Azikin, S.T. 2005. Kamera Pengawas Berbasis Open Source. Lek Media Komputindo. Jakarta.
Barros, Taiser T. T., & Lages, W. F. 2012. Development of a Firefighting Robot for
Educational Competitions. Proceedings of rd International Conference on Robotics in Education , pp. 47-54.
Budiharto, W. & Purwanto, D. 2015. Robot Vision, Teknik Membangun Robot Cerdas
Masa Depan. Edisi Revisi. Andi: Jakarta.
Budiharto, Widodo. 2010. Elektronik Digital dan Mikroprosesor: Yogyakarta: Penerbit Andi.
Budiharto, Widodo. 2010. Robotika Teori dan Impelemtasi . Yogyakarta: Andi Offset. Djiwo H., D., Sunardi J. & Biantara, D. 2009. Pemantauan Suhu Dengan
Mikrokontroler ATMega8 Pada Jaringan Lokal. Seminar Nasional V SDM
Teknologi Nuklir Yogyakarta, 5 November 2009 ISSN 1978-0176.
Grunberg, David. 2010. Development of an Autonomous Dancing Robot. International Journal of Hybrid Information Technology: Department of Electrical and Computer Engineering 2(3) : 33 - 44.
https://www.arduino.cc/documents/H-bridge_motor_driver.L293D-Arduino. Tanggal
Indriyanto, Cholik. 2015. Perancangan Sistem Kendali Remote Control Robot Mobil Menggunakan Smartphone Android. Researchgate: Universitas Sumatera Utara.
Iswanto. 2009. Mikrokontroller AT90S2313 dengan Basic Compiler. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Khan, M. S., Khan, A. R., Khan, A., Kalia, A., & Bisne, L. 2015. WI- FI Based Robot Controlling by Webpage Interface and Video Monitoring. International
Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering 5(4): 447 -
Faculty of Computer Science, Sriwijaya University. 3(2) : 235-241. ISSN: 2223- 4985.
Prasanna, U. J. S. & Prasad, M.V.D. 2013. Automatic Fire Sensing and Extinguishig
Robot Embedded With GSM Modem. International Journal of Engineering
and Advanced Technology (IJEAT) 2(4): 221 – 224.
Punetha, D., Kumar, N., & Metha, V. 2013. Development and Applications of Line
Following Robot Based Health Care Management System. International
Journal of Advanced Research in Computer Engineering & Technology
(IJARCET) 2(8): 2446 – 2450.
Park, S.-U., Park, J.-H., Choi, S., & Park, D.-J. 2010. Wireless Image Communication System for Fire-Fighting Robots. Proceedings of �� International Conference on Robotics Computer and Automation Engineering (ICCAE) 3,
pp : 254 – 256.
Rahmansyah, M. F. 2014. Prototipe Robot Line Follower Pengantar Makanan
Berbasis Mikrokontroller ATMega32 Menggunakan Algoritma Fuzzy.
Skripsi. Universitas Sumatera Utara.
Shah, S. S., Shah, K. V., Mamtora, P., & Hapani, M. 2013. Fire Fighting Robot. International Journal of Emerging Trends & Technology in Computer Science (IJETTCS) 2(4): 232 – 234.
Sonsale, P., Gawas, R., Pise, S., & Kaldate, A. 2014. Intelligent Fire Extinguisher
System. IOSR Journal of Computer Engineering (IOSR-JCE) 16(1): 59 – 61. Suryatini, F., Kustija, J., & Haritman, E. 2013. Robot Pemadam Api Menggunakan
Ping Ultrasonic Range Finder Dan Uvtron Flame Detector Berbasis Mikrokontroler Atmega 128. Electrans 12(1): 29 – 38.
Waroh, A.P.Y. 2014. Analisa dan Simulasi Sistem Pengendalian Motor DC. (Online) http://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/JIS/article/view/5935/5788 (29 Maret 2016)
Yanto, F., & Welly, I. 2015. Analisa dan Perbaikan Algoritma Line Maze Solving
BAB 3
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
3.1Analisis
Robot pemadan api yang dibangun ini termasuk jenis robot daratan karena robot ini bergerak menggunakan roda dimana robot ini akan bergerak mengikuti instruksi yang dikendalikan dari smartphone secara wireless. Penulis menggunakan komunikasi
wireless untuk menyampaikan instruksi sebagai pergerakan robot untuk bergerak baik
maju, mundur belok kiri, atau pun kekanan. Sehingga robot akan bergerak sesuai perintah pengguna untuk memadamkan api dengan menyemprotkan air menggunakan pompa mini.
Robot ini juga dilengkapi kamera dan sensor, dimana kamera akan berfungsi sebagai pengganti mata pengguna untuk mengendalikan jalannya robot dalam menemukan sumber api. Sedangkan sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik Ping yang berfungsi untuk mata belakang robot yang tidak memiliki kamera. Sensor ini secara otomatis akan menghentikan gerakan mundur robot jika jarak antara robot dengan halangan padat lebih kecil dari 15 cm.
Pada tahap perancangan ini akan dibahas mengenai arsitektur umum, perancangan Use case diagram, Activity diagram, Sequence diagram, Flowchart serta
User Interface.
3.1.1 Arsitektur Umum
Gambar 3.1 Arsitektur Umum Keterangan Gambar:
Input yang diterima pada penelitian ini berasal dari tombol-tombol pada smartphone, kamera, dan sensor ulrasonik yang akan membantu dalam pengendalian robot
INPUT
pemadam api. Pada smartphone terdapat tombol-tombol berupa perintah untuk menggerakkan robot maju, mundur, belok kanan dan kiri, serta menghidupkan pompa pada robot. Perintah tersebut nantinya akan dikirimkan ke mikrokontroller melalui jaringan WiFi. Kamera yang dipasangkan pada robot berfungsi menangkap tampilan didepan robot dan kemudian dikirimkan pada smartphone untuk membantu pengguna dalam mengendalikan robot. Sensor ultrasonik pada robot berfungsi untuk mendeteksi halangan yang berada dibelakang robot. Sensor utrasonik akan menembakkan gelombang ultrasonik dan menerimanya kembali untuk mengetahui jarak halangan yang berada didepannya. Ketika robot melakukan gerakan mundur, Sensor ultrasonik akan aktif secara otomatis dan mendeteksi halangan dibelakang robot.
Pada proses penelitian ini, Semua input yang diterima akan diolah dan diteruskan pada tahapan ini. Perintah tombol-tombol yang dikirimkan oleh
smartphone dikirimkan memalui jaringan WiFi dan diterima oleh module WiFi pada
robot. Kemudian diteruskan ke mikrokontroler untuk diubah menjadi pergerakan pada robot. Mikrokontroler mengubah perintah dari smartphone menjadi arus DC yang berfungsi untuk menggerakan motor DC dan pompa pada robot. Gambar yang diterima dari kamera pada robot secara langsung dikirimkan kepada smartphone menggunakan module WiFi melalui jaringan WiFi yang menghubungkan antara robot dan smartphone. Input yang diterima pada sensor ultrasonik yang terdapat pada robot dikirimkan ke mikrokontroler untuk diolah menjadi indikator saat menjalankan perintah mundur pada robot. Apabila jarak robot dengan halangan <= 15 cm, Maka robot akan berhenti ketika robot sedang mundur atau tidak akan menjalankan perintah mundur.
Output yang dihasilkan dari metode penelitian ini yaitu smartphone yang dapat menampilkan gambar didepan robot yang ditangkap oleh kamera pada robot, pergerakan robot yang berdasarkan pengendalian dari tombol yang terdapat pada
smartphone, dan pompa yang dapat dinyalakan atau dimatikan melalui tombol pada
smartphone.
Tahapan Pengguna untuk dapat menggunakan robot dengan bantuan
smartphone yang terkoneksi secara WiFi dengan robot adalah sebagai berikut:
1. Pengguna menghidupkan tombol ON pada robot untuk menghidupkannya. 2. Pengguna mengkoneksi smartphone ke jaringan WiFi pada robot.
