HoughtonlakeBoard.org

TIPS & EXPERT ADVICE ON ESSAYS, PAPERS & COLLEGE APPLICATIONS

Setelah melakukan
perancangan Robot Underwater Remotely Operated Vehicle, langkah selanjutnya
ialah melakukan pengujian mekanik, pengujuan terhadap sensor-sensor yang
dipakai dan pengujian sistem ROV itu sendiri secara keseluruhan. Pengujian
mekanik ialah uji bentuk fisik robot, diantaranya termasuk realisaisi desain
dan uji kebocoran robot jika dimasukkan ke dalam air. Pengujian elektronik
ialah menguji komponen-kompinen elektronik yang digunakan di dalam robot,
termasuk di dalamnya pengujian senor pH, sensor IMU MPU6050, dan sensor tekanan
MS5803. Setelah semua sitem siap, makan dilakukan uji terakhir yaitu pengujian
Robot Underwater ROV secara keseluruhan, diantaranya termasuk: uji kontrol PID
pada 3 tipe gerakan yaitu pitch, roll, dan yaw; uji kontrol kedalaman; uji
kestabilan robot; uji pembacaan nilai pH ketika robot di dalam air. Di akhir
BAB ini akan ditampilkan hasil pengujian pH di beberapa tempat.

 

1.1    
Realisasi Desain

We Will Write a Custom Essay Specifically
For You For Only $13.90/page!


order now

Badan utama robot menggunakan tabung akrilik dengan ukuran
diameter 100 milimeter dan panjang tabung 250 milimeter dengan ketebalan
akrilik 5 milimeter. Tutup belakang tabung juga dibuat dengan akrilik
dilengkapi dengan 2 buah o-ring yang berfungsi untuk menghambat masuknya air ke
dalam robot dengan sifat adhesifnya.

Untuk tutup bagian depan, ROV juga menggunakan tutup yang serupa
dengan tutup belakang menggunakan 2 buah o-ring tetapi dengan diameter yang
lebih besar sebab menggunakan dome setengah lingkaran diameter 12 cm. Dome
berfungsi untuk memberikan keluluasaan bagi kamera untuk memberikan gambaran
visual kepada user.

Pada bagian kerangka robot, terdapat pipa berukuran 1/2 inchi dan
aluminium dengan dimensi 2×1 cm sebgai tulang penyangga robot. Dan pada bagian
bawah robot digunakan pipa dengan diamater 1 1/2 inchi sebagai pemberat.

Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian dari sistem yang
telah dirancang. Bab ini bertujuan untuk mengetahui apakah tujuan dalam
perancangan sistem pada tugas akhir ini telah terlaksana atau tidak. Pengujian
pada bab ini terdiri dari pengujian sensor MS 5803 dan pengujian kontrol PID.

 

Gambar 4.1 Realisasi desain robot ROV
tampak isometri

 

1.2    
Pengujian Sensor MS 5803

Pengujian sensor MS 5803 dilakukan untuk mengetahui besar error
dari sensor MS 5803. Pengujian dilakukan dengan 3 tahap, pertama diujikan
sensor agar kedap air, setelah itu melakukan proses kalibrasi sensor, dan
diujikan kembali di air untuk mengetahui error pembacaan sensor.

Pengujian sensor kedap air dilakukan dengan cara mebuatkan “baju”
untuk sensor MS5803 terlebih dahulu. Baju ini harus menutupi seluruh bagian
sensor kecuali bagian gel protection dan arah kabel keluar. Baju untuk sensor
tekanan ini dapat dibuar dari akrilik atau filamen hasil printer 3 dimensi.
Bagian-bagina sambungan atau bagian yang ada kemungkinan celah masuk air, lalu
di-coating menggunakan cairan resin atau epoxy. Proses kalibrasi sensor MS5803
dimulai dengan menghitung nilai pembacaan sensor dan kedalaman sebenarnya, lalu
dilakukan komputasi numerik metode regresi. Setelah proses kalibrasi, sensor
diuji coba lagi untuk mengetahui error pembacaan.

 

1.2.1         
Pengujian di dalam Air

Pada tahap ini dilakukan uji coba pengukuran sensor yang sudah
dibuat kedap di dalam air. Pada Gambar 4.2, dapat dilihat sensor masih dapat
membaca tekanan dan kedalaman air.

Gambar 4.2 Uji Coba Sensor MS5803 di
dalam Air

 

1.2.2         
Kalibrasi Sensor MS5803

Dalam proses kalibrasi sensor tekanan MS5803 dari sparkfun, kita
mengambil pembacaan nilai tekanan awal. Nilai pembacaan ini lalu disandingkan
dengan nilai kedalaman sebenarnya. Berikut hasil pembacaan awal sensor MS5803.

