TUGAS AKHIR
Oleh:
Indra Setiadi 32106006 Fran Robin Pakpahan 32106008
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III Program Studi Teknik Elektro
Politeknik Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK BATAM
BATAM 2009
Rasa syukur yang tidak terhingga penulis haturkan kepada tuhan yang maha esa, atas limpahan karunia dan ilmu sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik yang tidak terlepas dari bantuan dosen dan rekan – rekan mahasiswa Politeknik Batam.
Penulisan laporan tugas akhir ini di maksudkan untuk melengkapi persyaratan kelulusan tingkat Diploma III Program Studi Teknik Elektro Politeknik Batam. Untuk memenuhi persyaratan tersebut maka penulis mencoba untuk mengaplikasikan sebuah sistem dalam bentuk robot yang dikontrol secara otomatis dan mempunyai fungsi untuk memadamkan api pada sebuah ruangan yang berbentuk sebuah labirin.
Penulisan laporan tugas akhir ini dapat di susun dan di selesaikan dengan baik tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari semua pihak yang ikut dalam membimbing penulis untuk menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Tuhan yang Maha Esa, atas ilmu yang telah diberikan kepada penulis. 2. Kedua orang tua dan keluarga atas jasa doa, bimibingan dan nasehat. 3. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto, selaku Direktur Politeknik Batam. 4. Bapak Iman Fahruzi, ST, selaku Ka.Prodi Teknik Elektro Politeknik
Batam.
5. Bapak Daniel Sutopo Pamungkas, MT, selaku dosen pembimbing tugas akhir I.
8. Seluruh Dosen-dosen Teknik Elektro Politeknik Batam.
9. Seluruh teman-teman yang telah membantu atas terselesaikannya buku laporan ini.
Semoga amal dan ibadah diterima di sisi tuhan yang maha esa, atas bantuan moril maupun spiritual demi terselesaikannya laporan ini. Penulis sadar masih banyak kekurangan yang terdapat pada laporan tugas akhir ini, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun penulis harapkan dari semua kalangan.
Batam, 5 Juni 2009
Penulis
Robot pemadam api AND Robo, merupakan robot yang dirancang untuk
mematikan sebuah lilin/api yang terdapat di dalam sebuah ruangan yang berbentuk labirin, robot ini dirancang dari tiga bagian utama, yakni bagian mekanik, elektronik, dan program. Sehingga menjadi satu kesatuan untuk menjalankan fungsi nya yakni memadamkan lilin/api.
Design dari robot pemadam api ini ialah berbentuk sebuah robot beroda, dengan empat buah ban, dimana pergerakannya diatur dengan menggerakkan dua buah motor DC gear box yang terdapat di belakang robot, sedangkan untuk mematikan lilin/api robot menggunakan kipas yang digerakkan menggunakan motor dc. Robot yang dirancang ini menggunakan berbagai sensor yang berfungsi untuk melakukan pengeksekusian terhadap ruangan satu dan lainnya ( terdapat 4 ruangan di dalam satu labirin ), yakni sensor API Uvtron untuk mendeteksi cahaya, sensor jarak ping untuk mendeteksi jarak/ objek, sensor jarak objek untuk mendeteksi objek, sensor arah untuk menentukan posisi, sensor photo diode untuk mendeteksi warna putih.
Dan kesemuanya di atur dan difungsikan dengan melakukan perintah menggunakan rangkaian terpadu Mikrokontroler Atmega 8535L yang berfungsi sebagai otak dari robot pemadam api yang penulis buat.