4. Pengguna akan memandu robot melalui kamera pada robot yang akan ditampilkan pada smartphone untuk melihat sumber api.
5. Pengguna memilih tombol Pompa untuk memadamkan api.
3.1.2 Pemodelan Persyaratan Sistem dengan Use Case
Unified Modelling Language (UML) merupakan bentuk perancangan dan
dokumentasi perangkat lunak berbasis pemrograman berorientasi objek. Pada penelitian ini, bentuk perancangan UML menggunakan beberapa diagram, yaitu
Usecase Diagram, Activity Diagram dan Sequence Diagram. Use case adalah salah
satu pemodelan yang digunakan untuk memodelkan persyaratan sistem. Dengan use
case ini digambarkan siapa saja yang berinteraksi dengan sistem dan apa saja yang
dapat dilakukan dengan sistem.
Diagram menunjukkan interaksi antara pengguna dan entitas eksternal lainnya dengan sistem yang sedang dikembangkan. Lebih jelasnya Use Case Diagram digunakan untuk menggambarkan interaksi antara pengguna dengan robot. Pada robot ini pengguna menginputkan perintah di smartphone berupa navigasi arah seperti maju, mundur, kanan, dan kiri dan akan dikirim ke robot yang akan ditangkap jaringan
wireless dan akan bergerak sesuai perintah pengguna. Use Case Diagram robot
pemadam Api dapat dilihat seperti pada Gambar 3.2.
Tabel 3.1 Dokumentasi Naratif Use Case sistem Nama Use case Pemadam api dengan menggunakan pompa mini
Actors Pengguna
Description Proses ini mendeskripsikan proses pergerakan robot dengan komunikasi wireless dengan smartphone Android
Pre-Condition Sistem dihidupkan (power on)
Basic Flow Kegiatan pengguna Respon sistem Meng-input tombol
navigasi
Menunggu keseluruhan proses inputan selesai
Alternate Flow Menekan tombol
reset/power
Sistem reset
Post-Condition Robot akan bergerak sesuai inputan dari Pengguna
3.1.3 Activity Diagram
Activity diagram menggambarkan proses-proses yang terjadi ketika aktivitas dimulai
Gambar 3.3 Activity Diagram Prototipe Robot Pemadan Api
Proses pemadam api menggunakan robot yang dikontrol melalui smartphone, robot pemadam api ini di awali dengan menghidupkan robot (power on), menghidupkan wireless dan kamera pada robot, kemudian smartphone secara otomatis akan mencari sinyal wireless yang akan terjadi komunikasi serial. Kemudian pengguna akan mengarahkan robot pemadam api dengan memasukkan input-an tombol pada smartphone yang akan mengontrol arah kemana robot pemadam api ini akan bekerja.
Menghidupkan Power
Pengguna Sistem
Input navigasi
Memilih tombol Maju,mundur,kiri dan kanan
Menghidupkan kamera
Menampilkan capture kamera di smartphone
Menggerakkan robot sesuai perintah navigasi
Memilih tombol Padam Api
Menghidupkan pompa untuk menyemprotkan air Menghidupkan wireless
Sistem akan melakukan perintah berdasarkan inputan pengguna berupa penggunaan tombol seperti jika robot akan berbelok kanan, kiri, maju, dan mundur sesuai perintah navigasi dari pengguna. Untuk memadamkan api pengguna dapat melihat tampilan pada smartphone apakah posisi robot sudah tepat pada pengguna memilih tombol Pompa untuk memadamkan api. Jika pekerjaan pemadaman api sudah selesai, maka Pengguna dapat menonaktifkan pompa.
3.1.4 Sequence Diagram
Sequence diagram merupakan interaksi antara aktor-aktor yang terdapat dalam suatu
sistem, dan terjadi komunikasi yang berupa pesan. Pada Gambar 3.4 berikut dijelaskan
sequence diagram robot pemadam api.
Gambar 3.4 Sequence Diagram Robot Pemadam Api Sistem Aktif
Power on
:Robot :Input Navigasi
Pengguna
Input Navigasi maju,kiri dan kanan
Instruksi gerakan & Hidupkan
Robot bergerak sesuai dengan perintah Navigasi
:Move Robot
Input Navigasi mundur InstruksiHidupkan sensor
ultrasonik
Robot berhenti jika ada halangan dengan jarak <=15 cm
Pada sequence diagram robot pemadam api diatas dapat dilihat pengguna menghidupkan robot terlebih dahulu (power on). Sistem (robot) akan menerima inputan arah oleh pengguna yang akan dilalui oleh robot. Sistem akan melakukan proses pemilihan arah sesuai kontrol pengguna. Hasilnya robot dapat bergerak memadamkan api sesuai kontrol pengguna.
3.2Perancangan Sistem
Pada tahap perancangan sistem akan dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu penentuan komponen yang digunakan, perancangan konstruksi robot pemadam api dan perancangan perangkat lunak robot.
3.2.1 Komponen yang Digunakan Robot
Komponen yang digunakan dikelompok menjadi dua yaitu komponen fisik dan komponen elektronik. Komponen fisik digunakan untuk membentuk kerangka robot, bagian body utama, mekanis robot. Sedangkan komponen elektronik digunakan untuk membangun sirkuit utama (main circuit), bagian aktuator. Berikut adalah tabel rincian dari peralatan dan komponen yang digunakan (Tabel 3.2, Tabel 3.3 dan Tabel 3.4).
Tabel 3.2 Tabel Peralatan yang digunakan
No Nama Alat Fungsi
1 Gergaji Sebagai alat potong untuk papan PCB dan fisik robot
2 Bor Listrik Untuk melubangi papan PCB dan akrilik 3 Gunting Sebagai alat potong untuk kabel
4 Cutter Untuk memotong Akrilik
5 Glue Gun Sebagai alat untuk melakukan pengeleman
6 Penggaris Sebagai alat ukur
7 Solder dan Timah Sebagai alat untuk Soldering 8 Obeng Untuk memasang dan membuka baut 9 Tang Untuk memasang dan membuka komponen 10 Multimeter Digital Alat ukur satuan listrik (tegangan, hambatan
Tabel 3.3 Tabel Rincian Komponen Fisik
No Nama Spesifikasi Keterangan
1 Akrilik Tebal 3 mm Sebagai badan robot dan tempat meletakkan rangkaian 2 Papan PCB
(Printed
Circuit Board)
Tebal 1.5 mm Sebagai tempat untuk memasang rangkaian
Tabel 3.4 Tabel Rincian Komponen Elektronik
No Nama Spesifikasi Keterangan
1 Minimum
8 Kabel Pelangi Isi 20, 2 Meter Transmisi konektor 9 Baterai 6V, 4Ah (2 buah) Sumber tegangan 10 Regulator IC 7805 Pengubah tegangan ke 5 Volt 11 Pompa Air 12V (1 buah) Pemompa air
12 Sensor Ultrasonic
1 buah Mendeteksi halangan
13 Kamera 1.3 MP meng-capture
14 WiFi Module Perangkat WiFi
15 WiFi Adaptor Adaptor WiFi
3.2.2 Perancangan Konstruksi Robot Pemadam Api
Prototipe robot pemadam api yang akan dirancang ini untuk membantu dan meringankan pekerjaan manusia. Robot pemadam api ini merupakan robot yang diciptakan untuk membantu manusia dalam hal memadamkan kebakaran. Ada beberapa hal yang menjadi fokus dalam tahap perancangan robot yaitu kerangka robot, aktuator, sirkuit elektronik, mikrokontroler, WiFi Module serta WiFi Adaptor, kamera, sensor ultrasonik dan perangkat lunak.