Tabel
4.1 Nilai Pembacaan Sensor
MS5803

Pembacaan
Kedalaman (cm)

Kedalaman
sebenarnya (cm)

1,55

1

1,79

3

2,07

6

2,51

10

2,89

13

3,31

17

 

Data diatas dikelompokkan nilai pembacaan kedalaman sebagai nilai
sumbu x dan nilai pembacaan sebenarnya sebagai nilai pada sumbu y. Data diatas
diolah dengan proses regresi orde 2. Setelah ada nilai x dan y, dicarilah nilai
x.y dan x2. Lalu data tersebut dijumlahkan setiap kolomnya. Berikut
tabel regresinya.

Tabel
4.2 Tabel Regresi Nilai
Pembacaan Sensor MS5803

x

y

x.y

x2

1,55

1

1,55

2,4025

1,79

3

5,37

3,2041

2,07

6

12,42

4,2849

2,51

10

25,1

6,3001

2,89

13

37,57

8,3521

3,31

17

56,27

10,9561

 

Selanjutnya, nilai a dan b dicari dari data tabel diatas dengan
metode regresi dan didapatkan nilai

 dan nilai

. Sehingga persamaan
akhir kalibrasi sensor MS5803 ialah

 dan didapatkan persamaan sebagai berikut.

 

                                   (4.1)

 

Dimana y ialah nilai kedalaman sebenarnya dan x sebagai nilai
pembacaan kedalaman oleh sensor.

 

1.2.3         
Uji Error Pembacaan Sensor

Setelah sensor dikalibrasi, maka tahap selanjutnya adalah
dilakukanlah uji pembacaan eror oleh sensor. Dari pengujian tersebut didapatkan
hasil sebagai berikut.

 

Gambar 4.3 Grafik Pengujian MS5803

 

Gambar 4.4 Grafik Pengujian MS5803

 

Dari grafik diatas didapatkan kesimpulan bahwa sensor MS 5803
memiliki error sebesar 1 – 2 cm.

 

1.3    
Pengujian Kontrol PID

Pengujian kontrol PID dengan sensor MPU6050 dimana memiliki 3
axis. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui keseimbangan gerak pada robot.
Pengujian dilakukan di dalam akuarium.  Kontrol
PID dimasukkan dengan nilai Kproll = 1.3, Kiroll = 2, Kdroll
= 0.2, Kppitch = 1.3, Kipitch = 2, Kdpitch =
0.2.

 

1.3.1         
Pengujian Kontrol PID Pitch Depan dan
Belakang

Gerakan pitch yaitu gerakan robot rotasi ke depan dan ke belakang
dengan besar sudut tertentu. Dalam uji kontrol PID Pitch Depan ini bagian depan
robot akan diangkat secara perlahan mulai dari sudut 0 derajat, 15, 30, hingga
45 derajat. Ketika robot diangkat dengan besar sudut tertentu, data kecepatan motor
yang membantu robot untuk bergerak seacra vertikal lalu diambil dan direkam.
Nilai kecepatan motor diukur berdasarkan nilai PWM masing-masing motor. Semakin
besar nilai PWM, maka semakin besar kecepatan motor. Pengujian kontrol PID pitch
depan didapatkan hasil sebagai berikut.

 

Gambar 4.5 Hasil Kontrol PID Pitch
Depan

 

Dari gambar grafik seperti dilihatkan di atas, dapat dilihat
bahwa kecepatan PWM motor 5 dan motor 6 bernilai lebih besar. Ketika uji coba
pitch depan, bagian hidung depan robot akan diangkat. Ketika bagian depan robot
diangkat, maka motor 5 dan motor 6 pada bagian belakang memiliki nilai PWM
lebih besar dibangdingkan motor 3 dan motor 4 agar robot mencapai tiitk
keseimbangannnya kembali. Ketika bagian depan motor lebih tinggi daripada
bagian belakang motor, maka bagian belakang motor akan bergerak lebih cepat
untuk mecapai titik sudut 0 derajat.

Sedangkan pengujian kontrol PID pitch belakang didapatkan hasil
sebagai berikut.

 

Gambar 4.6 Hasil Kontrol PID Pitch
Belakang

 

Dari data grafik diatas, dapat dilihat bahwa ketika
dilakkan uji coba gerakan robot Pitch belakang, artinya bagian belakang robot
dangkat, maka motor 3 dan motor 4 yang berada di depan mempunyai nilai PWM yang
lebih besar dibandingkan dengan PWM pada motor 5 dan motor 6. Hal ini sebab ketika
bagian belakang motor diangkata, motor 3 dan motor 4 pada bagian depan akan
berputar lebih cepat agar mengembalikan posisi robot kepada keseimbangan. Maka
robot akan mengembalikan posisi dirinya sendiri pada posisi 0 derajat.

