ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
3.4. Perancangan Sistem
Perancangan terdiri 3 bagian utama yaitu perancangan sistem perangkat keras (konstruksi), perancangan perangkat elektronika dan perancangan sistem perangkat lunak. Perangkat keras (konstruksi) yang dimaksud adalah komponen fisik yang digunakan untuk membentuk kerangka robot, bagian badan utama,
Perangkat elektronika yang digunakan untuk pembuatan sistem terdiri dari beberapa bagian utama yaitu sirkuit utama (main board), bagian aktuator (drive motor) dan bagian sensor (sensor board). Setiap komponen ini membutuhkan antarmuka yang juga merupakan jalur komunikasi dengan komponen lainnya.
Perancangan antarmuka harus dilakukan dengan sebaik mungkin dan diperhatikan kelebihan dan kekurangannya. Sebelum perangkat keras diimplementasikan kedalam bentuk nyata, akan lebih baik menggunakan software simulasi dan diagram untuk mengurangi kerugian biaya yang ditimbulkan akibat kerusakan komponen.
Dalam perancangan robot, perancangan elektronika merupakan nilai yang memiliki bobot yang lebih dari perancangan lainnya. Dalam perancangan elektronika diharapkan komunikasi antar komponen dapat berlangsung dengan baik sehingga dapat saling mengerti aksi dan reaksi dari masing-masing komponen. Dengan adanya perancangan antarmuka elektronika yang baik maka akan berpengaruh kepada perancangan perangkat lunak yang efisien. Perancangan elektronika yang baik harusnya tidak menimbulkan bug ke dalam sistem dan mempermudah pengerjaan programming serta proses trial and error nantinya.
Selain itu perancangan elektronika juga harus memperhatikan jumlah komponen yang akan digunakan.
Perancangan perangkat lunak terdiri dari beberapa modul program yang ditampilkan dalam bentuk flowchartyang berfungsi untuk mengontrol kerja dari komponen-komponen utama perangkat keras. Modul program yang sibuat untuk mengontrol perangkat keras yaitu modul sesor, modul aktuator, dan program utama yang mencakup modul-modul yang dibuat serta perancangan perangkat lunak aplikasi android sebagai media inputan tujuan robot nantinya, dari program utama ini nantinya akan dipanggil fungsi dari modul program lainnya yang dibutuhkan untuk eksekusi suatu perintah.
Dalam perancangan robot ada tiga hal penting untuk diperhatikan yaitu : perancangan hardware, perancangan elektronika dan perancangan sistem perangkat lunak. Tiga hal penting ini akan menjadi tolak ukur keberhasilan sistem kerja suatu robot.
3.4.1. Perancangan perangkat keras
Robot miniatur kursi roda yang akan dibangun dirancang agar dapat berjalan dengan baik di lintasan yang telah ditentukan. Ada beberapa hal yang menjadi fokus dalam tahap perancangan robot yaitu desain konstruksi utama dan sensor.
3.4.1.1. Konstruksi Utama
Kerangka adalah konstruksi yang nantinya akan menentukan desain, bentuk dan ukuran dari komponen fisik lainnya. Fungsi utama dari kerangka adalah sebagai tempat atau kedudukan untuk seluruh kedudukan komponen robot.
Pemilihan material akan sangat berpengaruh terhadap konstruksi robot seperti berat, kekuatan, ketahanan terhadap keretakan dan kemampuan meredam getaran. Perpaduan diantaranya akan menghasilkan konstruksi yang kuat.
Kerangka robot miniatur kursi roda dirancang menggunakan bahan plastik keras (acrilyc) karena mudah dalam pengerjaannya, kuat, tidak mudah retak dan mudah didapat.
3.4.1.2.Konstruksi sensor Ultrasonic
Sensor ultrasonic berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk membaca jarak antara robot miniatur kursi roda dengan objek yang berada didepan robot miniatur kursi roda.
Rangkaian sensor ultrasonik terdiri dari TX (transmitter) dan RX (receiver). TX berfungsi sebagai pemancar sinyal yang mengenai penghalang sedangkan RX berfungsi sebagai penerima sinyal pantulan dari TX.
3.4.2. Perancangan perangkat elektronika
Perancangan perangkat elektronika berhubungan dengan perancangan mikrokontroler, bagian sensor Ultrasonic, driver motor dc. Papan mikrokontroler (board mikrokontroler) akan dibuat terpisah dan akan menjadi papan uatama (main board) kerena setiap masukan sensor akan terhubung langsung dengan papan mikrokontroler serta pemicu penggerak pada aktuator akan terhubung pada papan mikrokontroler. Bagian-bagian tersebut nantinya akan dihubungkandengan kabel penghubung.
