BAB III : RANCANGAN PENELITIAN
3.5 Perancangan Hardware Robot Mobil
Robot mobil digunakan sebagai aktuator dari aplikasi pengenalan ucapan pada penelitian ini. Blok diagram hardware robot mobil ditunjukkan pada Gambar 3.13. Pada blok diagram tersebut dijelaskan jalur yang menghubungkan tiap bagian dari robot mobil. Terdapat 3 fungsi jalur yang ditunjukan dengan warna berbeda yang ditunjukkan pada Gambar 3.15.
3.5.1 Desain robot mobil
Gambar 3.16 menunjukan bentuk fisik dari robot mobil, sedangkan Gambar 3.17 menampilkan robot mobil pada sisi atas dan sisi bawah. Pada gambar robot mobil pada sisi tampak sisi atas terdapat luasan yang diberi nomor. Pada luasan nomor 1 merupakan area tempat motor driver berada. Pada luasan nomor 2 merupakan area tempat minimum sistem berada, sedangkan luasan 3 sebagai area air module milik modul radio telemetri berada.
Gambar 3.16. Tampilan Robot Mobil
3.5.2 Minimum sistem ATmega8
Minimum sistem merupakan sistem utama dalam robot mobil karena terdapat mikrokontroler yang dapat diprogram sesuai kebutuhan. Mikrokontroler yang digunakan yaitu ATmega8. Port mikrokontroler dapat diatur sebagai input ataupun output yang berguna dalam pengolahan data. Rangkaian ini terhubung dengan modul RC-Timer yang berfungsi untuk jalur transmisi data serial. Data tersebut diolah untuk menghasilkan output data untuk menyalakan LED indikator arah dan mengatur arah putar serta kecepatan motor DC. Gambar rangkaian minimum sistem ATmega8 ditunjukkan pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18. Rangkaian Minimum Sistem ATmega8
Perancangan minimum sistem ini menggunakan sumber clock eksternal, sehingga digunakan kristal dan kapasitor yang dihubungkan pada Pin XTAL 1 dan XTAL 2. Pada rangkaian clock eksternal digunakan Kristal 12MHz, sehingga sesuai ketentuan datasheet nilai kapasitor yang digunakan sebesar 22pF [14]. Rangkaian clock eksternal ditunjukan pada Gambar 3.19.
Gambar 3.19. Rangkaian Clock Eksternal
Rangkaian reset sangat diperlukan pada rangkaian minimum sistem saat terjadi
error pada mikrokontroler. Rangkaian reset akan memaksa kerja mikrokontroler agar
diulang kembali dari awal. Pin reset pada IC ATmega8 akan aktif bila diberi input logika rendah. Komponen push button diberikan sebagai tombol penekanan untuk reset. Perancangan rangkaian reset ditunjukkan pada Gambar 3.20.
Gambar 3.20. Rangkaian Reset
3.5.3 LED penampil arah
LED penampil arah digunakan sebagai indikator untuk menujukan arah pergerakan robot terhadap user. Tiap 1 LED yang menyala mewakili 1 arah pergerakan robot. Rangkaian tiap LED tersebut tersambung pada port mikrokontroler yaitu PortC.0,
PortC.1, PortC.2, PortC.3, dan PortC.4. Rangkaian LED penampil arah ditunjukkan pada Gambar 3.21.
Gambar 3.21 Rangkaian Led Penampil Arah
Resistor pada rangkaian tersebut digunakan sebagai penentu nilai arus. Nilai arus yang sesuai akan berdampak pada daya tahan penggunaan LED. Seluruh resistor mempunyai nilai hambatan yang sama.
Persamaan 2.8 digunakan sebagai perhitungan nilai komponen resistor pada LED : Diketahui [28]:
ILED = 20mA VLED = 2V Vs = 5V Maka :
Atas pertimbangan ketersediaan dipasaran maka nilai R yang digunakan .
