Perancangan perangkat keras - IMPLEMENTASI ARSITEKTUR BEHAVIOR-BASED DENGAN MENGGUNAKAN FUZZY U

Perancangan perangkat keras terbagi atas dua bagian utama, yaitu rancangan dan spesifikasi mekanik dan perancangan elektronik.

3.3.1. Rancangan dan spesifikasi mekanik

Rancangan mekanik CLMR ini dirakit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4. Spesifikasi dari mekanik CLMR adalah sebagai berikut:

a. Panjang CLMR keseluruhan = 25 cm b. Lebar CLMR = 15 cm

c. Jarak sumbu roda depan ke bagian terdepan CLMR = 3 cm

d. Jarak sumbu roda belakang ke bagian paling belakang CLMR = 7 cm e. Jarak sumbu roda belakang ke sumbu roda depan (L) = 15 cm

f. Diameter roda belakang = 6,4 cm g. Diameter roda depan = 4,5 cm

h. Jangkauan sudut kemudi depan = −16,69⁰ ≤ φ ≤ 16,23⁰ i. Tinggi sensor belakang dari permukaan = 7 cm

j. Tinggi sensor depan dari permukaan = 8 cm

k. Slot kampur digunakan untuk meletakkan kapur untuk mengambarkan lintasan yang dilalui CLMR. Posisi slot kapur berada pada 4,5 cm dari sumbu roda depan dan 5,5 cm dari sisi kanan CLMR.

l. Tinggi permukaan lintasan terhadap sasis CLMR = 4 cm.

m. Titik R_Ref digunakan sebagai set point CLMR terhadap ruang konfigurasi awal (x, y,θ ) = (0,0,0) pada kordinat global. Posisi titik RRef

berada pada 8,5 cm dari sumbu roda depan dan 5,5 cm dari sisi kanan CLMR.

L 25 cm

15 cm 6,4 cm

4,5 cm

45

⁰

45

⁰

Sensor FC

Sen sor FR

en S r B so S R

so en L r B

450

2,4 cm 7,5 cm

2,7 cm

7 cm

CLMR TAMPAK SAMPING

4,5 cm

5,5 cm

Slot kapur

45⁰ 4 cm

Depan Belakang

Base Line (L) 4,5 cm

Slot kapur

CLMR TAMPAK ATAS

3 cm

Titik RRef

4 cm

Gambar 3.4 Rancangan mekanik CLMR

3.3.2. Perancangan elektronik

Untuk mendukung kebutuhan perangkat keras pada perancangan elektronik pada penelitian ini diusulkan komponen-komponen yang akan digunakan sebagai berikut:

a. 3 buah Mikrokontroler ATMega8535 b. 3 buah Sensor Sharp GP2D12

c. 2 buah Sensor Shart GP2D120 d. DI-Smart Rotary Encoder e. Motor DC

f. Motor stepper g. LCD 16 x 2

h. Driver motor stepper (IC ULN 2003) i. Driver motor DC (IC L293D)

j. 4 buah micro switch

Pemilihan komponen-komponen elektronik dalam perancangan ini berdasarkan pertimbangan kemudahan dalam penggunaannya, kehandalan dan biaya yang murah. Perancangan sistem elektronik secara keseluruhan menggunakan 3 buah mikrokontroler ATMega8535. Gambar 3.5 menggambarkan diagram blok hardware secara keseluruhan beserta pengalokasian pin yang digunakan pada setiap mikrokontroler.

Gambar 3.5 Diagram blok hardware keseluruhan

Dari Gambar 3.5 terlihat perancangan sistem elektronik keseluruhan terdiri dari 3 sub sistem, yaitu perancangan sistem master, perancangan sistem slave-1, dan perancangan sistem slave-2.

3.3.2.1.Perancangan sistem master

Gambar 3.6 memperlihatkan rangkaian secara lengkap pada perancangan sistem master. Rangkaian ini terdiri dari sebuah mikrokontroler ATMega8535 yang berfungsi sebagai pengendali motor stepper (sebagai kemudi CLMR), motor DC

(sebagai kontrol kecepatan dan mengatur arah putaran roda belakang), optocoupler (sebagai masukan data aktual rotasi roda belakang CLMR) dan switch batas kemudi kiri (sebagai batas putaran kemudi kearah kiri).