3.2.3 Perancangan Kerangka Robot
Kerangka adalah konstruksi robot yang akan menentukan desain, bentuk dan ukuran dari komponen fisik lainnya. Fungsi utama dari kerangka adalah sebagai tempat atau kedudukan untuk seluruh komponen robot. Disamping itu kerangka juga akan menentukan kerja dari robot. Untuk material kerangka robot dapat digunakan beberapa alternatif bahan seperti bahan dari logam, plastik, dan kayu. Pemilihan material akan sangat berpengaruh terhadap konstruksi robot seperti berat, kekuatan, ketahanan terhadap keretakan dan kemampuan meredam getaran. Perpaduan material yang baik dapat menghasilkan konstruksi yang kuat dan ringan.
Membicarakan soal robot, tidak lepas dari unsur mekanik sebagai kerangka robot. Kerangka robot pemadam api ini terbuat dari bahan plastik yaitu acrylic. Alasan penggunaan acrylic adalah, karena bahan ini ringan, kuat, tidak mudah rusak dan mudah dalam pengerjaannya. Untuk penghubung masing-masing acrylic
menggunakan spacer dengan ukuran 3,5 mm. Kerangka robot didesain dengan dimensi sebagai badan dasar robot, dengan menggunakan penyangga baut, mur dan
Gambar 3.5 Rancangan Skema Kerangka Robot Keterangan:
1. Pompa air dan alat penyemprot 2. Tangki Air
3. Kamera 4. Roda robot 5. Baterai 6 Volt 6. Sensor ultrasonik
Plat acrylic sebagai tempat baterai, driver motor, roda, motor DC, Mikrokontroler ATMega8 dan pompa mini untuk menyemprot air. Robot terdiri dari 2 buah roda yang terhubung secara mekanik menggunakan motor DC, dan 1 buah roda depan yang bebas.
3.2.4 Perancangan Aktuator Robot
Aktuator adalah komponen yang berfungsi untuk melakukan gerakan mekanis berdasarkan input perintah dari mikrokontroler (processor). Robot pemadam api ini memiliki 1 komponen mekanis yaitu roda (wheel). Roda adalah aktuator yang akan digunakan oleh robot pemadam api untuk melakukan pergerakan didarat. Untuk penggerak roda digunakan motor DC dan gearbox untuk meningkatkan torsi motor. Motor DC yang digunakan akan dikontrol oleh mikrokontroler ATMega8 melalui IC
1
3
6
4 4
2
driver L293. Arah perputaran motor akan ditentukan berdasarkan output dari IC L293.
Rancangan aktuator robot pemadam api dapat dilihat pada Gambar 3.6 berikut.
Gambar 3.6 Rancangan Aktuator Robot Pemadam Api (Waroh, at al.2014)
3.2.5 Perancangan Sirkuit Elektronik ATMega8
Perancangan sirkuit elektronik ATMega8 berhubungan dengan perancangan rangkaian
power supply, mikrokontroler ATMega8, driver motor dan motor DC. Semua
rangkaian tersebut disatukan pada sebuah pada papan sirkuit utama (main circuit). Rancangan sirkuit elektronik ATMega8 dapat dilihat seperti pada Gambar 3.7.
3.2.6 Perancangan Rangkaian Sumber Tegangan
Agar sistem dapat bekerja dengan baik dibutuhkan sumber tegangan (power supply). Ada tiga jenis sumber tegangan yang dibutuhkan pada sistem ini yaitu sumber tegangan untuk sirkuit, sumber tegangan untuk aktuator dan sumber tegangan untuk
vacum cleaner mini. Sirkuit utama membutuhkan tegangan agar dapat beroperasi
dengan stabil yaitu 5V. Sedangkan aktuator membutuhkan tegangan 9V – 12V. Sumber tegangan dapat diperoleh dengan beberapa cara seperti menggunakan adaptor AC – DC 1A – 5A dengan tegangan keluaran 6V – 12V atau menggunakan baterai (tunggal atau gabungan beberapa baterai) yang menghasilkan tegangan keluaran 9V – 12V. Untuk memperoleh tegangan 5V dari sumber tegangan 6V – 12V dapat digunakan IC regulator 7805, IC regulator ini berfungsi untuk menghasilkan tegangan keluaran sebesar 5V. Berikut adalah Gambar 3.8 rangkaian sumber tegangan untuk sirkuit utama.
Gambar 3.8 Perancangan Rangkaian regulator IC 7805
3.2.7 Perancangan Mikrokontroler ATMega8
Mikrokontroler digunakan sebagai pengendali utama robot pemadam api dimana akan memproses input dari perangkat kontrol dan mengontrol semua aktivitas robot seperti pergerakan, sensing dan komunikasi dengan perangkat kontrol. Rangkaian dasar yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mikrokontroler disebut sebagai rangkaian sistem minimum.
Kontrol utama dari keseluruhan sistem pada tugas akhir ini menggunakan mikrokontroler ATmega8 yang berfungsi untuk mengolah data dari sensor yang berupa data analog menjadi data digital. Kelebihan dari ATmega8 sehingga digunakan sebagai kontrol utama adalah sebagai berikut:
1. Memiliki ADC dan PWM internal
3. Mempunyai performa yang tinggi (berkecepatan akses maksimum 16MHz) dan hemat daya.
4. Memori untuk program flash cukup besar yaitu 8K Byte.
5. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi Port komunikasi ISP
6. Komunikasi serial standar USART
7. Tersedia 3 chanel timer/Counter (2 buah untuk timer 8 bits dan 1 buah untuk 16 bits).
Perancangan Rangkaian Skematik Sistem Mikrokontroler ATMega8 dapat dilihat seperti pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Perancangan Rangkaian Skematik Sistem Mikrokontroler ATmega8 (Djiwo, et al. 2009)
Tabel 3.5 Alokasi Pin yang digunakan PIN Keterangan
PC1(ADC1) Menerima data keluaran dari sensor gas diesel PC2(ADC2) Menerima data keluaran dari sensor gas bensin PD0(RXD) Receive Data Menerima data dari downloader K125R
PD1(TXD) Transmit Data Mengirimkan data ke downloader K125R
Sistem minimum mikrokontroler ATmega8 adalah sistem yang paling sederhana untuk mendukung kinerja dari IC AVR ATmega8. Sistem ini terdiri dari rangkaian reset, dan rangkaian clock. Sistem minimum ini juga dilengkapi dengan konfigurasi ISP untuk saluran mendownload program kedalam IC ATmega8. Pin
input atau output dihubungkan pada suatu header agar mempermudah dalam
pengkabelan. Sistem minimum mikrokontroler ATmega8 dapat dilihat seperti pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Sistem minimum mikrokontroler ATmega8
Rangkaian sistem minimum terdiri dari rangakaian osilator, rangkaian sistem
reset, dan sumber tegangan. Rangkaian osilator (clock) berfungsi memberikan sinyal
clock untuk mikrokontroler dengan frekuensi tertentu agar mikrokontroler yang
digunakan pada sistem dapat bekerja dengan baik. Rangkaian clock ini menghasilkan sinyal high atau low dengan periode yang sama dan konstan. Pada Gambar 3.11 ditunjukkan bentuk sinyal clock dalam satuan waktu mikro detik.
Gambar 3.11 Bentuk sinyal clock
(XTAL1). Sistem reset pada mikrokontroler berada pada pin 9. Sistem Mikrokontroler akan melakukan reset apabila pin 9 menerima satu siklus sinyal (1 dan 0). Jika sistem
reset berjalan dengan baik, maka mikrokontroler akan kembali menjalankan program
dari awal. Pada Tabel 3.6 berikut dapat dilihat sistem minimum mikrokontroler ATMega8.
