PROTOTIPE ROBOT PEMANTAU SITUASI DAN
PENDETEKSI GAS CO DENGAN
PENGENDALIAN GERAK
JARAK JAUH
(THE PROTOTYPE OF SITUATION MONITORING AND CO GAS DETECTOR ROBOT WITH REMOTE MOTION CONTROLLING)
PROYEK AKHIR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Oleh :
Muhammad Eric Sudrajat 091311050
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
RIWAYAT HIDUP
Nama : Muhammad Eric Sudrajat
NIM : 091311050
Alamat : Jl. Cipedes No.45 Sukarasa
Sukasari Gegerkalong
Bandung
Tempat, Tanggal Lahir : Bandung, 3 November 1990
Email : ec09_eric@yahoo.com
PENDIDIKAN :
SDN Baros IV Cimahi 1997 – 2003
SMP Negeri 1 Cimahi 2003 – 2006
SMA Negeri 9 Bandung 2006 – 2009
Politeknik Negeri Bandung (Teknik Elektronika) 2009 - 2012
ORGANISASI :
Ketua Divisi Jarkom Eksternal HME 2009 - 2010
Ketua Departemen Luar Himpunan HME 2010 - 2011
Delegasi F-KHMEB 2010 - 2011
Tim KRCI Berkaki 2011 Robotika Polban 2010 - 2011
ABSTRAK
Di area industri sering terjadi para pekerja pingsan bahkan mengalami kematian akibat menghirup gas karbon monoksida yang beracun. Selain itu, para pekerja industri terkadang tidak mengetahui dengan baik kondisi dan situasi area yang akan di evakuasi. Untuk meminimalisasi kejadian tersebut, pada proyek akhir ini dirancang dan direalisasikan sistem yang dapat memantau situasi dan mendeteksi gas CO di area pekerja. Sistem ini terdiri dari 2 bagian utama yaitu bagian kontrol panel dan bagian robot . Masing – masing bagian dibangun oleh perangkat lunak dan perangkat keras. Bagian kontrol panel berfungsi untuk memberi perintah
gerak melalui Human Machine Interface (HMI) ke robot. Perintah ini dikirim
melalui frekuensi radio. Dilain pihak, robot bergerak sesuai dengan perintah yang diberikan dan mendeteksi kadar gas CO dengan sensor MQ-7 disekitar area robot.
Hasil pemantauan robot ditangkap oleh camera wireless, dan dikirimkan ke
kontrol panel untuk diamati melalui HMI. Pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa prototipe robot yang dibuat mampu mendeteksi keberadaan gas CO mulai jarak 10 cm dari robot .Selain itu prototipe robot mampu mendeteksi situasi di sekitarnya lalu mengirimkan gambar situasi tersebut pada jarak hingga 20 meter ke komputer pengontrol sehingga dapat diamati melalui HMI pada komputer pengontrol.
Kata Kunci: Gas CO, sensor MQ-7, panel, robot, frekuensi radio, camera wireless, HMI
ABSTRACT
In the industrial area, it is frequently occurred that the workers are fainting or dead because of the present of a toxic gas as like carbon monoxide (CO) gas. In other case, sometimes the workers do not recognise well the condition and situation of the area which is evacuated. To minimize this accident, in this project has been design and realised a system for monitoring the situation in the area and for detecting the toxic gas particularly the CO gas. This system consists of two main part, they are the control panel and the robot. Both of them consist of software and hardware. The control panel has a function to send a moving instruction via Human Machine Interface (HMI) to robot. This instruction is transmitted through radio frequency. According to the panel control instruction, robot moves and detects the concentration of CO gas by using MQ-7 sensor. Robot captures the pictures by using wireless camera and sends them to control panel. These pictures can be observed via HMI. The results of general testing show that the robot can detect the present of CO gas begin at 10 cm distance from robot. The robot can monitor the situation by captured the pictures and send the pictures to computer at control panel for observising via HMI in the distance up to 20 meter.
Key words: CO gas, MQ-7 sensor, panel, robot, radio frequency,canera wirelesss,
HMI
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat izin dan ridho-Nya laporan ini dapat diselesaikan. Laporan ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan ijazah Diploma III di Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung.
