Perancangan Robot Pengikut Garis Menggunakan Navigasi Inframerah

PERANCANGAN ROBOT PENGIKUT GARIS

MENGGUNAKAN NAVIGASI INFRAMERAH

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PERANCANGAN ROBOT PENGIKUT GARIS

MENGGUNAKAN NAVIGASI INFRAMERAH

TUGAS AKHIR

PUTRI AMBARITA

052408093

PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

PERNYATAAN

PERANCANGAN ROBOT PENGIKIT GARIS MENGGUNAKAN NAVIGASI INFRAMERAH

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing - masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2008

ABSTRAK

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Manusia membutuhkan bantuan dari sesuatu yang dapat bekerja cepat, teliti dan tidak mengenal lelah, robot adalah jawaban dari keinginan tersebut. Robot diharapkan dapat mengganti pekerjaan manusia pada lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan dan keselamatan atau daerah yang harus diamati dengan pengamatan lebih dari kemampuan panca indera manusia.

Robot yang dapat berpindah tempat tanpa campur tangan manusia disebut juga Autonomous Mobile Robot (AMR) dan menjadi penelitian di berbagai universitas dan lembaga penelitian di seluruh dunia. Aplikasi AMR antara lain sebagai penyapu ranjau, kurir dan penelitian objek mineral batuan planet di luar angkasa.

peralatan jinjing (portable) atau pada robot. Mikrokontroler digunakan sebagai otak dari suatuembedded system,sebuah sistem komputer terpadu.

Mikrokontroler AT89S51 merupakan keluarga mikrokontroler keluarga MCS-51.Yang termasuk keluarga MCS-51 adalah mikrokontroler 8031 (versi 8051 tanpa EPROM), 8751 dan 8052. Mikrokontroler AT89S51 dikenalkan pertama kali oleh Intel corp. pada akhir 1970. AT89S51mempunyai fitur dasar yang cukup lengkap untuk suatu pemrosesan input-output. Bahasa pemrograman yang digunakan AT89S51 hampir tidak berbeda jauh dengan instruksi set pada mikroprosesor Intel yang sudah dipelajari pada perkuliahan.

Pada proyek ini dibangun sebuah AMR yang dapat melihat adanya garis,dan berusaha untuk mengikutinya. Robot ini memanfaatkan cahaya inframerah yang dipancarkan oleh garis sebagai sistem navigasinya. Robot akan menangkap sinar inframerah yang dipancarkan garis menggunakan photodioda.

1.2 Batasan Masalah

1. Robot dilengkapi sensor garis.

2. Pemancar yang digunakan pada sensor garis adalah inframerah 3. Penerima pantulan sinar inframerah adalah photodioda.

Tujuan pembuatan judul Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga (DIII) Fisika Instrumentasi FMIPA USU.

2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.

3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh dari perkuliahan terhadap realita

1.4 Manfaat Robot

Dalam kehidupan bermasyaratkat yang akan datang, robot akan menjadi bagian bagi kehidupan yang akan dimanfaatkan sebagai alat untuk menggantikan pekerjaan manusia. Bagi mahasiswa, ini akan merupakan cikal bakal untuk mengembangkan pola pikir mahasiswa untuk dapat mengembangkan robot robot selanjutnya yang lebih bermanfaat bagi kehidupan.

1.5 Metoda Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang dilakukan oleh perancang adalah :

1. Melakukan studi ke perpustakaan mengenai teori teori yang berkaitan dengan judul proyek ini.

2. Mengumpulkan dan membaca data sheet mengenai komponen yang digunakan.

4. Melalui pengujian alat.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari rangkaian penerima, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut

BAB 1 PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan pengambilan judul, manfaat robot, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Meliputi tentang teori pembahasan inframerah sebagai pemancar dan photodioda sebagai Penerima, motor DC, dan jembatan H.

BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PERANCANGAN PROGRAM Meliputi tentang perancangan dan rangkaian dan program yang digunakan

pada robot pengikut garis.

BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN DAN PROGRAM

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Inframerah

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik daripanjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan

warnadari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang.

Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang, sinar inframerah dibagi dalam 3 daerah, yaitu:

1. Daerah inframerah dekat dengan panjang gelombang 0,75 mikrometer 2,5 mikrometer

2. Daerah inframerah pertengahan dengan panjang gelombang 2,5 mikrometer 50 mikrometer.

3. Daerah inframerah jauh dengan panjang gelombang 50 mikrometer 1000 mikrometer.

Spektrum sinar matahari terdiri dari sinar tampak dan sinar tidak tampak. Dimana sinar tampak meliputi: merah, orange, kuning, hijau, biru, dan ungu. Sinar yang tidak tampak antara lain: sinar ultraviolet, sinar X, sinar gamma, sinar kosmik, microwave, gelombang listrik dan sinar inframerah. Gelombang elektromagnetik diantara sinar tampak dan sinar microwave dinamakan sinar inframerah, dengan karakteristik adalah tidak kasat mata atau tidak terlihat, bersifat linier atau menyebar, refraktif atau dapat dipantulkan dan dapat diserap oleh beberapa obyek.

Gambar 2.1 Karakteristik Spektrum Elektromagnetik

Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer inframerah adalah pada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 m 50

m atau pada bilangan gelombang 4.000 200 cm.

2.2 Photodioda

p.Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atau PIN potodioda. Energi cahayanya lewat melalui lensa yang mengekspos sambungan.

Photodioda dirancang beroperasi pada mode bias-mundur. Arus bocor bias-mundur meningkat dengan peningkatan level cahaya. Harga arus umumnya adalah dalam rentang mikroampere. Photodioda mempunyai waktu respon yang cepat terhadap berbagai cahaya. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya.

Mode operasi:

Potodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:

1. Mode potovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil.

Gambar 2.2 Gambar Photodioda dan Simbolnya

Gambar 2.3 Gambar Grafik Karakteristik

Karakteristik bahan potodioda:

1. silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 nm sampai 900 nm).

2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 nm sampai 1500 nm). 3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap,

2.3 Dioda Pemancar Cahaya Inframerah (LED inframerah)

LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang (hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon melainkan dalam bentuk panas sebagian.

Untuk dioda yang memancarkan cahaya inframerah (infrared-emitting dioda = IRED). Sinar inframerah tidak dapat dilihat manusia, dengan menambahkan obat gallium arsenide disertai dengan berbagai bahan, dapat dibuat LED dengan output yang dapat dilihat seperti sinar merah, hijau, kuning atau biru. Dioda yang memancarkan cahaya (LED) digunakan untuk display alpa beta dan digital serta sebagai lampu tanda.

Sebagian besar LED membutuhkan 1,5 V sampai 2,2 V untuk memberi bias maju dan membutuhkan arus sekitar 20 mA sampai 30 mA untuk memancarkan cahaya.Dengan level-level tegangan yang lebih tinggi, LED dapat terbakar apabila tegnagan maju yang diberikan melebihi 2 V. Untuk mengatasi hal ini LED biasanya dihubungkan secara seri dengan tahanan yang membatasi tegangan dan arus pada nilai yang dikehendaki.

LED digunakan untuk menghasilkan energi tidak tampak seperti yang dipancarkan oleh pemancar laser atau inframerah.

Gambar 2.4 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED

Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias maju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-nakan menutup lubang elektron yang ada di daerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan p dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi dan ada yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi.

2.4 Motor DC

Motor DC akan berputar searah/berlawanan arah dengan jarum jam jika salah satu kutubnya diberi tegangan positip dan kutub yang lainnya diberi tegangan negatip

330

atau ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika polaritasnya dibalik. Dengan sipat yang demikian maka dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat membalikkan polaritas yang diberikan ke motor DC tersebut, sehingga perputaran motor DC dapat dikendalikan oleh rangkaian tersebut.

Gambar 2.5 Prinsip Motor dc

Motor dan generator arus searah dibuat dengan cara yang sama sehingga mesin dc dapat bekerja baik sebagai motor maupun sebagai generator. Motor dc magnet permanen adalah motor yang fluks magnet utamanya dihasilkan oleh magnet permanen. Elektromagnetik digunakan untuk medan sekunder atau fluks jangkar.

sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar. Kutub-kutub yang sama dari jangkar dan medan kemudian saling menolak menyebabkan jangkar berputar terus-menerus.

Gambar 2.6 Operasi Motor dc Magnet Permanen

Motor DC umum yang menggunakan sikat (brush), yang menggunakan lilitan pada rotor dan menggunkan magnet tetap pada sisi stator, pada dasarnya dapat dianggap sebagai suatu beban yang dapat dihubungkan langsung ke rangkaian switching arus DC. Oleh karena itu, pemilihan yang tepat cukup diperoleh dengan memperhatikan besar kebutuhan arus untuk memutar motor DC secara nominal. Lilitan pada motor DC dapat diidentikkan dengan lilitan pada kumparan relay sehingga rangkaian drivernya relative sama. Tujuan motor DC adalah untuk menghasilkan gaya yang menggerakkan(torsi).