Tabel 3.6 Rincian Komponen Mikrokontroller ATMega8
No Nama Barang Banyak Fungsi
1 Mikrokontroller (ATmega8)
1 Processor Utama 2 Crystall (12MHz) 1 Pembangkit Sinyal 3 Kapasitor nonpolar
(22pF)
2 Komponen Pendukung
4 Resistor 10k 1 Komponen Pendukung
5 Kapasitor10uF 1 Komponen Pendukung
6 Dioda1N4002 1 Komponen Pendukung
7 IC 7805 1 Pembagi tegangan sebesar 5 V 8 Kapasitor nonpolar
(100 uF)
1 Komponen Pendukung
9 LED 1 Sebagai indicator
10 Socket IC 28 PIN 1 Sebagai penyangga Mikrokontroller
3.2.8 Perancangan Rangkaian Driver Motor DC
Untuk mengendalikan perputaran motor DC digunakan IC L293. IC ini akan menerima input dari mikrokontroler ATMega8 dan menghasilkan output yang bersesuaian. L293 mampu men-drive dua motor DC sekaligus. Untuk mengaktifkan IC L293 membutuhkan dua sumber tegangan yaitu sumber tegangan 5 V untuk enable
chip dan input-an (logic power supply) serta sumber tegangan yang kedua adalah
Tabel 3.7 Rincian Komponen Driver Motor IC L298D
No Nama Komponen Banyak Fungsi
1 IC L293D 1 Driver Motor DC
2 IC 7805 1 Pembagi tegangan
sebesar 5 V
3 Dioda IN4002 9 Komponen Pendukung
4 Resistor 330 Ohm 1 Komponen Pendukung 5 Kapasitor bipolar
(16 V)
1 Komponen Pendukung
6 LED 1 Indikator
7 TBlock 3 Terminal rangkaian
8 Resistor 4,7 Ohm 2 Komponen Pendukung 9 Pin jantan hitam 10 Konektor ke MCU
Berikut ini adalah Gambar 3.12 merupakan rancangan motor driver rangkaian tipe IC L293.
Gambar 3.12 Perancangan Rangkaian Driver Motor DC IC L293
3.2.9 Perancangan WiFi Module
Rangkaian WiFi Module pada sistem ini menggunakan Rosh 1D57B .Modul ini berfungsi sebagai penghubung robot dengan smartphone. WiFi Module terhubung ke mikrokontroller melalui pin yang terdapat pada mikrokontroller. Rancangan WiFi
Gambar 3.13 Perancangan WiFi Module
3.2.10 Perancangan Skema Sensor Ultrasonik
Rangkaian skema sensor Ultrasonik pada sistem ini berfungsi untuk memantau bagian belakang robot dari hambatan padat seperti tembok agar robot tidak menabrak halangan. Rancangan skema sensor Ultrasonik dapat dilihat seperti pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Perancangan Skema Sensor Ultrasonik
3.2.11 Perancangan Skema Pompa Air
Gambar 3.15 Perancangan Skema Pompa Air
3.2.12 Perancangan Rangkaian Keseluruhan Robot
Rangkaian keseluruhan robot adalah rancangan komponen hardware sistem robot pemadam kebakaran yang dikontrol oleh smartphone. Dari Gambar 3.16 dapat dilihat seluruh rangkaian perangkat keras sudah saling terhubung satu sama lain. Dari rangkaian ini dapat dilihat bahwa smartphone Android melakukan koneksi WiFi ke WiFi Adaptor. Selajutnya WiFi adaptor dengan bantuan WiFi module meneruskan perintah ke mikrokontroler ATmega8 untuk mengaktifkan sensor, pompa air serta motor DC sebagai penggerak roda robot.
Gambar 3.16 Perancangan Rangkaian keseluruhan robot 1
2
3
4
5
6
Keterangan Gambar 3.16: 1. Smartphone. 2. Baterai 2 x 6 volt. 3. Kamera.
4. WiFi Module dan WiFi Adaptor. 5. Sensor ultrasonik.
6. Mikrokontroler ATMega8. 7. Motor Driver.
8. Pompa Air.
3.2.13 Perancangan Program Mikrokontroler
Program dibuat dengan menggunakan bahasa C khusus untuk mikrokontroler AVR (ATMega8 termasuk keluarga AVR). Hasil compile ditanamkan ke dalam memori program mikrokontroler (memory flash). Program yang dibuat digunakan untuk membaca input dan melakukan output/proses pada robot pemadam api.
Spesifikasi perangkat lunak yang akan dirancang adalah:
1. Perangkat lunak/ program yang digunakan untuk keperluan memprogram mikrokontroler ATMega8 adalah Code AVR.
2. Perangkat lunak/ program yang digunakan untuk mengontrol robot menggunakan C++.
3.2.14 Pseudocode Program
Program berikut dapat digunakan untuk mengatur pergerakan robot baik maju, mundur, belok kiri, belok kanan dan menghidupkan pompa.
while (1)
// Fungsi untuk menjalankan robot bergerak kedepan
// Fungsi untuk menjalankan robot bergerak mundur
// Fungsi untuk menjalankan robot bergerak ke arah kanan
while ((PIND.1 == 0)&&(PIND.2 == 0))
// Fungsi untuk menjalankan robot bergerak ke arah kiri
while ((PIND.0 == 0)&&(PIND.3 == 0))
// Fungsi untuk menghidupkan pompa
if(read_adc(5)<420){PORTD.4 = 1;
//(0 - 1023 = 0 - 5 volt))
//Fungsi untuk mematikan pompa
if(read_adc(4)<420){PORTD.4 = 0;
3.2.15 Flowchart Sistem Secara Umum
Untuk mendapatkan hasil pengujian dari mulai start robot sampai menyemprotkan air maka dibutuhkan sebuah alur yang akan menjelaskan tahapan proses tersebut.
Gambar 3.18 Flowchart Sistem Secara Umum
Maju ? Gerakkan robot Maju
Mundur ? Gerakkan robot Mundur
Kiri ? Gerakkan robot Kiri
Kanan ? Gerakkan robot Kanan
3.2.16 Perancangan Diagram Block Robot Pemadam Api
Diagram Block ini bertujuan untuk melihat bagaimana sistem ini terhubung kemana saja dia terhubung, sehingga baik pengguna mengerti alur kerja sistem dari sistem robot pemadam api ini. Dari gambar 3.15 dapat terlihat bahwa modul wireless tersambung ke mikrokontroler ATMega8 dan dari mikrokontroler inilah yang memproses semua perintah dari smartphone yang dikontrol oleh pengguna. Mikrokontroler akan menggerakkan aktuator dan memberi daya ke roda-roda robot dan ke pompa untuk penyemprotan air. Rancangan Diagram Block Robot Pemadam Api dapat dilihat seperti pada Gambar 3.19.
Gambar 3.19 Rancangan Diagram Block Robot Pemadam Api
3.2.17 Perancangan Antar Muka Sistem
3.2.17.1 Perancangan halaman Utama Android
3. Tombol On/Off
4. Tombol Pompa On dan Off
Rancangan halaman utama Android dapat dilihat pada Gambar 3.20.
Gambar 3.20 Rancangan Halaman Utama Pada Smartphone Android
Keterangan:
1. Tombol berfungsi untuk memutar posisi layar sebanyak 180 o.
2. Tombol berfungsi untuk mengaktifkan dan nonaktifkan tombol navigasi. 3. Tombol berfungsi untuk menggerakan maju.
4. Tombol berfungsi untuk menggerakan mundur. 5. Tombol berfungsi untuk menghidupkan pompa. 6. Tombol berfungsi untuk mematikankan pompa. 7. Tombol berfungsi untuk menggerakan kiri. 8. Tombol berfungsi untuk menggerakan kanan.
Off
1 2
3
4
5 6
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM
4.1Implementasi Sistem
Setelah dilakukan analisis dan perancangan pada bab sebelumnya, proses yang akan dilakukan berikutnya adalah implementasi sistem sesuai dengan perancangan yang telah dibuat. Perangkat elektronika dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan papan protoboard atau menggunakan PCB. Printed Circuit Board (PCB) digunakan untuk mendapatkan rangkaian elektronika yang stabil, dengan menggunakan PCB pada sistem ini diharapkan perangkat tidak menimbulkan bug ke dalam sistem dan mempermudah pengerjaan dalam merangkai. Untuk itu pada implementasi dari sistem ini digunakan PCB. Kerangka robot pemadam api diimplementasikan menggunakan bahan plastik keras (acrilyc) dengan ketebalan lebih kurang 3 mm. Alasan utama penggunaan acrilyc adalah karena bahan yang cukup kuat, relatif ringan, mudah dalam pengerjaannnya serta mudah didapat. Secara keseluruhan bahan yang digunakan untuk membuat kerangka robot adalah acrilyc 3 mm dan baut dengan diameter 3 mm. Perangkat lunak diimplementasikan dengan bahasa pemrograman C (CodeVisionAVR).