Proyek akhir yang dikerjakan ini, berjudul “Prototipe Robot Pemantau Situasi
dan Pendeteksi Gas CO dengan Pengendalian Gerak Jarak Jauh”.
Dalam kesempatan ini, penulis menyadari bahwa untuk dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang tulus serta penghargaan yang sebesar – besarnya kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Paula Santi Rudati, M.Si. selaku Pembimbing I, baik dalam
pengarahan serta tak bosan – bosan memberi dorongannya semasa bimbingan hingga terselesaikannya proyek akhir ini.
2. Bapak Tjan Swi Hong, BSC. M.Sc. selaku Pembimbing II, atas usulan
semasa penyusunan proyek akhir ini dan juga sebagai Koordinator Proyek Akhir yang terus memberi pengarahan pada penulis agar dapat menyelesaikan proyek akhir ini tepat waktu.
3. Ibu Ervin Masita Dewi, ST. MT. selaku ketua Program Studi Teknik
Elektronika.
4. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng. selaku ketua Jurusan Teknik Elektro.
5. Seluruh Staf Dosen Program Studi Teknik Elektonika yang selama ini
telah memberikan pengetahuan, keterampilan, dan pengalamnnya tentang berbagai ilmu kepada penulis.
6. Para Staf Teknisi di Laboratorium Elektronika yang selalu sabar dalam
melayani dan membantu penulis sampai selesainya proyek akhir ini.
7. Rekan – rekan di Teknik Elektronika dari angkatan 2007, 2008, 2009, dan 2010, khususnya angkatan 2009 kelas B yang selalu memberi dorongan dan motivasi selama kuliah di teknik elektronika ini.
8. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan proyek
akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu – persatu.
Dalam pembuatan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangan, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandung, 24 Juni 2012 Penulis
DAFTAR ISI
H al.
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v DAFTAR GAMBAR ... vii i DAFTAR TABEL ... x BAB I : PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1 1.2Tujuan ... 2 1.3Perumusan Masalah ... 2 1.4Batasan Masalah ... 2 1.5Metodologi ... 3 1.6Sistematika Penulisan ... 4
BAB II : LANDASAN TEORI 2.1 Gas CO ... 6
2.2 Robot ... 8
2.3 Mikrokontroler AVR ... 9
2.3.1 ATmega32 ... 10
2.3.2 Konfigurasi Pin ATmega32 ... 12
2.4 DT-AVR Low Cost Micro System ... 14
2.5 USB to Serial Converter AVR309... 16
2.6 Rover 5 Kit Chassis ... 17
2.8.1 Transmitter ... 21 2.8.1.1 Modul RF Transmitter (TLP315) ... 21 2.8.1.2 Encoder ... 22 2.8.2 Receiver ... 22 2.8.2.1 Modul RF Receiver (RLP 315) ... 22 2.8.2.2 Decoder ... 22 2.8.3 Antena ... 23 2.9 Camera Wireless ... 23 2.10 MQ-7 Sensor ... 24 2.11 Borland Delphi 7 ... 26 2.12 BASCOM-AVR ... 28 BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Tujuan Perancangan ... 30
3.2 Langkah Perancangan ... 30
3.2.1 Fungsi ... 30
3.2.2 Diagram Blok dan Cara Kerja Alat ... 31
3.2.3 Spesifikasi Sistem ... 32
3.2.4 Perancangan Perangkat Keras ... 32
3.2.4.1 Perancangan Perangkat Keras Panel ... 32
3.2.4.1 Perancangan Perangkat Keras Robot ... 35
3.2.5 Perancangan Perangkat Lunak ... 38
3.2.6 Perancangan Mekanik ... 51
3.3 Tujuan Realisasi... 53
3.4 Hasil Realisasi ... 53
3.4.1 Realisasi Perangkat Keras ... 53
3.4.2 Realisasi Perangkat Lunak... 55
3.4.3 Realisasi Mekanik ... 55
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Tujuan ... 57
4.3 Penggunaan Peralatan ... 57
4.4 Pengujian dan Analisa ... 58
4.4.1 Pengujian Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega32 ... 58
4.4.2 Pengujian USB to Serial AVR309 ... 61
4.4.3 Pengujian Camera Wireless... 63
4.4.4 Pengujian Transmitter dan Receiver Frekuensi Radio ... 68
4.4.5 Pengujian Driver Motor` ... 69
4.4.6 Pengujian Sensor MQ-7... 70 4.4.7 Pengujian Keseluruhan ... 72 BAB V : PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 73 5.2 Saran ... 73 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A (Gambar Rangkaian & Gambar PCB)
LAMPIRAN B (Listing Program Pengujian Sistem, Listing Program Panel, & Listing Program Robot)
LAMPIRAN C (Datasheet)
DAFTAR GAMBAR
Hal .