Pada beberapa kasus sering diperlukan arah putaran motor DC yang berubah-ubah. Prinsip dasar untuk mengubah arah perputarannya adalah dengan membalik polaritas pada catudaya tegangannya.

2.5 Mikrokontroler AT89S51

2.5.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan komputer PC yang harus dipasang disamping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan.

Selain sistem tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya pengukuran di suatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.

mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

2.5.2 Konstruksi AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 12 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda.

Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah adaflash PEROMyang harganya jauh lebih murah. Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer.

Gambar 2.7 IC Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :

VCC (Pin 40) Suplai tegangan

GND (Pin 20) Ground

Port 0 (Pin 39-Pin 32)

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.

Port 2 (Pin 21 pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengaksememori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

Port 3 (Pin 10 pin 17)

Nama pin Fungsi

P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INTO (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)

RST (pin 9)

Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

ALE/PROG (pin 30)

Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogam Flash.

PSEN (pin 29)

Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.

EA (pin 31)

memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

XTAL1 (pin 19)

Input untuk clock internal.

2.6 Perangkat Lunak

2.6.1. Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10 instruksi. Instruksi instruksi tersebut antara lain :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung. Contoh pengisian nilai secara langsung

MOV R0,#20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai.

MOV 20h,#80h ... ... MOV R0,20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh :

MOV R0,#80h Loop: ...

... DJNZ R0,Loop ...

R0 - 1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL

Contoh :

Instruksi RETURN (RET)ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksiACALLdilaksanakan.

Contoh:

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh:

Loop:

... ... JMP Loop

6. InstruksiJB (Jump if bit)

Contoh: Loop:

JB P1.0,Loop ...

7. InstruksiJNB (Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0).

Contoh: Loop:

JNB P1.0,Loop ...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu.

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya..

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1.

Contoh:

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

DEC R0 R0 = R0 1

...

10. InstruksiINC (Increament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1.

Contoh:

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

INC R0 R0 = R0 + 1

...

2.6.2. Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Gambar 2.8 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.

Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroler.

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar berikut ini.

Gambar 2.9 ISP- Flash Programmer 3.0a

BAB 3

PERANCANGAN ALAT DAN PERANCANGAN PROGRAM

3.1 Perangkat Keras

3.1.1 Diagram Blok Rangkaian

Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian

VCC 5V

100 100

100

Untuk dapat mendeteksi garis, maka robot dilengkapi dengan 2 buah sensor garis. Masing-masing sensor menggunakan 3 buah pemancar inframerah dan sebuah potodioda. Sensor ini memanfaatkan pantulan dari pemancar inframerah yang diterima oleh potodioda. Digunakan 3 buah pemancar inframerah pada masing-masing sensor bertujuan agar sinyal pantulan semakin kuat, sehingga garis dapat terdeteksi dengan baik.

Garis yang digunakan adalah garis putih dan lantainya berwarna gelap (hitam), dengan demikian ketika sensor mengenai garis putih, maka pantulan dari inframerah akan mengenai potodioda. Sedangkan jika sensor mengenai lantai hitam, maka pancaran sinar inframerah lebih banyak yang diserap oleh lantai hitam, sehingga pantulannya menjadi lemah dan tidak mengenai potodioda. Perbedaan intensitas dari pantulan inilah yang digunakan untuk mendeteksi garis.

Setiap pantulan yang diterima oleh photodioda akan diolah dan dijadikan data digital, sehingga bila potodioda mendapatkan pantulan dari pemancar inframerah, maka akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroler AT89S51. Dengan demikian mikrokontroler dapat mendeteksi sensor yang mengirimkan sinyal low dan mengambil tindakan untuk mengatur putaran roda ke kanan atau ke kiri.

Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar inframerah

Pada rangkaian di atas digunakan 3 buah LED inframerah yang diparalelkan, dengan demikian maka intensitas yang dipancarkan oleh inframerah semakin kuat, karena merupakan gabungan dari 3 buah LED inframerah. Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada masing-masing LED inframerah adalah sebesar:

5 _{0,05 50}

Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED inframerah, maka intensitas pancaran inframerah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pantulannya akan semakin jauh.

Gambar 3.3 Rangkaian Penerima sinar inframerah

Photodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar inframerah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 Kohm jika terkena sinar inframerah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke basis dari transistor tipa NPN C828, ini berarti untuk membuat transistor tersebut aktif maka tegangan yang keluar dari potodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi jika potodioda mendapatkan sinar inframerah. Analisanya sebagai berikut:

Jika tidak ada sinar inframerah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada potodioda 15 Mohm, sehingga:

2 330.000 _{5 0,107} 1R 2 15.000.000 330.000

Vo xVcc x Volt

R R

  

 

Jika ada sinar inframerah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada potodioda 300 Kohm, sehingga:

2 330.000 _{5 2,619} 1R 2 300.000 330.000

Vo xVcc x Volt

R R

  

 

Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan aktif.