4.1.1 Implementasi Konstruksi Utama
Kerangka robot dibuat dengan 2 tingkat, dimana tingkat pertama digunakan untuk menempatkan rangkaian PCB, saklar on/off, pompa air, tempat air, sprayer serta
baterry. Kemudian pada tingkat kedua digunakan untuk menempatkan kamera, sensor
ultrasonik dan antenna WiFi. Untuk ukuran kerangka utama dibuat dengan panjang 20
(a) (b)
(c)
Gambar 4.1 Implementasi kerangka robot pemadam api (a) Kerangka Bagian Samping (b) Kerangka Bagian Belakang (c) Kerangka Bagian Atas
4.1.2 Implementasi Konstruksi Aktuator
Robot pemadam api menggunakan dua motor DC sebagai aktuator yang digunakan sebagai penggerak robot. Aktuator ini diimplementasikan menggunakan motor DC. Motor DC yang digunakan dapat bekerja dengan tegangan 12 volt. Untuk roda robot yang digunakan memiliki diameter 7 cm dan lebar 2 cm yang dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Implementasi Aktuator Gear
4.1.3 Implementasi Rangkaian Sirkuit Elektronik
Rangkaian sirkuit elektronik diimplementasikan dengan menggunakan papan PCB. PCB merupakan sebuah papan tipis yang di salah satu sisinya terdapat jalur yang sudah tercetak dari lapisan tembaga. PCB berfungsi untuk meletakan komponen elektronika. PCB yang masih dalam keadaan polos atau belum terdapat jalur-jalur tembaga sebenarnya lebih tepat kalau disebut sebagai CCB (Cooper Clad Board). Jenis CCB sendiri ada banyak macamnya namun yang paling mudah dijumpai di
toko-toko komponen eketronika adalah “PCB polos” dan “PCB lubang-lubang”. Penggunaan papan PCB dapat meminimalisir noise dan lebih stabil dibandingkan dengan penggunaan protoboard, disamping itu juga peletakan komponen elektronik pada papan PCB lebih kuat dibandingkan diletakkan pada protoboard.
Gambar 4.3 Implementasi Rangkaian Sirkuit Elektronik
Pin ATmega8
4.1.4 Implementasi Board Mikrokontroller (main board)
Rangkaian dasar yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mikrokontroler disebut sebagai rangkaian sistem minimum. Rangkaian sistem minimum terdiri dari rangkaian osilator (cystal), sistem reset dan catu daya. Berdasarkan rangkaian sistem minimum tersebut dibuat suatu board yang berfungsi untuk menggabungkan fungsi dasar dan fungsi pengendalian yaitu board mikrokontroller dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Implementasi Board Mikrokontroller
4.1.5 Implementasi Board Driver Motor DC
IC L293D memiliki rangkaian dasar untuk beroperasi (sistem minimum) juga diimplementasikan dalam PCB yang disebut board driver motor DC. Board driver ini nantinya akan menerima masukan dari mikrokontroller dan memberikan respon terhadap motor DC. Layout driver motor dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Implementasi Layout driver motor
4.1.6 Implementasi Module WiFi/ WiFi Adaptor
Module WiFi dan WiFi Adaptor berfungsi untuk melakukan koneksi antara
smartphone ke robot maupun sebaliknya dalam menerima perintah dari user.
Implementasi Module WiFi dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Implementasi Module WiFi / WiFi Adaptor Driver motor
4.1.7 Implementasi Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik berfungsi untuk mencegah robot menabrak halangan dibelakang. Implementasi Sensor Ultrasonik dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Implementasi Sensor Ultrasonik
4.1.8 Implementasi Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk menyemprotkan air dari wadah ke sumber api melalui pipa. Implementasi Pompa air dapat dilihat pada Gambar 4.8.
4.2Implementasi Perangkat Lunak
4.2.1 Implementasi Module Program Mikrokontroler
Module program mikrokontroler dibuat menggunakan bahasa pemrogramman C dengan CodeVisionAVR (CVAVR) sebagai compiler. Program *.c dikompilasi menjadi file *.hex yang kemudian di-download ke dalam mikrokontroler melalui
downloader (eXtreme Burner - AVR). Berikut gambar pembuatan program dengan
CVAVR seperti pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Tampilan Program CVAVR
4.2.2 Skema Pembuatan Program di Mikrokontroller ATMega8 dan Cara
men-download Program ke Mikrokontroller ATMega8
Dapat kita lihat dari skema gambar dibawah bagaimana Program C yang dibuat untuk menggerakkan Robot dibuat di Komputer dengan menggunakan Aplikasi AVR. Kemudian akan disimpan di Mikrokontroler ATMega8, melalui downloader inilah kita akan menyalurkan listing program C ke mikrokontroler. Untuk memindahkan Listing Program C ini digunakan aplikasi eXtreme Burner - AVR. Dengan program eXtreme Burner - AVRini program dimasukkan kedalam Mikrokontroler ATMega8. Skema pembuatan program di mikrokontroler dan cara men-download program ke Mikrokontroller ATMega8 dapat dilihat seperti pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Skema Pembuatan Program di Mikrokontroller ATMega8 dan Cara men-download program ke Mikrokontroller ATMega8
4.3Pengujian Sistem
Pengujian sistem dilakukan untuk mengetahui bahwa sistem yang telah dibangun dapat berjalan dengan baik. Misalnya penekanan tombol pada button di smartphone dapat terdeteksi sebagai input oleh mikrokontroller dan perangkat yang befungsi dengan baik untuk membantu dalam pergerakan robot. Pengujian yang dilakukan pada sistem ini adalah, pengujian aktuator robot, pengujian pergerakan robot, pengujian pompa pada robot, pengujian sensor ultrasonik, dan pengujian kamera. Hasil pengujian robot secara keseluruhan dapat dilihat pada Tabel 4.1
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Robot Secara Keseluruhan No Nama Pengujian Hasil Pengujian
1 Maju Berhasil
2 Mundur Berhasil
3 Belok Kiri Berhasil
4 Belok Kanan Berhasil
5 Sensor Ultrasonik Berhasil
6 Kamera Berhasil
7 Pompa Air Mini Berhasil
4.3.1 Pengujian Aktuator dan Pergerakan Robot
Pengujian aktuator robot menyangkut pada bagian penggerak motor dengan Module program. Pengujian ini dilakukan untuk melihat apakah pergerakan robot sesuai dengan Module program yang dibuat. Jika Module program memanggil rutin program
‘maju()’, maka robot akan berjalan maju, dan menandakan tahap pengujian ini sudah berfungsi dengan baik, dapat dilihat pada Gambar 4.12.
Gambar 4.12 Pengujian Aktuator Robot Posisi (a) Belok Kiri (b) Belok Kanan
4.3.2 Pengujian Pompa Air Pada Robot
Pada pengujian ini akan dilihat apakah pompa air sudah dapat digunakan untuk memadamkan api. Dapat kita lihat pada Gambar 4.13 (a) dimana pompa air pada robot belum dinyalakan sehingga api lilin masih menyala. Pada Gambar 4.13 (b) pompa
Belok Kiri
pada robot dinyalakan untuk memadamkan api lilin. Sehingga pompa ini sudah dapat berfungsi dengan baik untuk memadamkan api lilin.