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR TABEL... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan dan Manfaat ... 1
1.3 Rumusan Masalah ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metode Penulisan ... 2
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II IKHTISAR SISTEM ... 4
2.1 Deskripsi Umum ... 4
2.2 karakteristik... 6
2.3 Lingkungan Operasi Pengembangan... 7
BAB III LANDASAN TEORI... 8
3.1 Mikrokontroler ... 8
3.2 Sensor Jarak ... 10
3.2.1 Sensor Jarak Menggunakan Infra Merah ... 10
3.2.2 Sensor Jarak Menggunakan Ultrasonik... 11
3.3 Sensor Arah... 12
3.4 Sensor Proximty ... 13
3.5 Sensor Api Menggunakan UVTron ... 14
3.6 Motor DC Gear Box... 15
3.7 Driver Motor L298... 15
3.8 Motor Servo ... 16
BAB IV PERANCANGAN SISTEM... 18
4.1 Perancangan Rangkaian ... 18
4.1.1 Rangkaian Power supply... 18
4.1.2 Mikrokontroler Atmega 8535L ... 19
4.1.3 Sensor Proximty ... 21
4.1.4 Rangkaian Pengkondisi Sinyal... 22
4.1.5 Sensor Jarak Menggunakan GP2D15... 22
4.1.6 Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax ... 23
4.1.7 Sensor Arah... 25 4.1.8 Sensor Api... 27 4.1.9 Driver L298... 28 4.1.10 Motor DC ... 29 4.1.11 Motor Servo ... 30 4.1.12 Driver Fan ... 31 4.2 Perancangan Mekanik ... 31 4.2.1 Gambar Proyeksi... 31
4.2.1 Perhitungan Kecepatan Robot... 33
4.3 Perancangan Software... 34
4.3.1 Flowchart Pemrograman ... 35
4.3.5 Listing Program Pemadaman Api ... 40
BAB V PENGUKURAN, PENGUJIAN, DAN ANALISA SISTEM... 42
5.1 Pengukuran... 42
5.1.1 Pengukuran tegangan keluaran power supply... 42
5.1.2 Pengukuran Sensor Jarak GP2D15 dan Keluarannya ... 44
5.1.3 Pengukuran Sensor Jarak Ping Parallax dan Keluarannya... 44
5.1.4 Pengukuran Sensor Arah dan Keluarannya... 46
5.1.5 Pengukuran Sensor Api dan Keluarannya... 47
5.1.6 Pengukuran Sensor Photo Diode dan Keluarannya ... 48
5.1.7 Pengukuran Pada Pengkondisi Sinyal (IC LM339) ... 48
5.1.8 Pengukuran Pada Driver Motor ... 49
5.2 Pengujian... 49
5.2.1 Pengujian Rangkaian Regulator Power Supply ... 50
5.2.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ... 50
5.2.3 Pengujian Rangkaian Signal Conditioning (LM339)... 51
5.2.4 Pengujian Sensor Jarak Menggunakan GP2D15... 51
5.2.5 Pengujian Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax ... 51
5.2.6 Pengujian Sensor Arah... 52
5.2.7 Pengujian Sensor Api... 52
5.2.8 Pengujian Driver L298... 53
5.2.9 Pengujian Motor Servo ... 53
5.2.10 Pengujian Driver Fan ... 54
5.3 Analisa Sistem... 54
5.3.1 Power Supply ... 54
5.3.2 Sensor Proximty ... 54
5.3.3 IC LM339... 55
5.3.4 Sensor Jarak Menggunakan GP2D15... 55
5.3.5 Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax ... 55
5.3.6 Pengujian Sensor Arah... 55
5.3.7 Pengujian Sensor Api... 56
5.3.8 Pengujian Driver L298... 56
5.3.9 Pengujian Motor Servo ... 56
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 57
6.1 Kesimpulan ... 57
6.2 Saran... 58
DAFTAR PUSTAKA ... 59
LAMPIRAN... 60
Tabel 3.1 Input dan Output Motor Pada IC L298 ... 16
Tabel 4.1 Tabel Kebenaran ICL298N... 28
Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Input dan Output Rangkaian Power Supply ... 43
Tabel 5.2 Hasil Pengukuran Output Sensor Jarak GP2D15... 44
Tabel 5.3 Hasil Pengukuran Sensor Ping... 45
Tabel 5.4 Hasil Pengujian Sensor Arah CMPS03... 47
Tabel 5.5 Hasil Pengukuran Output Sensor Api(UVTron)... 48
Tabel 5.6 Hasil Pengukuran Output Sensor Photo Diode ... 48
Tabel 5.7 Hasil Pengukuran Keluaran IC L298N ... 49
Tabel 5.8 Hasil Pengujian Output Mikrokontroler ... 51
Tabel 5.9 Hasil Pengujian Sensor CMPS03... 52
Tabel 5.4 Hasil Pengujian Sensor Api ... 53
Gambar 2.1 Blok Diagram Input - Output ... 4
Gambar 2.2 Flowchart Robot Seluruh Ruangan ... 5
Gambar 3.1 Konfigurasi Pin Atmega 8535L ... 9
Gambar 3.2 Sensor Jarak GP2D15... 10
Gambar 3.3 Sensor Jarak Ping Parallax ... 11