 

1.3.2         
Pengujian Kontrol PID Roll Kanan dan Kiri

Pengujian kontrol Roll PID dilakukan untuk mengetahui respon
motor ketika robot dalam keadaan posisi Roll, yaitu ketika robot beerada dalam
posisi miring ke samping kanan, atau kiri. Nilai PWM untuk mengetahui ketika
keadaan roll motor mana yang akan bergerak lebih cepat dan motor mana yang akan
bergerak lebih lambat. Pengujian kontrol PID roll depan didapatkan hasil sebagai
berikut.

Dari data grafik didapatkan hasil bahwa ketika sudut
kemiringan positif maka semakin besar sudut roll maka semakin besar pula
RPM  motor 3 dan  motor 5. Berbeda dengan  motor 4 dan motor 6 bahwa besar sudut
berbanding terbalik dengan PWM. Hal ini dikarenakan  motor 1 dan motor 2 berada di posisi  lebih rendah dibanding motor 3 dan motor 4.

Kecepatan Motor 3 dan 
motor 5 menjadi lebih besar nilai PWM nya untuk membuat robot berusaha
menjadi stabil kembali atau pada sudut kemiringan 0 derajat.

 

Gambar 4.7 Hasil Kontrol PID Roll
Kanan

 

Sedangkan pengujian kontrol PID roll kiri didapatkan hasil
sebagai berikut.

 

Gambar 4.8 Hasil Kontrol PID Roll
Kiri

 

Dari data grafik
di atas didapatkan hasil bahwa ketika sudut negatif maka semakin besar sudut
roll maka semakin besar pula RPM motor 4 dan motor 6. Berbeda dengan motor 3
dan motor 5 bahwa besar sudut berbanding terbalik dengan nilai PWM. Hal ini
dikarenakan motor 4 dan motor 6 berada di posisi lebih rendah disbanding motor
3 dan motor 6.

Motor 4 dan motor
6 menjadi lebih besar nilai PWM nya untuk membuat robot berusaha menjadi stabil
kembali atau pada sudut kemiringan 0 derajat.

 

1.4     
Uji Kecepatan Naik ROV dengan Beban

Pengujian ROV yang
ke-empat ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar kemampuan ROV untuk
bergerak ketika diberi beban dengan berat tertentu. Untuk pengujian ini, beban
yang digunakan ialah paku besi dengan berat 1 kilogram yang dipasang pada
bagian depan ROV. Paku-paku pemberat ini lalu dimasukkan ke dalam pipa dengan
diameter 2 inchi dan panjang 10 cm.  Pengujian
ini dilakukan di aquarium pengujian robot ROV di depan laboratorium elektronika
A206. Pada saat pengujian, alat bantu yang digunakan ialah sebuah stopwatch
yang terdapat di dalam smartphone. Tinggi
permukaan air di aquarium ialah 50 centimeter.

Dalam pengujian ini,
robot ROV diprogram untuk menggerakkan semua motor untuk pergerakan vertikan
dengan nilai PWM sebesar 125. Motor 3, 4, 5, dan 6 di set untuk bergerak dengan
kecepatan yang sama. Robot pertama kali dibiarkan berada pada posisi terbawah
aquarium. Ketika robot sudah berada dibagian dasar aquarium, motor penggerak
dinyalakan. Dari hitungan stopwatch, lama waktu yang dibutuhkan robot ROV untuk
bergerak dari dasar aquarium ke permukaaan air ialah sebesar 3,8 detik.
Sehingga, berikut hitungan kecepatan naik ROV dengan beban.

t = 3,8 detik

h = 50 cm

Maka nilai

 

Dari hitungan di
atas, kecepatan naik ROV ketika robot diberi beban seberat 1kg ialah 13,157
cm/detik.

 

1.5    
Pengujian Sensor pH

1.5.1         
Kalibrasi Sensor pH

Data mentah yang dihasilkan oleh sensor pH berupa nilai analog
rentang dari angka 0 hingga 1023. Data mentah ini lalu dikalibrasi dengan
mengelompokkan nilai data mentah sebagai nilai x dan niali pH sebenarnya
sebagai nilai y. Dalam proses kalibrasi digunakan 3 macam cairan sebagai acuan
nilai pH dan sebuah pH meter untuk melihat data pH yang sebenarnya. Tiga jenis
cairan/buffer ialah buffer pH 4, buffer pH 10, dan cairan aquades dengan nilai
pH 7.

 

Gambar 4.9 Kalibrasi sensor pH

 

pH meter merupakan
alat praktis untuk mendapatkan nilai pH, berwarna kuning sebagaimana pada
Gambar 4.9. Nilai raw data (data mentah) dan nilai pH sebenarnya dalam proses
kalibrasi dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel
4.3 Nilai Pembacaan Sensor pH

x

y

393

6,9

73

3,4

592

8,4

 

Data mentah (x)
dan nilai pH sebenarnya (y) ini lalu di olah dengan metode komputasi regresi.
Berikut tabel komputasi regresi untuk prosen kalibrasi sensor pH.