Gambar 4.13 Pengujian Pompa Air untuk pemadaman api (a) Sebelum pompa air menyala (b) Sesudah pompa air dinyalakan
4.3.3 Pengujian Sensor Ultrasonik Pada Robot
Sensor ultrasonik berfungsi untuk menghentikan gerakan robot secara otomatis. Pada penelitian ini Sensor ultrasonik digunakan hanya untuk mengontrol gerakan robot pada saat mundur, ini disebabkan robot hanya memiliki satu kamera bagian depan. Pengujian sensor ultra sonic dapat dilihat seperti pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Pengujian Sensor Ultrasonik (a) Robot mundur menuju hambatan padat (b) Robot berhenti dengan jarak ke hambatan padat 15 cm
<=15 cm >15 cm
Api Menyala
Api Padam
4.3.4 Pengujian kamera pada Robot
Kamera pada robot berfungsi untuk menampilkan pandangan didepan robot yang dapat membantu user dalam mengontrol pergerakan robot. Pada pengujian ini akan diperlihatkan tampilan dari padangan di depan robot melalui smartphone Android. Hasil pengujiannya dapat kita lihat pada Gambar 4.14.
Gambar 4.15 Pengujian kamera yang ditampilkan melalui Smartphone
4.3.4 Pengujian jarak pada pengendalian robot
Robot pemadam api dikendalikan dari smartphone melalui jaringan WiFi yang terdapat pada robot, sehingga robot dapat dikendalikan dari smartphone selama masih terhubung dengan jaringan WiFi robot. Untuk itu dibutuhkan pengujian jarak agar mengetahui jarak maksimal pengendalian robot pemadam api. Pengujian dilakukan pada area terbuka yang tidak terdapat penghalang apapun. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Jarak Pengendalian Robot No Jarak Pengujian Hasil Pengujian
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Berdasarkan hasil dari implementasi dan pengujian perancangan robot pemadam api dengan mikrokontroler ATMega8, maka penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Robot pengendali menggunakan smartphone Android berbasis mikrokontroler ATMega8 berhasil dirakit dengan baik.
2. Robot yang bergerak dengan dikontrol oleh pengguna untuk pemadam api, dengan menekan tombol arah seperti kanan, kiri, maju, mundur dan pompa melalui smartphone.
3. Pada saat robot bergerak mundur apabila ada halangan pada jarak <= 15 cm di belakang robot, maka secara otomatis robot akan berhenti.
4. Robot akan bergerak untuk memadamkan api sesuai pengendalian dari pengguna dengan bantuan kamera pada robot yang ditampilkan pada smartphone.
5.2Saran
Berikut beberapa saran yang penulis berikan untuk pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini:
1. Pengontrolan pompa air mini pada robot, dapat dilakukan pengembangan dengan dikontrol naik dan turun sehingga mempermudah pemadaman api.
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1Robot
Kata Robot pertama sekali muncul pada tahun 1920, berasal dari kata robota yang berarti pekerja sendiri dan dalam bahasa Ceko (negara Eropa Timur) berarti kerja paksa. Kata robot pertama kali diperkenalkan oleh seorang penulis dari Czech, Ceko yang bernama Karel Capek pada tahun 1921. Kata robot diperkenalkan kepada masyarakat dalam permainannnya di drama pentas RUR (Rossum’s Universal Robot), yang diterbitkan pada tahun 1920 (Nurmaini, 2012).
2.1.1 Sejarah Robot
Sejarah robot bermula ketika sistem otomatis dibuat oleh Jacques de Vaucanson pada tahun 1938, yang membuat bebek mekanik yang dapat memakan dan mencincang biji-bijian membuka dan menutup sayapnya. Kemudian tahun 1796, Hisashine Tanaga di Jepang berhasil membuat mainan mekanik yang dapat menghidangkan teh dan menulis huruf kanji. Lalu 1926, Nikola Tesla mendemonstrasikan perahu bot yang dapat dikontrol dengan radio. Tahun 1928, ahli biologi Makoto Nishimura membuat robot pertama di Jepang yang bernama Gakutensoku. Gakutensoku dibuat di Jepang dengan menggunakan teknologi barat dan diselesaikan di Osaka pada tahun 1929, Gakutensoku bisa mengubah ekspresi wajah dan menggerakkan kepala dan tangan melalui mekanisme tekanan udara. Ia memiliki panah sinyal berbentuk pena di tangan kanan dan lampu (Nurmaini, 2012).
direkayasa untuk meniru bentuk manusia dan fungsi, telah menjadi semakin mampu dalam beberapa tahun terakhir. Misalnya, Albert Hubo, dari Korea Advanced Institut Sains dan Teknologi (KAIST), mampu berjalan, berjabat tangan, pegang benda, dan berbicara dengan ekspresi wajah realistis. The Kawada HRP2 humanoid dapat melakukan rumit tarian tradisional Jepang. Semua robot ini mempertunjukan dan bagaimanapun telah melakukan gerakan koreografi yang direncanakan yang memiliki program yang cermat sesuai dengan gerakan tangan (Grunberg, 2010).
2.1.2 Karakteristik Robot
Sebuah robot umumnya memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Sensing: Robot dapat mendeteksi lingkungan sekitarnya (halangan, panas, suara, dan image).
2. Mampu Bergerak: Robot umumnya bergerak dengan menggunakan kaki atau roda, dan pada beberapa kasus robot dapat terbang dan berenang.
3. Cerdas: Robot memiliki kecerdasan buatan agar dapat memutuskan aksi yang tepat dan akurat.
4. Membutuhkan Energi yang Memadai: Robot membutuhkan catu daya yang memadai.
2.1.3 Tipe Robot
Robot didesain dan dibuat sesuai kebutuhan pengguna. Robot, hingga saat ini, secara umum dibagi menjadi beberapa tipe sebagai berikut:
1. Robot manipulator
2. Robot mobil (mobile robot) a. Robot daratan (ground robot)
1. Robot beroda 2. Robot berkaki
b. Robot air (submarine robot) c. Robot terbang (aerial robot)
dan komputer. Sedangkan robot mobil mengarah ke robot yang bergerak, meskipun nantinya robot ini juga memiliki manipulator.
2.2 Mikrokontroller ATMega8
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial USART, Programmable
Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan
PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI (Djiwo, et al. 2009).
ATMEGA 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses. Susunan pin-pin dari IC mikrokontroler ATMEGA8 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi tertentu.
Penggunaan rangkaian mikrokontroler ATMega8 ada dua pilihan, dengan menggunakan board ATMega8 develompment board yang sudah ada dipasaran atau dengan membuat sendiri rangkaian mikrokontroler tersebut. Jika menggunakan rangkaian mikrokonter yang sudah tersedia dipasaran maka akan mempersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain (TQPF, QFN / MLF) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silakan merujuk ke data sheet. Nama-nama pin di atas berguna untuk penggunaan
pheripheral internal.
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing-masing pin-nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing-masing kaki pada ATMega8.
1. VCC
Merupakan supply tegangan untuk digital 2. GND
Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding 3. Port B
Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O port dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin – pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan kaki dari kristal ke kaki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing- masing kaki ditentukan dari clock fuse setting-nya.
4. Port C
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing – masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal kemampuan menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source). 5. Reset / PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin – pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak di program, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, makan akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
6. Port D
terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7. AVCC
Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF
Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini di-update setelah semua operasi ALU (Arithmetic Logic Unit). Hal tersebut seperti yang telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian
Intruction Set Reference.
Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal iini harus dilakukan melalui software.
9. Bit 7 (1)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang secara individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau
cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali
10. Bit 6 (T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit Load ) dan BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.
11. Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD
12. Bit 4 (S)
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara Negative
Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13. Bit 3 (V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.
14. Bit 2 (N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di dalam sebuah fungsi logika atau aritmatika.
15. Bit 1 (Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16. Bit 0 (C)
2.2.1 Arsitektur Microcontroller ATMega 8
Adapun arsitekture microcontroler ATMega8 dapat dilihat seperti pada Gambar 2.3 dibawah ini
Gambar 2.3 Arsitektur Microcontroller ATMega8 (Djiwo, et al. 2009).
