmer pada CodeVision AVR.
6. Setelah prose signature selesai maka selanjutnya proses compile project
dengan menekan F9 pada keyboard menggunakan proses download
program ke Microcontroller masuk ke menu kemudian make project
pada CodeVision AVR.
59
4.2.4 Hasil pengujian
Dari percobaan di atas apabila menu Chip signature programmer,
download program dapat berhasil dikerjakan maka Minimum system dapat
dikatakan bekerja dengan baik. Tampilan dari program Chip signature
pada pada CodeVision AVR yang akan digunakan untuk menuliskan
program dan melakukan percobaan terhadapat Minimum system. Pada jalur
pin SPI yang akan dibuat sebagai pengiriman data dalam kedaan terhubung
pada Minimum system master dan slave.
Gambar 4.2 Tampilan chip Signature.
60
Gambar 4.3 Tampilan Konfigurasi Minimum sistem microcontroler master.
4.3. Pengujian Sensor Ultrasonic Distance
4.3.1 Tujuan Pengujian
Tujuan dari pengujian sensor ini adalah mengetahui apakah sensor dapat
mengukur jarak dengan baik.
4.3.2 Alat yang dibutuhkan
1. Sensor Ultrasonic Distance.
2. Power Supply.
3. Minimum sistem microcontroler master.
4. Lcd.
4.3.3 Prosedur Pengujian
1. Hubungkan sensor Ultrasonic Distance dengan power supply dengan
tegangan 5 v, kaki data tancapkan ke pin data mimimum sistem master.
61
2. Pengukuran hasil sensor Ultrasonic Distance berupa data inputan jarak
menggunakan Lcd.
3. Download program jarak ke Minimum sistem microcontroler master.
4.3.4 Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian sensor Ultrasonic Distance didapatkan hasil
inputan jarak terhadap sensor, dapat dilihat pada tabel 4.2. Data dari hasil
pengujian ini akan dipergunakan oleh Microcontroler untuk diolah dengan
pengendali PID. Untuk catu daya sensor direkomendasikan menggunakan
rangkaian power menggunakan penguatan arus dobel Tip 41 pada input
Vcc. Tip berfungsi menguatkan arus, karena untuk mengolah data sensor
Ultrasonic Distance membutuhkan kesetabilan arus.
Pengujian terhadap sensor Ultrasonic Distance dilakukan dengan
mengukur jarak suatu benda terukur yang diletakkan di hadapan sensor,
pembacaan sensor dibatasi pada jarak 10 cm – 100 cm. Hasil data dari
sensor Ultrasonic Distance berupa data digital, selanjutnya data akan
diolah ke Microcontroler. Untuk dapat memperoleh nilai pada ditampilkan
Lcd , didapatkan perhitungan serta karakteristik sensor Ultrasonic
Distance.
1. Perhitungan kecepatan sinyal suara di udara
Vs = 344 m/s = 34400 cm/s = 34400 cm/1000000 µs = 1 cm/34400 =
29,069767441 µs. Karena Sensor Ultrasonic Distance menggunakan
pantulan maka untuk mengukur jarak 1 cm sama dengan 2t sehingga 1
cm = 2 x 29,069767441 µs = 58, 139534 µs ~ 58 µs. Berarti setiap
tertunda 58 uS bertambah jarak sebesar 1 cm.
62
2. Perhitungan nilai sensor menjadi jarak (lihat gambar 2.10 untuk
referensi).
Trigger dipergunakan untuk mengirimkan sinyal ke halangan. Dalam
Proses tersebut terdapat waktu berhenti yang dipergunakan untuk
proses jeda sensor. Waiting Time (Wt) adalah waktu tunggu dari sinyal
trigger untuk terpantul kembali, dimana waktu tunggu tersebut akan
diasumsikan menjadi jarak. Keterangan S = jarak (cm), dan Wt = Waktu
tunggu (µs). Misalkan dari pembacaan sensor sensor didapat Wt = 270
µs, maka jarak terdeteksi sensor terhadap benda adalah
S = 𝑊𝑡58 µs
= 270 µs58µs/cm
= 4,6 cm. Data hasil uji coba pengukuran sensor
Ultrasonic Distance ditujukkan dalam tabel 2.2.