Gambar 2.1 Diagram blok ATmega32 ... 11
Gambar 2.2 Konfigurasi pin mikrokontroler ATmega32 ... 12
Gambar 2.3 Modul DT-AVR Low Cost Micro System... 14
Gambar 2.4 Konfigurasi port DT-AVR Low Cost Micro System ... 15
Gambar 2.5 Konfigurasi jumper PD.0 dan PD.1 saat digunakan sebagai komunikasi serial maupun digital I/O ... 15
Gambar 2.6 Konfigurasi programan ISP DT-AVR Low Cost Micro System ... 15
Gambar 2.7 Rangkaian USB to serial AVR309 ... 16
Gambar 2.8Rover 5 Kit Chassis 2 motor tanpa encoders ... 17
Gambar 2.9 Pengaturan posisi gearbox Rover 5 Kit Chassis ... 18
Gambar 2.10 Dimensi Rover 5 Kit Chassis ... 18
Gambar 2.11 Prinsip kerja H-Bridge ... 19
Gambar 2.12 Prinsip pergerakan motor dengan H-Bridge ... 19
Gambar 2.13 Konfigurasi IC L298 ... 20
Gambar 2.14 Diagram blok transmitter ... 21
Gambar 2.15 TLP 315 ... 21
Gambar 2.16 Diagram blok receiver ... 22
Gambar 2.17 RLP 315 ... 22
Gambar 2.18Camera wireless ... 23
Gambar 2.19 USB DVR ... 24
Gambar 2.20 MQ-7 sensor ... 24
Gambar 2.21 Struktur dan konfigurasi MQ-7 sensor ... 24
Gambar 2.22 Rangkaian MQ-7 sensor ... 25
Gambar 2.23 Grafik tegangan heater MQ-7 sensor ... 25
Gambar 2.24 Kurva karakteristik MQ-7 sensor ... 26
Gambar 2.25 Tampilan Borland Delphi 7 ... 27
Gambar 2.26 Tampilan simulasi BASCOM-AVR ... 28
Gambar 2.27 Tampilan BASCOM-AVR ... 29
Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum ATmega32 ... 33
Gambar 3.3 Rangkaian USB to serial AVR309 ... 34
Gambar 3.4 Rangkaian frekuensi radio pada panel ... 35
Gambar 3.5 Rangkaian driver motor ... 36
Gambar 3.6 Rangkaian frekuensi radio pada robot ... 37
Gambar 3.7 Rangkaian heater sensor ... 38
Gambar 3.8Flowchart panel ... 39
Gambar 3.9 Flowchart robot ... 44
Gambar 3.10Flowchart subroutine program di robot ... 47
Gambar 3.11 Perancangan box panel ... 51
Gambar 3.12 Perancangan robot tampak atas ... 52
Gambar 3.13 Perancangan robot tampak depan ... 52
Gambar 3.14 Perancangan robot isometric ... 52
Gambar 3.15 Realisasi rangkaian sistem minimum ATmega32 ... 53
Gambar 3.16 Realisasi rangkaian frekuensi radio panel dan robot ... 53
Gambar 3.17 Realisasi rangkaian driver motor ... 54
Gambar 3.18 Realisasi rangkaian USB to serial AVR309 ... 54
Gambar 3.19 Realisasi rangkaian heater sensor ... 54
Gambar 3.20 Realisasi HMI ... 55
Gambar 3.21 Realisasi panel ... 56
Gambar 3.22 Realisasi robot ... 56
Gambar 4.1 HMI belum terkoneksi ... 61
Gambar 4.2 HMI sudah terkoneksi ... 61
Gambar 4.3 HMI samakan baud ... 61
Gambar 4.4 Empat button pada Delphi ... 62
DAFTAR TABEL
Hal .