Nilai ILED merupakan nilai arus yang dibutuhkan LED agar dapat berkerja maksimal. Nilai arus yang lebih dari nilai 20mA (tergantung pada datasheet tiap LED),
maka akan memungkinkan berkurangnya lama waktu penggunaan LED. Nilai VLED merupakan nilai tegangan kerja dari LED tersebut, sedangkan nilai Vs merupakan tegangan sumber dari PORT mikrokontroler.
Posisi peletakkan komponen LED disusun dalam 4 arah dan 1 ditengah. Hal tersebut agar tiap LED mewakili 1 arah pergerakan. Posisi peletakan LED ditunjukkan pada Gambar 3.22.
Gambar 3.22. Posisi LED Penampil Arah
3.5.4 Motor driver
Rangkaian motor driver difungsikan untuk menjalankan motor DC yang dipicu dari mikrokontroler. Rangkaian ini menggunakan IC L298. IC L298 ini terdapat 4 pin input berfungsi mengatur arah putaran 2 buah motor DC. Pin Input1 dan Input2 melakukan pengaturan arah putar motor kiri, sedangkan Input3 dan Input4 pada motor kanan. Pin Enable akan memberikan tegangan PWM pada motor DC. Pemberian PWM pada motor kiri dilakukan oleh pin Enable-A, sedangakan motor kanan dilakukan oleh pin Enable-B. Tegangan yang dibutuhkan pada IC L295 agar dapat bekerja sebesar 5 V, sedangkan kedua motor DC akan diberi tegangan oleh baterai 7,4 V. Nilai komponen dioda dan kapasitor ditentukan berdasarkan datasheet ICL298. Dioda yang digunakan dalam rangkaian yaitu seri 4148, karena terlihat pada datasheet cukup untuk mengalirkan arus motor (lihat lampiran L14) dan terdapat di pasaran [30]. Gambar rangkaian motor driver ditunjukkan pada Gambar 3.23.
Gambar 3.23. Rangkaian Motor Driver L298
LED2 digunakan sebagai tanda bahwa supply 5V telah terhubung, sedangkan LED3 sebagai tanda bahwa supply 7,4V telah terhubung. Nilai komponen resistor R8 yaitu
yang didapat dengan Persamaan 2.8 seperti pada perhitungan nilai resistor LED pada Subbab 3.5.3 dan ketersedian dipasaran. Perhitungan nilai komponen resistor R9 menggunakan Persamaan 2.8 seperti berikut :
Diketahui [28]:
ILED 3 = 20mA
VLED3 = 2V Vs = 7,4V Maka :
3.5.5 Regulator tegangan
Terdapat Rangkaian penyusun robot mobil yang membutuhkan tegangan sebesar 5V. Kemampuan baterai dipasaran tidak banyak ditemukan memiliki nilai tegangan tersebut. Oleh hal tersebut diperlukan regulator tegangan untuk menghasilkan tegangan 5V. IC LM7805 digunakan sebagai regulator teganganyang menghasilkan tegangan 5V. Perancangan rangkaian regulator tegangan ditunjukkan pada Gambar 3.24. Penentuan nilai kapasitor dipilih sesuai petunjuk datasheet yang digunakan [17]. nilai kapasitor yang dipakai sebesar 0.33μF dan 0.1μF.
Gambar 3.24. Rangkaian Regulator Tegangan 5 Volt [17]
3.5.6 Modul RC-timer radio telemetry 915 Mhz
Modul ini sebagai sistem yang menghubungkan laptop dengan mikrokontroler ATmega8 agar dapat melakukan komunikasi data. Tranfer data dilakukan satu arah dari laptop menuju mikrokontroler. Pada Gambar 3.1 rangkaian ground module digunakan sebagai transmitter dan rangkaian air module digunakan sebagai receiver. Rangkaian
ground modul dihubungkan langsung pada laptop melalui konektor USB. Pada rangkaian air modul akan dihubungkan pada pin Rx dan Tx pada mikrokontroler. Pin Tx pada modul
akan terhubung dengan pin Rx pada mikrokontroler. Hal tersebut juga berlaku sama dengan pin Rx pada modul akan terhubung dengan pin Tx pada mikrokontroler. Konfigurasi pemasangan jumper modul terhadap mikrokontroler ditunjukkan pada Gambar 3.25.