Switch Batas Kemudi Kiri

Gambar 3.6 Perancangan sistem master

Karena arus dan tegangan yang relatif kecil yang dihasilkan sebuah mikrokontroler, maka dibutuhkan sebuah peranti tambahan untuk memenuhi spesifikasi arus dan tegangan agar dapat menggerakkan actuator (motor DC dan

ULN2003, IC ini terdiri dari rangkaian Darlington array sebanyak 7 buah. Driver motor DC menggunakan IC L293D, didalam IC ini terdapat dua rangkaian H-Bridge yang dapat digunakan untuk mengendalikan 2 buah motor DC.

Adapun pengalokasian pin mikrokontroler pada perancangan sistem master ini adalah sebagai berikut:

a. Port A (PA.0 s.d. PA.3) difungsikan sebagai output yang mengendalikan IC ULN 2003 (Pin 1 s.d. 4) sebagai driver motor stepper.

b. Port A (PA.4 dan PA.5) difungsikan sebagai output yang mengendalikan IC L293D (pin 2 dan 6) sebagai driver motor DC.

c. Port B (PB.0 s.d. PB.7) difungsikan sebagai input untuk menerima informasi data target (x_t,y_t)atau menerima informasi data dari behavior-controller (ν_t,φ_t) yang telah diolah menjadi data digital 8 bit.

d. Port C (PC.0 s.d. PC.7) difungsikan sebagai output untuk mengirimkan informasi EP dan EO yang telah diolah menjadi data digital 8 bit.

e. Port D (PD.0) difungsikan sebagai input untuk mendeteksi perubahan logika “1” menjadi logika “0” saat switch batas kiri “ON”.

f. Port D (PD.1) difungsikan sebagai input untuk mendeteksi adanya perubahan logika sebagai trigger proses pengambilan data pada Port B.

g. Port D (PD.2) digunakan sebagai interupsi yang di trigger rangkaian optocoupler.

h. Port D (PD.4) digunakan sebagai pemberi sinyal PWM ke driver motor DC (Enable pada Pin 1 IC L293D) untuk mengatur kecepatan motor DC.

i. Port D (PD.7) digunakan sebagai output untuk memberikan sinyal tanda data telah dikirim.

3.3.2.2.Perancangan sistem slave-1

Perancangan sistem slave-1 terdiri dari sebuah mikrokontroler ATMega8525 yang digunakan sebagai pengendali LCD (menampilkan informasi target), dan mengambil informasi data dari 3 buah switch (“switch count_up”, “switch count_down”, dan “switch select”). Fungsi switch untuk memberikan logika “0”

setiap switch ditekan dan sebaliknya akan memberikan logika “1” apabila switch dilepas. Perubahan logika “1” ke logika “0” akan diproses menjadi pencacah naik untuk setiap penekanan “switch count_up”, pencacah turun untuk setiap penekanan

“switch count_down”, dan proses input selesai jika ada penekanan “switch select”.

Gambar 3.7 menunjukkan perancangan sistem slave-1.

Adapun pengalokasian pin mikrokontroler pada perancangan sistem slave-1 ini adalah sebagai berikut:

a. Port A (PA.0 s.d. PA.7) difungsikan sebagai input untuk menerima informasi E_P dan E_O.

b. Port B (PB.2 s.d. PB.7) difungsikan untuk menampilkan informasi pada

c. Port C (PC.0 s.d. PC.7) difungsikan sebagai output untuk mengirimkan informasi sudut kemudi dan kecepatan yang telah diolah menjadi data digital 8 bit.

d. Port D (PD.0) difungsikan sebagai input untuk mendeteksi perubahan logika pada PD.0 sebagai tanda data pada Port A telah siap untuk diproses.

e. Port D (PD.1) difungsikan sebagai output untuk memberikan trigger pada pin INT0 (PD.2) pada sistem slave-2, berupa pulsa sebagai tanda data output dari sistem ini telah dikirim pada Port C.

f. Port D (PD.3) digunakan sebagai input yang terhubung ke “switch count_up” untuk melakukan proses pencacah naik pada proses input target setiap ada perubahan logika “0” ke logika “1”.

g. Port D (PD.4) digunakan sebagai input yang terhubung ke “switch count_down” untuk melakukan proses pencacah turun pada proses input target setiap ada perubahan logika “0” ke logika “1”.

h. Port D (PD.6) digunakan sebagai input yang terhubung ke “switch select” sebagai tanda akhir proses input target jika ada perubahan logika

“0” ke logika “1”.