Tabel 2.1 Dampak gas CO pada kesehatan ... 7
Tabel 2.2 Angka dan kategori indeks standar pencemar udara (ISPU) ... 8
Tabel 2.3 Pengaruh indeks standar pencemar udara untuk karbon monoksida ... 8
Tabel 2.4 Instruksi dasar BASCOM-AVR ... 29
Tabel 3.1 Keterangan flowchart panel... 40
Tabel 3.2Range ppm status CO ... 42
Tabel 3.3 Nilai tegangan dan nilai ADC sensor yang dibutuhkan robot ... 42
Tabel 3.4 Keterangan flowchart robot ... 44
Tabel 3.5 Keterangan flowchart subroutine program robot ... 48
Tabel 3.5 Komponen Borland Delphi 7 ... 50
Tabel 4.1 Pengujian port A ... 59
Tabel 4.2 Pengujian port B ... 59
Tabel 4.3 Pengujian port C ... 60
Tabel 4.4 Pengujian port D ... 60
Tabel 4.5 Pengujian button Delphi 7 ... 62
Tabel 4.6 Pengujian camera wireless tanpa halangan ... 63
Tabel 4.7 Pengujian camera wireless dengan 2 halangan ruang ... 65
Tabel 4.8 Pengujian TLP dan RLP panel ke robot ... 68
Tabel 4.9 Pengujian TLP dan RLP robot ke panel ... 69
Tabel 4.10 Pengujian driver motor ... 70
Tabel 4.11 Pengujian output sensor ketika heater 5 V ... 71
Tabel 4.12 Pengujian output sensor ketika heater 1,4 V ... 71
DAFTAR PUSTAKA
[1] Air Quality Management, http://www.unhabitat.org [diunduh : 1 Juni 2012]
[2] Carbon Monoxide poisoning, http://www.wikipedia.com [diunduh : 2 April 2012]
[3] Datasheet ATmega32, http://www.atmel.com [diunduh : 23 Mei 2011 ] [4] Datasheet ATmega8535, http://www.atmel.com [diunduh : 23 Mei 2011]
[5] Datasheet AVR309 : Software Universal Serial Bus (USB),
http://www.atmel.com [diunduh : 12 Maret 2012]
[6] Datasheet DT-AVR Low Cost Micro System,
http://www.inovativeelectronic.com [diunduh : 9 Februari 2011] [7] Datasheet L298, http://www.alldatasheet.com [diunduh : 27 Mei 2011] [8] Datasheet MQ–7, http://www.digi-ware.com [diunduh : 14 April 2012]
[9] Datasheet Rover 5 Kit Chassis, http://www.geraicerdas.com [diunduh : 26
Maret 2012]
[10] Datasheet TLP434, http://www.alldatasheet.com [diunduh : 9 Juli 2011] [11] Delphi 8.0 untuk orang awam, Penerbit CV.Maxikom, Palembang, 2004.
[12] Dr. Erick Maxwell. Gas Bots – Toxic Gas Sniffing Robot, 14 December 2010
[13] Ekstrarobotik, http://www.tripod.com [diunduh : 22 Mei 2011]
[14] H-Bridge, http://www.wikipedia.com [diunduh : 20 Juni 2012]
[15] Lampiran II Keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan No. 107 Tahun 1997 Tanggal 21 November 1997
[16] Lampiran III Keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan No. 107 Tahun 1997 Tanggal 21 November 1997
[17] Prasetyo Eri. Konsep Kamera CMOS : Pixels, Universitas Gunadarma