Gambar 3.4 Ilustrasi Cara Kerja Sensor Jarak Ping Parallax... 12
Gambar 3.5 CMPS03 ... 12
Gambar 3.6 I2C comuniccation Protocol... 13
Gambar 3.7 Prinsip Kerja Sensor Proximty... 14
Gambar 3.8 Sensor Api Menggunakan UVTron dan Driver ... 14
Gambar 3.9 Motor DC ... 15
Gambar 3.10 Konfigurasi Pin IC L298 ... 16
Gambar 3.11 Motor Servo ... 17
Gambar 4.1 Skematik Regulator ... 19
Gambar 4.2 Supply 12 Volt ... 19
Gambar 4.3 Skematik Rangkaian Atmega 8535L... 21
Gambar 4.4 Skematik Rangkaian Sensor Proximty... 22
Gambar 4.5 Skematik Rangkaian Pengkondisi Sinyal... 22
Gambar 4.6 Rangkaian Sensor Jarak Menggunakan GP2D15... 23
Gambar 4.7 Rangkaian Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax ... 24
Gambar 4.8 Rangkaian Sensor Arah Menggunakan CMPS03 ... 25
Gambar 4.9 Rangkaian Sensor Api Menggunakan UVTron ... 27
Gambar 4.10 Skematik Rangkaian Driver Motor IC L298N... 29
Gambar 4.11 Rangkaian Motor Sevo... 30
Gambar 4.12 Bentuk Fisik Servo ... 30
Gambar 4.13 Driver Fan ... 31
Gambar 4.14 Tampak Isometris... 32
Gambar 4.14 Tampak Depan ... 32
Gambar 4.16 Tampak Samping... 32
Gambar 4.17 Tampak Atas ... 33
Gambar 4.18 Flowchart Robot Menuju Ruangan 1 dan Memdamkan Api ...Diruangan 1... 34
Gambar 4.19 Flowchart Robot Menuju Ruangan 1 dan Memdamkan Api ...Diruangan 2... 36
Gambar 4.20 Flowchart Robot Menuju Ruangan 1 dan Memdamkan Api ...Diruangan 3... 37
Gambar 4.21 Flowchart Robot Menuju Ruangan 1 dan Memdamkan Api ...Diruangan 4... 38
Gambar 5.1 Pengukuran Input dan Output Rangkaian Power Supply... 42
Gambar 5.2 Pengukuran Output Sensor Jarak GP2D15 ... 44
Gambar 5.3 Pengukuran Ooutput Sensor Jarak Ping Parallax... 44
Gambar 5.4 Pengukuran Sensor CMPS03 ... 47
Gambar 5.5 Pengukuran Output Sensor Api... 47
Gambar 5.6 Pengukuran Output Sensor Photodiode... 48
Gambar 5.7 Pengukuran Output Pada IC L298 ... 49
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi saat ini kian berkembang dan semakin pesat, dari pengaplikasian sistem yang dikerjakan secara manual, auto manual sampai dengan pengerjaan secara auto yang dilakukan oleh sebuah robot, pneumatik dan lain lain.
Oleh karenanya Kontes Robot Cerdas Indonesia adalah merupakan salah satu kegiatan yang dilakukan oleh Pemerintah Indonesia sebagai wujud untuk mengikuti perkembangan teknologi dunia robotika yang saat ini semakin pesat berjalan.
Penulis yang merupakan Tim Robot Politeknik Batam menanggapinya dengan mengikuti kegiatan ini dengan mengaplikasikan sebuah robot pemadam api yang akan ditandingkan nantinya untuk kontes tahap regional dan kemudian nasional, dengan sederet kontestan dari Universitas, Politeknik maupun kalangan umum yang ada di Indonesia yang telah terseleksi melalui pihak panitia.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Tujuan Pembuatan dan Perancangan Tugas Akhir:
1. Melakukan riset untuk Kontes Robot Cerdas Indonesia selanjutnya.
2. Mempelajari sistem mekanik, elektronik dan pemrograman robot yang lebih optimal.
Manfaat Pembuatan dan Perancangan Tugas Akhir :
1. Dapat merancang sebuah robot dengan fungsi memadamkan sebuah lilin/api di dalam sebuah labirin.
2. Dapat merancang sebuah program sebagai otak yang difungsikan untuk menggerakkan robot.
3. Sebagai tolak ukur untuk generasi Tim Robot Politeknik Batam selanjutnya.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara menggabungkan sistem elektronik, mekanik dan pemrograman kedalam robot.
2. Bagaimana cara mengimplemetansikan sensor kompas dan sensor jarak ultrasonik.
1.4 Batasan Masalah
Pada pembahasan penulisan laporan ini menitik beratkan kepada sensor yang penulis pergunakan yang diantaranya untuk sensor jarak menggunakan sensor jarak infra merah dan sensor jarak ultrasonik. Untuk sensor garis menggunakan sensor photo diode, untuk sensor posisi menggunakan sensor kompas, untuk sensor api menggunakan sensor uvtron.