2.2.2 Cara Kerja Mikrokontroller
Prinsip kerja Microcontroller adalah sebagai berikut:
1. Berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter, mikrokontroler mengambil data pada ROM dengan alamat sebagaimana yang tertera pada register Program Counter. Selanjutnya isi dari register Program Counter ditambah dengan satu (Increment) secara otomatis. Data yang diambil pada ROM merupakan urutan instruksi program yang telah dibuat dan diisikan sebelumnya oleh pengguna.
2. Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh mikrokontroler. Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi Port, atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data.
3. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan otomatis ada
2.2.3 Fitur Microcontroller
A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit. C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding. D. CPU dengan 32 buah register.
E. Watchdog timer dan oscillator internal. F. SRAM sebesar 1K byte.
G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash. H. Unit interupsi internal dan eksternal.
I. Port antarmuka SPI.
J. EEPROM sebesar 512 byte.
K. Port USART (Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and
Transmitter) untuk komunikasi serial.
2.3 Aktuator
Aktuator adalah bagian yang berfungsi sebagai penggerak dari perintah yang diberikan oleh input. Aktuator biasanya merupakan peranti elektromekanik yang menghasilkan gaya gerakan. Aktuator terdiri dari 2 jenis, yaitu:
1. Aktuator elektrik
2. Aktuator pneumatik dan hidrolik.
Pada penelitian ini aktuator yang akan digunakan adalah aktuator elektrik yang berupa motor DC yang akan dijelaskan sebagai berikut :
2.3.1 Motor DC
Motor DC merupakan alat yang berfungsi untuk merubah energi listrik menjadi energi gerak. Prinsip kerjanya adalah bila energi listrik dilewatkan pada sebuah konduktor maka arus akan mengalir pada konduktor tersebut dan akan dihasilkan sebuah medan magnet yang selanjutnya akan menghasilkan energi gerak. Besarnya gaya gerak yang dihasilkan bergantung pada 3 hal yaitu:
1. Arus yang melewati konduktor. 2. Panjang konduktor.
Dari ketiga factor tersebut dapat dirumuskan:
F = B X I X L ………. (2.1) Dimana :
F = Gaya gerak (newton) B = Kuat medan magnet (tesla)
I = Besar arus listrik pada konduktor (ampere) L = Panjang konduktor (meter)
Motor DC mempunyai kecepatan putar yang cukup tinggi dan sangat cocok digunakan untuk roda robot yang membutuhkan kecepatan gerak yang tinggi. Pada penelitian ini motor DC digunakan sebagai penggerak utama robot.
Gambar 2.4 Struktur Motor DC (Waroh, 2014)
Bagian – bagian motor pada Gambar 2.4 adalah: 1. Armature core dan armature slot
Armature slot terbuat dari bahan magnet yang dilapisi baja, berbentuk slot yang dilas
bersama dengan armature core. 2. Armature winding
Merupakan belitan pada armature slot yang terhubung dengan komulator dan pada umumnya terbuat dari tembaga.
3. Field poles
4. Yoke
Berbentuk lingkaran yang terbuat dari baja yang menyediakan keperluad kutub magnet bagi pole
5. Brushes dan Brush holders
Brush holders memiliki pegas yang berfungsi untuk menjaga brush agar tetap
terhubung dengan komulator. Brush pada umumnya terdiri atas tembaga yang fleksibel. (Waroh, 2014)
2.3.2 Motor Driver IC L293
Motor driver tipe IC L293 adalah IC Dual Full Bridge Driver yang beroperasi sampai tegangan 46V dan arus DC 4 A, yang didesain untuk menerima logic level TTL standar. IC ini berfungsi untuk men-drive induksi load seperti relay, solenoida, motor DC dan motor steper. Gambar 2.5 adalah blok diagram Motor driver tipe IC L293 (www.arduino.cc).
Gambar 2.5 Blok diagram motor driver tipe IC L293 (www.arduino.cc)
L293 mempunyai 2 output power stage yaitu A dan B pada gambar 2.6. Output
power stage adalah sebuah konfigurasi bridge, dimana output-nya dapat men-drive
EnB. Input-an In akan men-set bridge bila input-an En high, sebaliknya bila input-an En low maka bridge tidak aktif.
2.4 Sensor
Sensor pada robot merupakan perangkat atau komponen pengumpul informasi lingkungan tempat robot berada. Berdasarkan masukan sensor-sensor yang terpasang, unit mikrokontroler dapat menganalisanya dan menentukan keputusan yang tepat sesuai dengan algoritma yang telah dirancang (Suryatini, et al. 2013).
Sensor yang digunakan dapat berupa sensor yang dibuat dari sistem yang paling sederhana seperti sensor ON/OFF menggunakan limit switch, sistem analog, sistem bus parallel, sistem bus serial, hingga sistem mata kamera yang masing-masing cara pengukuran dan cara interfacing ke kontrolernya berbeda-beda.
2.4.1 Sensor Ultrasonik
Sensor adalah sebuah alat yang menghasilkan sinyal keluaran untuk keperluan merasakan fenomena fisik, sensor juga sering disebut sebagai transducer, yakni alat yang mengubah dari sebuah bentuk fisik ke bentuk sinyal fisik yang berbeda bentuk, misal dari suhu ke sinyal listrik. Sensor Ultrasonik digunakan sebagai sensor jarak untuk menentukan jarak robot dengan benda disekitarnya sehingga robot dapat menentukan aksi apa yang harus dilakukan. Sensor Ultrasonik range finder ini secara khusus didesain untuk dapat mengukur jarak sebuah benda padat. Sensor mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40kHz) selama waktu pemancaran kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan pulsa trigger dari mikrokontroler sebagai pengendali. (Suryatini, et al. 2013). Pada Gambar 2.6 merupakan bentuk dari sensor ultrasonik.
2.5 Kamera
Kamera adalah alat optik yang dapat merekam suatu peristiwa atau kejadian penting dalam bentuk gambar atau foto sehingga peristiwa dalam bentuk gambar atau foto sehingga peristiwa itu dapat kita lihat kembali (Azikin, 2005). Cara kerja kamera sama seperti cara kerja mata. Bayangan nyata dari sebuah objek atau benda dibentuk oleh lensa cembung pada kamera. Bayangan nyata objek dan benda itu ditangkap oleh film kamera. Film pada kamera berfungsi sebagai layar untuk menangkap bayangan yang dibentuk oleh lensa. Pada penelitian ini menggunakan kamera yang terhubung secara langsung dengan WiFi Module melalui kabel, sehingga tidak dibutuhkan penyetelan apapun. Kamera dengan komponen pendukungnya dapat dilihat seperti pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Kamera
2.6 WiFi Module Rosh 1D57B
WiFi Module yaitu module yang akan mengubah dari standar komunikasi serial ke standar komunikasi menggunakan WiFi (WLAN) dan sebaliknya (Khan, at al.2014). WiFi Module berfungsi untuk menyediakan komunikasi data secara serial melalui jaringan nirkabel (wireless). WiFi Adaptor adalah alat penerima sinyal yang akan diteruskan pada WiFi Module. Dimana module ini akan menerima data dari smartphone Android dan kemudian data akan dikirimkan ke saluran serial yang kemudian masuk ke Mikrokontroler dan akan diproses oleh Mikrokontroler tersebut.
Gambar 2.8 WiFi Module Rosh 1D57B
2.7 Android
Android merupakan sebuah sistem operasi mobile yang namanya sedang melambung tinggi, dan mampu menyaingi sistem operasi mobile yang ada sebelumnya seperti,
Windows mobile, iOS, Symbian dan masih banyak lagi. Android memiliki sistem
operasi berbasis Linux untuk perangkat portable seperti smartphone dan komputer tablet (Irawan, 2012). Sistem operasi android ini memiliki kelebihan yaitu open source, sehingga para programmer dapat mengembangkan atau menciptakan aplikasi sendiri. Android menggunakan bahasa java dalam pengembangan programnya. Android juga telah menyediakan Android market bagi para pengembang untuk menempatkan dan menjual aplikasi yang sudah di buat (Hermawan, 2011).
