Mengenal Dasar-dasar Quadcopter
Salah satu jenis robot yang sedang pesat
perkembangannya adalah drone atau robot terbang yang sering disebut sebagai
pesawat tanpa awak atau UAV (Unmanned Aerial Vehicle). UAV sendiri terdiri jadi
beberapa jenis dan yang paling populer sekarang ini adalah Quadcopter (atau
kadang disebut Quadrotor), yang merupakan multicopter yang memiliki empat rotor
(baling-baling). Quadcopter ini dapat terbang dengan dua cara yaitu terbang
dengan cara dikontrol dan terbang otomatis .
Prinsip Kerja Quadcopter
Quadcopter memiliki empat baling-baling penggerak yang
diposisikan tegak lurus terhadap bidang datar seperti pada gambar di bawah ini
Masing-masing rotor (baling-baling dan motor
penggeraknya) menghasilkan daya angkat dan memiliki jarak yang sama terhadap
pusat massa pesawat. Dengan daya angkat masing-masing rotor sebesar lebih dari
seperempat berat keseluruhan, memungkinkan Quadcopter untuk terbang. Kecepatan
quadrotor tergantung pada kekuatan motor dan berat quadrotor itu sendiri.
Kecepatan terbang quadrotor yang pernah saya coba adalah sekitar 9m/s.
Untuk menghindari terjadinya momen putar pada body,
arah putaran baling-baling pada setiap rotornya berbeda. Terdapat 2 rotor yang
bergerak searah jarum jam (CW) dan 2 rotor yang bergerak berlawanan arah jarum
jam (CCW).
Gerakan Dasar pada konfigurasi X-Quadcopter
Konfigurasi yang paling sering digunakan adalah
X-quadcopter. Ketika quadcopter sedang terbang dan melayang di udara (hovering)
kecepatan putar pada setiap rotornya adalah sama. Saat quadcopter melakukan
gerakan maju, 2 buah baling-baling atau propeller yang berada dibelakang akan
berputar lebih cepat sehingga body quadcopter akan miring ke depan. Gaya dorong
yang dihasilkan keempat propeller akan mempunyai komponen gaya ke atas dan ke
depan sehingga quadcopter akan terdorong ke arah depan sambil mempertahankan
ketinggiannya. Berikut adalah ilustrasi gerakan pesawat yang dipengaruhi oleh
kecepatan propeller.
Komponen Penting Quadcopter
1. Motor Brushless
Ini merupakan komponen utama, ada beberapa spesifikasi
dalam memilih motor brushless untuk quadcopter, berikut paparannya:
v Motor brushless type outrunner (yang berputar bagian luar) dan ringan.
v KV motor sekitar 750-1200 KV.
v Gunakan tegangan kerja 11.1 volt (3 cells), alasanya adalah mudah mencari
batery dengan spesifikasi 3 cells, harganya terjangkau dan tidak terlalu berat.
v Gunakan mounting motor brushless dengan tipe dibawah.
v Untuk pemula, motor dengan max current < 20 Ampere sepertinya sudah
cukup.
Berikut ini salah satu contoh paparan mengenai thrust
pada motor brushless. Contoh perhitungannya menggunakan 1100 KV dengan
Spesifikasi Thrust: 850gr dan propeler 10×4.7 maka 1 motor menghasilkan 850gr,
ambil nilai setengahnya yaitu 425gr, kemudian kalikan 4 menjadi 1700gr.
Kesimpulannya jika total massanya adalah 1700gr maka dengan tenaga setengah
dari motor, quadcopter sudah dapat terbang.
2. ESC (Electronic Speed Controller)
ESC memegang peranan penting dalam proses pengendali
kecepatan dan arah putar dari motor brushless. Pemilihan ESC tergantung dari
besar arus maksimal dari motor brushless, untuk kalangan pemula, pemilihan ESC
dapat menggunakan dengan spesifikasi arus maximum 25 Ampere. Dan gunakan ESC
yang dapat di program atau dengan kata lain programmable, seperti turnigy
plush.
3. Propeller
Biasanya propeller dijual sepasang dengan arah putaran
CW dan CCW. Pemilihan propeller disesuaikan dengan rekomendasi dari spesifikasi
motor brushless tersebut. Kesalahan pemilihan berdampak besar terhadap trust
yang dihasilkan oleh motor. Perhatikan ukuran propeller dan disesuaikan pula
dengan dimensi quadcopter.
Umumnya ukuran propeller disebutkan sebagai kode,
misalnya 10×4.7. Artinya, propeller tersebut memiliki diameter 10 inch dan
pitch sebesar 4.7 inch.
4. Kontroler
Ada banyak pilihan yang dapat kita gunakan sebagai
kontroler pada quadcopter, temen2 bisa melihat daftarnya di link ini http://www.oddcopter.com/flight-controllers/,
untuk pemula, KK Board dari Kapten KUK adalah pilihan yang tepat.
Nah untuk KK board, kalian bisa membelinya di
hobbyking untuk version 2.0 dan version 2.1. Tetapi FC (Flight Controller) ini tidak dilengkapi
dengan accelerometer sehingga bisa menyebabkan drift ketika sedang terbang. Untuk
FC yang cukup lengkap dengan harga murah dianjurkan untuk memilih:
v MultiWii SE
v
MultiWii PRO 2.0 / MTK GPS
v ArduCopter (APM 2.5), dan lain sebagainya.
5. Frame
Untuk spesifikasi frame, pilihlah yang ringan dan
kuat, anjuran ane beli dahulu saja atau buat sendiri dari bahan alumunium kotak
hollow (seperti batang) dengan dimensi 1cm x 1cm atau 1″ x 1 ” yang mudah didapatkan di toko aluminium atau glodok.
Sedangkan untuk bagian tengahnya (tempat peletakan kontroler) dapat menggunakan
akrilik / PCB fiber.
Untuk bahan aluminium, jika jatuh dari ketinggian bisa
menyebabkan bengkok tapi mudah untuk diperbaiki. Sedangkan jika menggunakan
akrilik, bahan ini rawan pecah namun mudah untuk dibuat karena sudah banyak
jasa laser cutting untuk akrilik. Dan jika menggunakan material PCB fiber,
material ini cukup kuat namun agak sulit jika desain anda cukup rumit. Material
ini bisa dipotong dengan CNC Router untuk desain yang agak rumit. Kalau anda
punya dana lebih, tidak ada salahnya mencoba material Carbon Fiber. Material
ini sangat kuat dan ringan tapi harganya cukup mahal.
Analisis:
Dengan adanya quadcopter atau yang biasa kita sebut
drone, kita dapat merekam atau mengambil gambar dari ketinggian dengan mudah
menggunakan remote control. Bahkan drone sekarang ini sudah dapat dikendalikan
lewat aplikasi di Android.
Sumber:
Dharmawan, Andy. (2012). Purwarupa Sistem Otomasi
Terbang Landas dan Mendarat Quadcopter. IJEIS Vol. 2, No. 1, April 2012 : 87–
96
http://wandavernandhes6.blogspot.co.id/2016/01/mengenal-dasar-dasar-quadcopter.html