1.5 Metode Penulisan
Dalam pembuatan laporan ini, penulis mendapatkan data dan informasi dari dosen pembimbing tugas akhir, dosen-dosen teknik elektro, internet, panduan kontes robot cerdas Indonesia 2008, serta buku-buku atau media lainnya yang menyangkut tentang materi yang dikerjakan.
Sedangkan untuk mendapatkan data dari alat yang telah penullis kerjakan, penulis menggunakan metode pengujian dan pengamatan, dengan cara melakukan pengambilan data melalui alat ukur, pengetesan dengan program dan lain – lain. Dan hasil akhir dari pengujian, penulis melakukan perbandingan antara teori dan analisa praktek.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan merupakan bagian dari penulisan laporan yang mempunyai tujuan untuk mempermudah pembaca terhadap pemahaman pembaca terhadap isi yang terkandung di dalamnya, hal ini untuk menghindari kesalahan penafsiran.
Penulisan laporan ini di kelompokkan menjadi beberapa bagian antara lain:
BAB I Pendahuluan berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat tugas akhir, rumusan masalah, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II Ikhtisar Sistem berisikan deskripsi umum, karakteristik dan lingkungan operasi dan pengembangan.
BAB III Landasan Teori menerangkan teori dasar yang di gunakan. BAB IV Perancangan Sistem menggambarkan desain perangkat lunak
maupun keras (hardware) secara lengkap. BAB V Pengujian dan Analisa Sistem
Menjelaskan tentang cara pengujian dan menganalissa sistem. BAB VI Kesimpulan dan Saran merupakan ringkasan dari hasil analisa
BAB II
IKHTISAR SISTEM
2.1 Deskripsi Umum
Robot pemadam api AND Robo merupakan robot yang dirancang untuk melakukan fungsi memadamkan lilin/api, robot ini merupakan kombinasi dari tiga bagian yang paling penting yaitu mekanik, elektronik dan programming.
Robot ini difungsikan dengan menggunakan berbagai input dan output berupa sensor dan motor yang di fungsikan dengan menggunakan IC Mikrokontroler Atmega 8535L, semua sensor diaktifkan dengan program yang telah dirancang dan kemudian diprogram mengikuti alur yang diinginkan sesuai dengan strategi yang dibutuhkan, setelah program telah didownload robot akan bergerak mencari lilin/api secara otomatis pada labirin yang ada, berikut di bawah ini blok secara umum dari proses input dan output yang penulis telah rancang:
BLOK INPUT BLOK PROSES BLOK OUTPUT
Sensor UVTron Motor Servo
Gambar 2.1 Blok Diagram Input – Output
MIKROKONTROLER
Driver Motor DC
Sensor Arah ATMEGA
8535L
Sensor Photo Diode
Motor DC Gearbox Sensor Jarak Ultrasonik
Motor DC (kipas) Sensor Jarak Infrared
Berikut flowchart dari robot pemadam api dengan penggabungan semua sensor yang di kontrol dengan menggunakan Mikrokontroler Atmega 8535L :
2.2 Karakteristik
Perancangan pada robot pemadam api AND robo memiliki beberapa karakteristik diantaranya adalah sebagai berikut:
Sensor Jarak Menggunakan ping yang digunakan untuk sensor jarak/ objek.
Sensor Jarak Menggunakan GPD215 yang digunakan untuk sensor jarak/ objek.
Sensor Api menggunakan UVTron yang digunakan untuk mendeteksi cahaya, dalam hal ini lilin sebagai media yang digunakan.
Sensor Proximity yang digunakan untuk pembacaan line track yang berada di depan ruangan dan didalam ruangan.
Sensor arah yang digunakan untuk pengaturan home position, dan pengaturan navigasi robot.
Motor penggerak utama yang terdiri dari 2 buah motor DC 12V Gear box. Motor servo sebagai penggerak kipas dan scanning UVTron.
Robot membaca input sensor arah yang digunakan untuk orientasi home dan pengaturan navigasi.
Robot membaca input sensor jarak ultrasonik dan sensor jarak GP2D15 yang digunakan untuk pembacaan dinding/furniture yang berada di ruangan yang berbentuk labirin.
Robot membaca input sensor Proximity untuk melakukan proses scanning di tiap ruangan.
Robot membaca input dari sensor api kemudian melakukan eksekusi pemadaman api.
2.3 Lingkungan Operasi Pengembangan
Lingkungan operasi robot pemadam api AND robo dapat diaplikasikan pada kontes robot cerdas Indonesia/fire fighting robot di trinity college, yang merupakan kontes tahunan yang diselenggarakan oleh pemerintah Indonesia ataupun trinity college.