2.8 Penelitian Terdahulu
Beberapa penelitian terdahulu yang pernah dilakukan mengenai robot, diantaranya pada tahun 2013 Punetha et al melakukan penelitian robot berbasis sistem manajemen kesehatan menggunakan algoritma line follower. Robot ini dibuat untuk memonitoring dan mengantarkan kebutuhan dari pasien rumah sakit sehingga dapat membantu pekerjaan perawat. Robot ini didesain menggunakan sensor LDR (Light Dependent
Resistor) untuk mendeteksi garis dan pada tiap lantai ruangan pasien diberikan garis
lintasan yang terhubung sehingga robot dapat bergerak ke tiap ruangan secara otomatis. Tahun 2014 Rahmansyah melakukan penelitian robot Pengantar Makanan menggunakan algoritma line follower. robot tersebut bergerak dengan bantuan sensor
proximity untuk mendeteksi suatu garis dengan pola tertentu dan mengikuti lintasan
yang diciptakan untuk menggantikan peran seorang pelayan di rumah makan. Robot ini memiliki kemampuan untuk mengantarkan makanan dari home base menuju ke meja pesanan secara otomatis.
Tahun 2013 Suryatini et al melakukan penelitian robot pemadam api menggunakan sensor ultrasonik dengan metode algoritma wall follower. Pencarian titik api dilakukan dengan mendeteksi pancaran sinar ultraviolet yang dipancarkan api dengan menggunakan sensor api. Untuk memadamkan api digunakan kipas yang digerakkan oleh motor DC. Robot menggunakan sensor PING ultrasonic range finder untuk memandu navigasi robot dalam menghindari halangan, mendeteksi arah gerak robot.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Teknologi dapat membantu kita untuk mendapatkan kualitas yang lebih baik, lebih mudah, dan lebih cepat. Salah satu teknologi berkembang pesat pada saat ini adalah teknologi di bidang Robotika. Robot dapat membantu manusia untuk melakukan pekerjaan tertentu, misalnya melakukan pekerjaan yang memerlukan ketelitian tingkat tinggi, beresiko tinggi, atau pekerjaan yang memerlukan tenaga besar. Secara umum robot dapat didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang mampu melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia.
Kebakaran merupakan bencana yang sering dihadapi dan bisa digolongkan sebagai bencana yang disebabkan oleh manusia. Bahaya kebakaran dapat terjadi setiap saat, karena banyak peluang yang dapat memicu terjadinya kebakaran. Salah satu faktor penting dalam penanganan kebakaran adalah ketepatan menemukan sumber api serta kecepatan dalam memadamkan api.
Salah satu pekerjaan manusia yang dapat dilakukan oleh robot adalah memadaman kebakaran. Jenis pekerjaan ini membutuhkan reaksi cepat sebelum api semakin menyebar. Ketika api telah menyebar pekerjaan pemadam kebakaran akan menjadi pekerjaan yang sulit dan beresiko tinggi.
gedung atau bangunan dalam kondisi kebakaran yang dapat runtuh dan terjadi ledakan kapan saja.
Berdasarkan latar belakang ini, maka penulis melakukan penelitian dengan
judul “Sistem Pengendalian Robot Pemadam Api mengunakan Kamera dan Sensor
Ultrasonik pada Jaringan Wifi menggunakan Smartphone Android”
1.2Rumusan Masalah
Kebakaran merupakan bencana yang dapat terjadi kapan saja dan menimbulkan kerugian yang sangat tinggi. Resiko yang ditimbulkan dari kebakaran berupa kerugian materi dan kerugian jiwa. Pada suatu kondisi, keselamatan petugas pemadam kebakaran akan sangat berbahaya apabila mengakses sumber api karena kerusakan bangunan luar biasa yang dapat runtuh kapan saja atau terdapatnya bahan peledak pada lokasi kebakaran. Untuk itu, dibutuhkan suatu solusi yang dapat membantu petugas pemadam kebakaran dalam memadamkan sumber api.
1.3Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Robot dikendalikan melalui Smartphone Android.
2. Penggunaan kamera hanya untuk membantu pengguna untuk mengendalikan robot.
3. Lintasan yang dilalui robot hanya lintasan datar. 4. Api disimulasikan menggunakan api lilin.
5. Tidak membahas ketahanan komponen robot terhadap panas api.
1.4Tujuan Penelitian
1.5Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu :
1. Membantu pemadam kebakaran dalam menanggulangi bencana kebakaran terutama mengakses lokasi yang berbahaya pada sumber api.
2. Memberikan pengetahuan dan pengalaman baru bagi penulis dalam penelitian dibidang robotika.
3. Sebagai referensi dalam pengembangan dibidang computer system.
1.6Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1. Studi Literatur
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan bahan referensi yang berkaitan dengan robot pemadam api dari buku-buku, artikel, makalah, jurnal, dan sumber lainnya. 2. Analisis
Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap hasil studi literatur untuk mendapatkan pemahaman mengenai robot pemadam api.
3. Perancangan
Pada tahap ini dilakukan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak robot. 4. Implementasi
Pada tahap ini dilakukan pembangunan model robot dan pengkodean perangkat lunak sesuai dengan kebutuhan akan pemadam api.
5. Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap robot yang dibangun dalam melakukan gerakan untuk memadamkan api.
6. Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukan penulisan laporan mengenai seluruh penelitian yang telah dilakukan..
1.7Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari lima bagian utama sebagai berikut: BAB 1 : PENDAHULUAN
BAB 2 : LANDASAN TEORI
Bab ini akan membahas teori-teori yang berhubungan dengan pokok pembahasan dalam penelitian ini. Pada bab ini akan dijelaskan tentang landasan teori tentang robot, mikrokontroler, motor DC, WiFi Module dan WiFi Adaptor, sensor ultrasonik, Android serta penelitian terdahulu.
BAB 3 : ANALISIS DAN PERANCANGAN
Bab ini membahas mengenai perancangan robot pemadam api, Arsitektur umum, Use Case Activity diagram, Activity diagram, Squence diagram,
Flowchart sistem serta perancangan antar muka aplikasi.
BAB 4 : IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dari analisis dan perancangan robot dan pengujian terhadap robot yang dibangun.
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
ABSTRAK
Kebakaran merupakan bencana yang dapat terjadi kapan saja dan menimbulkan kerugian yang sangat tinggi. Pada suatu kondisi, petugas pemadam kebakaran tidak dapat mengakses sumber api karena kerusakan bangunan yang luar biasa akibat suhu yang tinggi atau adanya bahan peledak. Dengan adanya kendala-kendala dan tingkat resiko yang tinggi dalam penanganan kebakaran, maka diperlukan suatu pengembangan teknologi yang dapat membantu pemadam kebakaran dalam memadamkan api. Salah satunya adalah dengan penggunaan robot untuk memadamkan api. Pengunaan robot pemadam api yang dapat dikendalikan dari jarak yang ditentukan diharapkan dapat mengurangi resiko dalam memadamkan kebakaran. Robot ini bergerak sesuai keinginan pengguna yang dikendalikan melalui smartphone Android. Smartphone dan robot terhubung melalui jaringan WiFi yang terdapat pada robot menggunakan WiFi module. Perintah pengguna dari smartphone dikirimkan ke mikrokontroler pada robot untuk diproses menjadi pergerakan robot. Pada penelitian ini, robot pemadam api menggunakan mikrokontroler ATMega8. Hasil yang diperoleh dari pengujian sistem ini adalah robot dapat bergerak sesuai dengan kontrol pengguna menggunakan kamera pada robot melalui layar pada smartphone seperti belok kanan, kiri, maju dan mundur. Pada pengujian memadamkan api, robot dapat melakukan dengan baik dan dalam pengujian sensor ultrasonik, robot dapat berhenti pada jarak <= 15 cm.