Tabel 4.2 data hasil pengukuran sensor Ultrasonic Distance
No
Jarak terukur
(cm)
Jarak terdeteksi sensor Ultrasonic
Distance di nilai lcd
Tengah (cm) Kanan (cm) Kiri (cm)
1. 5 5 5 5
2. 10 10 10 10
3. 15 15 15 15
4. 20 20 20 20
5. 27 27 27 27
6. 30 30 30 30
7. 34 34 34 34
63
8. 40 40 40 40
9. 50 50 50 50
10. 60 60 60 60
11. 65 65 65 65
12. 70 70 70 70
13. 80 80 80 80
14. 90 90 90 90
15 100 100 100 100
Dari Pengujian Tabel 4.2 didapatkan hasil inputan sensor Ultrasonic
Distance yang dipergunakan sebagai batas jarak halangan terhadap sensor
yang dirumuskan pada satuan cm. Pada tampilan gambar 4.4 dapat dilihat
nilai data pada masing-masing sensor Ultrasonic Distance.
Gambar 4.4 Pengujian sensor Ultrasonic Distance benda pada sensor Tengah.
64
4.4. Pengujian Kendali PID
4.4.1 Tujuan Pengujian
Pengujian Proportional integral Derivatif (PID) dilakukan untuk
mengetahui apakan rumusan yang digunakan dalam pembuatan kendali PID
dapat berjalan sesuai yang diharapkan.
4.4.2 Alat yang dibutuhkan
1. Minimum sistem microcontroler master Atmega 32.
2. Driver motor ESC.
3. Sensor Ultrasonic Distance.
4.4.3 Prosedur pengujian
1. Hubungkan output Gnd dan Vcc Sensor Ultrasonic Distance ke output
rangkaian power.
2. Hubungkan Gnd Driver motor ESC ke salah satu pin Gnd rangkaian
power.
3. Nyalakan Minimum sistem microcontroler master.
4. Download program kendali Proportional integral Derivatif (PID.
4.4.4 Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian set tuning Proportional integral Derivatif
(PID) dapat dilihat pada tabel 4.3. Ketika jarak sensor mendekati set point
maka data dari Electronic Speed Control (ESC) yang berupa data frekuensi
akan memberi respon ke motor Brushless untuk dapat mengurangi laju
kecepatan motor. Pada proses Pengambilan data Proportional integral
Derivatif (PID) dilakukan dengan set tuning pada program laju motor dan
65
jarak sensor Ultrasonic Distance sebagai inputan terhadap halangan di
depan robot. Hasil dari set tuning kendali PID ini dapat memperbaiki
respon kecepatan dengan nilai Kp= 1, Kd= 0, Ki=0. Pada metode PID
menggunakan titik set point terhadap halangan pada jarak 50 cm. Saat laju
robot mendekati halangan pada jarak 50 cm robot akan menurunkan
kecepatan hingga mencapai set point.
Hasil percobaan dan perhitungan diperoleh data tabel sebagai berikut.