Driver motor berfungsi untuk mengendalikan perputaran motor dc, driver motor ini menggunakan IC L298. IC L298 akan menerima masukan dari
mikrokontroler dan memberikan respon terhadap motor dc. Driver ini digunakan untuk mengendalikan (arah putaran dan kecepatan putaran) dua motor dc.
Papan sensor Ultrasonic bersefungsi untuk penempatan sensor serta sebagai jalur komunikasi sensor dengan main board. Papan sensor Ultrasonic ditempatkan pada bagian depan robot.
.Sumber tegangan (powersupply) dibutuhkan untuk memberikan sumber tegangan teregulasi untuk membagikan tegangan sesuai dengan kebutuhan masing-masing komponen. Seperti pada aplikasinya mainboard membutuhkan tegangan 5 V untuk beroperasisecara stabil, sedangkan driver motor dc menggunakan 11,7 V untuk beroperasi secara stabil
3.4.2.1. Perancangan board mikrokontroler (main board)
Rangkaian dasar yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mikrokontroler disebut sebagai rangkaian sistem minimum. Rangkaian sistem minimum terdiri dari rangkaian osilator (crystal), sistem reset dan catu daya. Pada tabel 3.1 dapat dilihat daftar komponen beserta skema rangkaian board mikrokontroler.
Tabel 3.1 Rincian Komponen Board Mikrokontroler ATmega8535
No Nama Barang Banyak Fungsi
1 Mikrokontroler
ATmega8535 1 Processeor Utama
2 Elco 1000uF 25 V 1 Penyimpan arus
13 Push Button 1 Komponen Pendukung
Gambar 3.5 Perancangan Board Mikrokontroler (main board) 3.4.2.2. Perancangan board driver motor DC
Driver motor berfungsi untuk mengendalikan perputaran motor dc, driver motor ini menggunakan IC L298. IC L298 akan menerima masukan dari mikrokontroler dan memberikan respon terhadap motor dc. Driver ini digunakan untuk mengendalikan dua motor dc. Komponen-komponen yang dibutuhkan serta gambar rangkaina driver motor IC L298 dapat dilihat pada tabel 3.2.
Tabel 3.2 Rincian Komponen Board Motor IC L298 No Nama Komponen Banyak Fungsi
1 IC L298 1 IC Driver Motor
2 Heat Shink 1 Pendingin IC
3 Regulator IC 7805 1 Penurun Tegangan 4 Elco 220uF 35 V 2 Penyimpan Arus
5 Dioda 2A 8 Bias Arus Motor
7 Pin Header 6 1 Penghubung (Connector) 8 Connector Screw 2
2 Penghubung (Connector)
9 Connector Screw 3
pin 1 Penghubung (Connector) Motor
10 Resistor 330 1 Current Limited LED
11 LED 1 Indikator
Pada dasarnyadriver Motor yang menggunakan IC L298 yang memiliki kemampuan menggerakkan motor dc sampai arus 4A dan tegangan maksimum 46 VoltDC untuk satu kanalnya. Rangkaian modul driver l298 diperlihatkan pada gambar sebagai berikut.
Gambar 3.6 Perancangan Board Driver Motor DC
Pada dasarnya rangkaian ini terdiri dari 8 Dioda yangakan berfungsi memblock tegangan yang dihasilkan motor dc agar tegangan tidak menuju ke Sumber Vm atau output dari L298. Modul ini juga menyediakan internal 5 volt regulator.
3.4.2.3. Perancangan Board Power Supply
Dibutuhkan sumber tegangan (powerSupply) yang cukup agar sistem dapat bekerja dengan baik. Terdapat dua jenis sumber tegangan yang digunakan pada sistem yaiu : sumber tegangan untuk sirkuit Utama dan sumber tegngan untuk aktuator. Tegangan yang dibutuhkan sirkuit utama untuk beroperasi dengan stabil adalah 5 V. Sedangkan tegangan untuk aktuator menggunakan tegangna 12 V.
Sistem menggunkan sumber tegangan berupa baterai. Di dalam sistem sirkuit utama menggunakan tegangan 5 V, untuk memperoleh tegangan 5 V dari sumber tegangan maka digunakan IC regulator 7805. IC regulator 7805 ini berfungsi untuk menghasilkan tegangan keluaran sebesar 5 V.
12 Volv 5 Volv