Gambar 3.7 Perancangan sistem slave-1

3.3.2.3.Perancangan sistem slave-2

Perancangan sistem slave-2 terdiri dari sebuah mikrokontroler ATMega8525 yang berfungsi sebagai pengendali 3 buah sensor Sharp GP2D12 (untuk sensor jarak FL, FC, dan FR), dan sensor Sharp GP2D120 (untuk sensor jarak BL dan BR).

Output dari kelima sensor ini adalah tegangan analog yang dipengaruhi oleh jarak deteksi objek. Dengan adanya fasilitas ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak

8 saluran pada mikrokontroler ATMega8535 sehingga pada perancangan sistem ini pemerosesan data sensor dapat dilakukan secara langsung tanpa menggunakan tambahan rangkaian ADC eksternal. Gambar 3.8 menunjukkan rangkaian sistem slave-2.

Gambar 3.8 Perancangan sistem slave-2

Adapun pengalokasian pin mikrokontroler pada perancangan sistem slave-2 ini adalah sebagai berikut:

a. Port A (PA.0) difungsikan sebagai input ADC (0) yang terhubung dengan sensor Sharp GP2D12 (FL).

b. Port A (PA.1) difungsikan sebagai input ADC (1) yang terhubung dengan sensor Sharp GP2D12 (FC).

c. Port A (PA.2) difungsikan sebagai input ADC (2) yang terhubung dengan sensor Sharp GP2D12 (FR).

d. Port A (PA.3) difungsikan sebagai input ADC (3) yang terhubung dengan sensor Sharp GP2D120 (BL).

e. Port A (PA.4) difungsikan sebagai input ADC (4) yang terhubung dengan sensor Sharp GP2D120 (BR).

f. Port B (PB.0 s.d. PB.7) difungsikan sebagai input data digital sudut kemudi dan kecepatan dari sistem slave-1 (Port C).

g. Port C (PC.0 s.d. PC.2) difungsikan sebagai output untuk mengirimkan informasi digital sudut kemudi ke sistem master (PB.0 s.d. PB.2).

h. Port C (PC.3 s.d. PC.5) difungsikan sebagai output digital untuk mengirimkan informasi kecepatan ke sistem master (PB.3 s.d. PB.5).

i. Port C (PC.6) difungsikan sebagai output digital untuk mengirimkan informasi behavior yang digunakan ke sistem master (PB.6).

j. Port C (PC.7) difungsikan sebagai output digital untuk mengirimkan informasi arah putaran motor DC ke sistem master (PB.7).

3.3.3. Rincian biaya perancangan perangkat keras CLMR

Tabel 3.1 menunjukkan rincian biaya dalam perancangan perangkat keras CLMR, yang meliputi mekanik dan perangkat keras elektronik pada penelitian ini.

Tabel 3.1 Rincian biaya perancangan CLMR

No Nama komponen Jumlah Harga satuan Total

1 Mekanik 1 Rp. 200.000,- Rp. 200.000,-

2 ATMega8535 + Minimum system. 3 Rp. 85.000,- Rp. 255.000,- 3 Sensor Sharp GP2D12 3 Rp. 210.000,- Rp. 630.000,- 4 Sensor Sharp GP2D120 2 Rp. 215.000,- Rp. 430.000,-

5 LCD 16x2 1 Rp. 45.000,- Rp. 45.000,-

5 DI-Smart Rotary Encoder 1 Rp. 70.000,- Rp. 70.000,-

6 IC ULN 2003 1 Rp. 10.000,- Rp. 10.000,-

7 IC L293D 1 Rp. 18.500,- Rp. 18.500,-

8 Socket IC 2 Rp. 5.000,- Rp. 10.000,-

9 Motor Stepper Unipolar 1 Rp. 275.000,- Rp. 275.000,- 10 Motor DC dengan gear box 1 Rp. 42.000,- Rp. 42.000,-

11 Micro Switch 4 Rp. 1000,- Rp. 4000,-

12 Jumper - Rp. 100.000,- Rp. 100.000,-

13 Power Suply 1 Rp. 100.000,- Rp. 100.000,-

TOTAL Rp. 2.189.500,-

Dalam dokumen IMPLEMENTASI ARSITEKTUR BEHAVIOR-BASED DENGAN MENGGUNAKAN FUZZY UNTUK NAVIGASI CAR-LIKE MOBILE ROBOT DALAM LINGKUNGAN YANG TAK DIKENAL (Halaman 67-79)