Tabel
4.4 Tabel Regresi Nilai
Pembacaan Sensor pH

x

y

x.y

x2

393

6,9

2711,7

154449

73

3,4

248,2

5329

592

8,4

4972,8

3500464

 

Selanjutnya, nilai a dan b dicari dari data tabel diatas dengan
metode regresi dan didapatkan nilai

 dan nilai

. Sehingga persamaan
akhir kalibrasi sensor pH ialah

 dan didapatkan persamaan sebagai berikut.

 

                                          (4.2)

 

Dimana nilai y ialah nilai pH sebenarnya dan nilai x merupakan
bacaan analog dari sensor pH yang digunakan. Persamaan ini menghasilkan grafik
regresi. Grafik regresi tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 

Gambar 4.10 Hasil regresi sensor pH

 

1.5.2         
Hasil pembacaan sensor pH

Setelah semua sistem siap untuk digunakan, uji coba selanjutnya
ialah pembacaan uji coba pembacaan dan pemantauan nilai pH air. Uji pembacaan
nilai pH ini dilakukan di danau 8 yang terletak di seberang Departemen Teknik
Elektro ITS Surabaya. Sensor pH masuk ke dalam air dengan kedalaman 0 hingga 2 meter
dari permukaan danau. Robot bergerak dalam luasan daerah 2 meter. Data pH dapat
diambil dengan   koneksi TxRx pada
arduino dan bersambung dengan kabel LAN ke port Laptop. Berikut hasil pembacaan
data pH di danau 8 Departemen Teknik Elektro ITS Surabaya.

Tabel
4.5 Tabel
hasil pembacaan sensor pH di danau 8

Pembacaan Analog

Pembacaan sensor
pH

348

5,26

365

6,05

347

5,21

357

5,68

359

5,77

349

5,3

 

Setelah sensor pH
membaca nilai pH pada perairan danau 8 ITS Surabaya, sample air di danau 8
diambil untuk menghitung error pembacaan sensor. Sample air dari danau 8 lalu dibawa
ke laboratorium dan diukur nilai pH nya menggunakan pH meter. Hasil pembacaan
pH meter, pH air danau 8 ITS Surabaya bernilai 6,4.

Dari pembacaan
sensor pH dan pembacaan pH meter, terdapat error pembacaan. Rata-rata error
pembacaan sensor pH adalah sebesar 0,855 nilai pH.

                       (4.3)

 

 

 

Berdasarkan
hasil uji pembacaan sensor pH pada pengerjaan Tugas Akhir, rata-rata error
pembacaan sensor pH ialah sebesar 6,1%.

 

1.6     
Spesifikasi Robot ROV Setelah Pengujian

Robot ROV dalam pengerjaan Tugas Akhir ini diberikan beberapa pengujian
untuk mengetahui kemampuan robot. Diantara pengujian yang dilakukan dalam
pengerjaan tugas akhir ini ialah pengujian kontrol PID, pengujian kecepatan
naik robot ketika diberi beban, pengujian sensor pH dan pengujian-pengujian
lainnya. Dari beberapa pengujian yang telah dilakukan, terdapat beberapa
perubahan spesifikasi dibandingkan spesifisikasi yand diharapkan ketika proses
perancangan robot underwater ROV
untuk pengerjaan tugas akhir ini. Berikut tabel spesifikasi robot ROV dalam
tugas akhir ini setelah dilakukan pengujian.

Tabel
4.6 Spesifikasi setelah pengujian

Spesifikasi

Data

Dimensi
Robot

30 x 28 x 15

Jumlah
Motor

6 buah

Input
Tegangan

12 Volt

Jarak
Kendali

0 – 7 meter

Kedalaman
Maksimum

2
meter

Berat

4 kg

Pembacaan pH

0-14 + 6,1%

Durasi Pemakaian

5 menit

 

Beberapa hal dalam spesifikasi perancangan berunah ketika
robot telah direalisasikan. Ada beberapa alasan penyebab turunnya kemampuan
robot yang telah dibuat dalam tugas akhir ini, diantaranya ialah kedalaman
maksimum dan durasi pemakaian berkurang disebabkan desain mekanin yang mana
ketika robot berada dalam air, body
utama robot mengalami kebocoran. Pembacaan pH juga mengalami error sekitar 6,1%
memiliki keterangan lebih lanjut di BAB 4 ini. Spesifikasi robot diuji di danau
8 Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya dan di dalam aquarium besar di
depan LAB A206 Departemen Teknik Elektro ITS.

Post Author: admin

x

Hi!
I'm Irvin!

Would you like to get a custom essay? How about receiving a customized one?

Check it out