Aktifnya transistor C828 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor, sehingga colektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktif. Seterusnya aktifnya transistor A733 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor, sehingga colektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga transistor ini juga aktif.

Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler AT89S51 sehingga jika transistor ini aktif, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke mikrokontroler AT89S51, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa sensor ini telah berada pada garis putih.

LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar inframerah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar inframerah.

3.2.1 Rangkaian Pengendali Pergerakan Motor (Jembatan H)

Untuk dapat bergerak, maka robot harus dapat mengendalikan perputaran rodanya. Robot menggunakan 2 buah motor DC 6 volt untuk menggerakkan rodanya, dimana 1 motor untuk menggerakkan roda sebelah kanan dan 1 motor lagi untuk menggerakkan roda sebelah kiri.

Motor DC akan berputar searah/berlawanan arah dengan jarum jam jika salah satu kutubnya diberi tegangan positip dan kutub yang lainnya diberi tegangan negatip atau ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika polaritasnya dibalik. Dengan sipat yang demikian maka dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat membalikkan polaritas yang diberikan ke motor DC tersebut, sehingga perputaran motor DC dapat dikendalikan oleh rangkaian tersebut. Dan jika rangkaian tersebut dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51, maka pergerakan motor dapat dikendalikan oleh program.

memberikan sinyal low atau high pada rangkaian maka perputaran motor dapat diatur.

Untuk perintah maju, maka robot akan memutar maju kedua motor, motor kanan dan kiri. Untuk perintah mundur, maka robot akan memutar mundur kedua motor. Sedangkan untuk memutar/berbelok kekanan, maka robot akan memutar maju motor sebelah kiri dan memutar mundur motor sebelah kanan, sehingga dengan demikian maka robot akan memutar/berbelok kearah kanan. Hal sebaliknya dilakukan jika robot berputar ke sebelah kiri. Rangkaian jembatan H, ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.4 Rangkaian jembatan H

di sebelah kiri atas diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini aktif (transistor tipe PNP akan aktip jika tegangan pada basis lebih kecil dari 4,34 volt). Aktipnya transistor PNP TIP 127 ini akan mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga kolektor mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc.

Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor TIP 122 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktif (transistor tipe NPN akan aktip jika tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt). Karena transistor TIP 122 ini tidak aktif, maka kolektornya tidak terhubung ke emitor, sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.

Karena kolektor TIP 122 dihubungkan dengan kolektor TIP 127 yang mendapatkan teganagan 5 volt dari Vcc, maka kolektor dari TIP 122 juga mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kiri mendapatkan tegangan 5 volt (polaritas positip).

basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktif Karena transistor PNP TIP 127 tidak aktif maka kolektornya tidak terhubung ke emitor sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc, tetapi mendapatkan tegangan yang berasal dari transistor TIP 122 yang berada di bawahnya.

Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor TIP 122 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini menjadi aktif. Karena transistor TIP 122 ini menjadi aktip, menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.

Karena kolektor TIP 122 yang mendapatkan teganagan 0 volt dari ground dihubungkan dengan kolektor TIP 127, maka kolektor dari TIP 127 juga mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kanan mendapatkan tegangan 0 volt (polaritas negatip). Hal ini akan menyebabkan motor akan berputar ke satu arah tertentu. Sedangkan untuk memutar motor ke arah sebaliknya, maka logika yang diberikan ke P0.4 adalah low (0) dan logika yang diberikan ke P0.5 adalah high (1).

2200uF 5 Volt DC

0 Volt 6,2 Volt DC

6.2 V

Rangkaian catu daya ini berfungsi untuk mensuplay tegangan ke seluruh rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari sebuah baterei 6 volt yang di serikan dengan dua buah dioda. Untuk menembus 1 buah dioda diperlukan tegangan sebesar 0,6 volt, sehingga untuk menembus 2 buah dioda diperlukan tegangan sekitar 1,2 volt, sehingga output dari rangkaian ini sekitar 4,8 volt sampai 5,0 volt. Kemudian dipasang sebuah kapasitor untuk menyimpan arus, sehingga jika tiba-tiba mikrokontroler membutuhkan arus besar, maka arus tersebut dapat disupplay oleh kapasitor ini. Rangkaian catu daya ditunjukkan oleh gambar berikut ini :

Gambar 3.5 Rangkaian catu daya

Pada rangkaian ini terdapat 2 buah keluaran, yaitu 5 volt dan 6 volt. Keluaran 5 volt dibutuhkan oleh mikrokontroler, penguat sinyal dan rangkaian sensor, sedangkan 6 volt dibutuhkan untuk rangkaian jembatan H ( pengendali motor ).