Tabel 4.3 Hasil pengujian algoritma proposional derivative
No Ref jarak
obstacle (cm)
Target berhenti dari
set point (cm)
Nilai Kp Nilai Kd Nilai Ki
1. 50 cm 40 cm 0,1 0,1 0
2. 50 cm 45 cm 0,1 0,1 1
3. 50 cm 37 cm 0,1 0 0
4. 50 cm 20 cm 1 0 0
5. 50 cm 45 cm 0,1 1 1
6. 50 cm 50 cm 1 1 1
7. 50 cm 53 cm 1 2 0,1
8. 50 cm 60 cm 2 1 0
9. 50 cm 50 cm 1 0 2
10. 50 cm 55 cm 2 0 1
11. 50 cm 68 cm 3 0 0
12. 50 cm 65 cm 2 1 1
66
13. 50 cm 70 cm 3 1 0
14. 50 cm 68 cm 3 0 1
15. 50 cm 56 cm 3 0,1 0
16. 50 cm 53 cm 2 0,1 0
17. 50 cm 49 cm 0,1 0,1 0,1
18 50 cm 68 cm 3 0,1 0
19 50 cm 70 cm 4 0 0
20 50 cm 75 cm 4 0 1
21. 50 cm 69 cm 4 0,1 0
22. 50 cm 53 cm 1 3 0
23. 50 cm 40 cm 1 0 0,1
24. 50 cm 50 cm 0,1 0,1 2
25. 50 cm 80 cm 6 0 0
26. 50 cm 65 cm 3 0,1 0
27. 50 cm 68 cm 4 0,1 0,1
28. 50 cm 45 cm 1 3 0
29. 50 cm 83 cm 6 1 0
30. 50 cm 55 cm 2 0,1 0
Pada pengujian tabel 4.3 start menjalankan robot sensor akan
tengah akan langsung mendeteksi adanya halangan, dan laju motor semakin
bertambah, jika jarak robot ke halangan semakin detak maka sensor akan
67
merespon dan langsung menurunkan laju motor sampai mencapai set point
pada jarak 50 cm. Pada proses menghindar halangan robot laju akan
diturunkan dan juga melakukan proses pengereman motor sehingga tidak
sampai menabrak bidang halangan.
4.5. Pengujian pergerakan Kemudi
4.5.1 Tujuan Pengujian
Pengujian pergerakan kemudi dilakukan untuk mengetahui apakah
pergerakan kemudi sesuai dengan sensor tengah, kanan dan juga kiri. Jika
sensor tengah mendeteksi adanya halangan maka kemudi akan membelok ke
kanan. Apabila sensor kanan mendeteksi adanya halangan maka kemudi
membelok ke kiri, serta sensor kiri apabila mendeteksi halangan maka
kemudi membelok ke kanan. Adanya halangan pada sensor kanan dan
sensor tengah maka kemudi membelok ke kiri, sebaliknya bila sesnor tengah
dan sensor kiri terdapat halangan maka kemudi akan membelok ke kanan.
Jika ketiga sensor tidak mendeteksi halangan maka kemudi akan tetap lurus.
4.5.2 Alat yang dibutuhkan
1. Sensor Ultrasonic Distance.
2. Rangkaian power.
3. Minimum sistem slave.
4. Motor servo.
5. Power supply.
4.5.3 Prosedur Pengujian
1. Nyalakan power supply.
68
2. Hubungkan power supply dengan microcontroller dan rangkaian power.
3. Hubungkan output Gnd dan Vcc Sensor Ultrasonic Distance ke output
rangkaian power.
4. Output dari rangkaian power ke port input dari microcontroller.
5. Hubungkan data servo dengan pin microcontroller dan Gnd, Vcc ke input
rangkaian power.
6. Download program untuk mengendalikan kemudi ke Minimum sistem
slave .
4.5.4 Hasil Pengujian
Dari hasil pengujian kemudi dapat dilihat pada tabel 4.4, bahwa proses
sistem kemudi pada sensor tengah, sensor kanan, dan sensor kiri akan
mendeteksi halangan secara terus menerus. Bila semua sensor tidak
mendeteksi adanya halangan di depan, kanan dan dikiri, pada input lcd akan
diberi masukan data 200 cm yang berarti halangan lebih dari 2 meter. Secara
perhitungan pada tampilan lcd sudah menggunakan satuan cm pada titik
halangan terhadap robot.