3.4 Perancangan Program

Program diawali dengan pengecekan logika pada sensor garis yang ada pada sebelah kanan robot. Jika sensor ini menerima logika 0 yang berarti sensor berada di atas garis putih, maka mikrokontroler segera memengirimkan logika agar jembatan H membelokkan robot ke kanan sehingga garis dapat dihindari. Program robot pengikut garis:

motor_kanan1 bit p0.5

motor_kanan2 bit p0.4

motor_kiri1 bit p0.6

motor_kiri2 bit p0.7

setb motor_kiri1

clr motor_kiri2

mov r7,#220

djnz r7,$

acall mati_untuk_belok

djnz r5,belok_kiri

djnz r6,kiri

ret

mati_untuk_belok:

clr motor_kanan1

clr motor_kanan2

clr motor_kiri1

clr motor_kiri2

mov r7,#1

djnz r7,$

BAB 4

PENGUJIAN RANGKAIAN

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 4.1 Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51

Untuk mengetahui rangkaian mikrokontroler ini sudah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian ini dilakukan dengan cara memberikan program sederhana pada mikrokontroler AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut:

Program ini ditujukan untuk menghidupkan LED yang terhubung pada p2.7, dan kemudian mematikannya kembali selama selang waktu tertentu secara terus menerus. Perintah setb p2.7 akan menyebabkan p2.7 akan berlogika high, yang akan menyebabkan transistor akan aktif. Aktifnya transistor akan memicu hidupnya LED. Perintah acall tunda akan menyebabkan LED tersebut akan menyala selama selang waktu tertentu. Setelah itu, dengan perintah clr p2.7, p2.7 akan berlogika low. Hal ini menyebabkan LED mati. LED akan mati selama beberapa saat karena adanya pemanggilan waktu tunda kembali yang ditandai dengan perintah acall tunda. Keadaan ini akan berulang-ulang, sehingga LED akan terlihat kelap kelip.

5V

diisikan pada mikrokontroler AT89S51 dapat berjalan sesuai dengan program yang telah diisikan, maka rangkaian minimum mokrokontoler telah bekerja dengan baik.

4.2 Pengujian Rangkaian Sensor Garis

Rangkaian Sensor Garis ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 4.2 Rangkaian Sensor Garis

inframerah, LED indikator tidak akan menyala, dan tegangan kelurannya jika diukur adalah 5 V.

4.3 Pengujian Rangkaian Jembatan H

Gambar 4.3 Rangkaian Jembatan H

2200uF

5 Volt DC

0 Volt

6,2 Volt DC

6.2 V

4.4 Pengujian Rangkaian PSA

Pengujian pada bagian rangkaian power supplay ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter digital. Pada power supplay ini terdapat dua keluaran. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran pertama sebesar + 5,1. Tengangan ini dipergunakan untuk mensupply tegangan ke seluruh rangkaian.

Rangkaian catu daya ditunjukkan oleh gambar berikut ini :

Gambar 4.4 Rangkaian catu daya

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Makin banyak pemancar inframerah yang dipakai maka sinyal pantulannya semakin kuat sehingga posisi garis dapat terdeteksi dengan baik

2. Photodioda kurang sensitive terhadap sinar yang berasal dari lingkungan yang memiliki sinar inframerah yang besar.

5.2 Saran

1. Photodioda dapat terganggu oleh cahaya dari sekitar robot, sehingga disarankan untuk pengembangannya, robot menggunakan jenis sensor yang lain untuk mendeteksi garis.

2. Alangkah baiknya jika alat ini dikembangkan kegunaannya dikalangan mahasiswa, guna mengembangkan teknologi dan inovasi robotik dikalangan mahasiswa.

DAFTAR PUSTAKA

Andi. 2003. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.

Bishop, Owen. 2004.Dasar-Dasar Elektronika.Edisi Pertama. Jakarta: Erlangga.

Budiharto, Widodo. 2005.Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. Edisi Pertama. Jakarata: PT Elex Media Komputindo.

Petruzella, Frank D. 2001. Elektronik Industri. Yogyakarta: Andi.