Tabel 4.4 pengujian Kemudi
Sensor
Tengah (cm)
Sensor
Kanan (cm)
Sensor
Kiri (cm)
Kondisi Halangan Keterangan
kemudi
200 200 200 Tak ada halangan Lurus
50 200 200 Tengah Kanan
50 50 200 Tengah dan Kanan Kiri
50 200 50 Tengah Kiri Kanan
200 200 50 Kiri Kanan
200 50 200 Kanan Kiri
69
Dari Pengujian tabel 4.3 diperoleh hasil output dari sensor Ultrasonic
Distance yang ditampilkan pada lcd. Untuk menggambarkan proses
tersebut, dapat dilihat pada gambar 4.5. Saat robot berada pada titik 50 cm
sensor tengah akan langsung merespon sistem kemudi untuk membelok ke
arah kanan. Saat terdapat halangan di tengah dan kiri maka sistem kemudi
akan berbelok ke kiri, juga sebaliknya bila halangan terdapat di tengah dan
kanan maka sistem kemudi berbelok ke kiri.
Gambar 4.5 Proses robot obstacle avoidance.
Pada gambar 4.6 robot mendeteksi adanya halangan di tengah maka langsung
merespon kemudi ke kanan. Begitu juga pada gambar 4.6 robot mengalami
loss pada proses pembacaan sensor Ultrasonic Distance dikarenakan torsi
motor kencang sehingga pada robot harus mundur terhadap halangan.
70
Gambar 4.6 Kondisi robot mendekati titik obstacle avoidance.
Dari hasil tabel 4.3 dapat disimpulkan bahwa kemudi dapat berjalan sesuai
dengan yang diharapkan, terlihat dari tampilan lcd pada gambar 4.7.
Gambar 4.7 Tampilan Lcd pada Sensor Ultrasonic Distance.
4.6. Evaluasi Sistem Keseluruhan
Pengujian terakhir adalah pengujian sistem secara keseluruhan dari
awal hingga akhir, dimana pengujian ini dilakukan dengan menjalankan
aplikasi keseluruhan. Robot diletakkan di tempat yang lapang dengan
71
disertai halangan. Nantinya bisa kita lihat apakah robot apat berhenti secara
perlahan ketika mendekati jarak yang diinginkan, dan kemudian bergeser
untuk menghindari halangan.
4.6.1 Tujuan Pengujian
Tujuan dari aplikasi ini adalah untuk mengetahui sistem pada
aplikasi apakah dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Dimulai dari
mendeteksi halangan, berhenti perlahan, berbelok dan mundur.
4.6.2 Alat yang dibutuhkan
1. Komputer.
2. Rangkaian Minimum sistem slave dan Master.
3. Rangkaian Driver motor ESC
4. Rangkaian power
5. Sensor Ultrasonic Distance
6. Kabel data Spi
7. Motor servo kemudi.
8. Obstacle
4.6.3 Prosedur Pengujian
1. Hubungkan sensor Ultrasonic Distance Minimum sistem Master.
2. Hubungkan motor servo serta driver motor ESC pada Minimum sistem
Slave.
3. Nyalakan Minimum sistem Master dan slave.
72
4. Hubungkan Gnd dan Vcc motor servo, sensor Ultrasonic Distance serta
driver ESC ke output rangkaian power.
5. Download program kemudi ke microcontroler Minimum sistem master.
6. Download program sensor Ultrasonic Distance untuk merespon jarak
dan PID ke microcontroler Minimum sistem slave.
7. Meletakkan obstacle.
4.6.4 Hasil Pengujian
Setelah melalui seluruh prosedur pengujian diatas didapatkan hasil
robot sudah dapat berhenti pada set point yang diinginkan oleh user dan
kemudi dapat berbelok sesuai dengan yang diinginkan. Dapat dilihat pada
gambar 4.8. Sistem PID akan mengontrol kecepatan motor serta jarak
halangan terhadap robot dipergunakan sebagai set point. Proses kemudi
digunakan sebagai proses menghindar halangan. ESC dipergunakan sebagai
pengatur frekuensi pergerakan robot maju dan mundur
Gambar 4.8 robot melaju menghindari halangan