Kedepannya dapat diaplikasikan kedalam bentuk realita sehingga pemadaman api di dalam ruangan, yang tidak dapat dijangkau oleh manusia dapat dilakukan oleh robot.
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan sebuah chip yang mempunyai input dan output serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, dalam proyek yang penulis kerjakan penulis mengunakan Mikrokontroler Atmega 8535L yang merupakan keluarga dari AVR Mikrokontroler.
Pemilihan Mikrokontroler Atmega 8535L dalam proyek ini tidak lain karena banyaknya kemudahan fasilitas yang didapat, yang diantaranya:
• Kemudahan Program dengan menggunakan pemrograman bahasa C. • Proses Download program yang cepat, antar PC terhadap Mikrokontroler. • Frekuensi clock maksimum 16 MHz
• Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD • Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 input
• Timer/Counter sebanyak 3 buah • CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register • Watchdog Timer dengan osilator internal • SRAM sebesar 512 byte
• Memori Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write • Interrupt internal maupun eksternal
• Port komunikasi SPI
• EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi • Analog Comparator
Berikut konfigurasi pin Atmega 8535L:
Gambar 3.1 Konfigurasi Pin Atmega8535L
Penjelasan masing – masing pin Atmega 8535L adalah sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A (PA0 – PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B (PB0 – PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer0 / Counter0 pada pin portB 0, Timer1/Counter1 pada pin Portb 1, komparator analog dan SPI.
5. Port C (PC0 – PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Watchdog Timer,komparator analog, dan Timer Oscilator.
6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC (analog to digital converter).
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC (analog to digital
3.2 Sensor Jarak
3.2.1 Sensor Jarak Menggunakan Infra Merah
Sensor jarak yang penulis gunakan dalam pembuatan proyek ini ialah sensor jarak buatan dari SHARP GP2D15, adapun keluaran dari sensor ini ialah digital, sehingga batas minimal maupun maksimal dari keluaran sensor tidak bisa diatur secara program, batas minimal dan maksimal telah ditetapkan, sehingga untuk mengatasi masalah tersebut dapat diatur dengan perubahan mekanik berupa penambahan ring baut kedalam body sensor.
Konstruksi didalam sensor jarak ini terdapat infrared, dimana infrared memiliki sifat yang sama dengan transistor yaitu menghasilkan kondisi cut off dan saturasi. Perbedaannya ialah, bilamana pada transistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada arus yang mengalir melalui basis ke emitor dan kondisi saturasi terjadi saat ada arus mengalir melalui basis ke emitor maka ada phototransistor kondisi
cut off terjadi saat tidak ada cahaya infrared yang diterima dan kondisi saturasi
terjadi saat ada cahaya infrared yang diterima.
3.2.2 Sensor Jarak Menggunakan Ultrasonik
Sensor jarak menggunakan ping parallax merupakan sensor jarak yang memanfaatkan gelombang ultrasonik dimana keluaran dari sensor ini berupa sinyal digital. Sensor ping ini terdiri dari 3 pin, yang dapat dilihat pada gambar berikut ;
Gambar 3.3 Sensor Jarak Ping Parallax
Keterangan Konfigurasi Pin ; Pin1 : Ground
Pin2 : Vdd ( Vsumber input 5V) Pin3 : Input Dan Output Pin.
Adapun cara kerja dari sensor ini ialah sensor ping mendeteksi objek dengan cara memancarkan gelombang suara ultrasonik dan kemudian mendeteksi pantulannya. Ping hanya akan mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa
trigger dari Mikrokontroler (Pulsa high selama 5uS). Gelombang ultrasonik ini
akan dipancarkan selama 200us, sampai mengenai objek dan dipantulkan kembali, dalam hal ini proses menunggu pantulan akan menghasilkan sebuah pulsa dan pulsa ini akan berhenti ketika terdeteksi oleh ping.dan lebar pulsa inilah yang merepresentasikan jarak dari objek tersebut.
Gambar 3.4 Ilustrasi Cara Kerja Sensor Jarak Ping Parallax
3.3 Sensor Arah
Sensor arah merupakan sensor navigasi yang salah satunya digunakan untuk dunia robotika, sensor yang penulis gunakan ialah sensor kompas CMPS03
Magnetic Compass buatan Devantech ltd.
Sensor ini disupply dengan tegangan 5V, mempunyai 9 pin yang dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3.5 CMPS03
Ada dua cara untuk mendapatkan informasi arah dari modul kompas digital ini yaitu dengan membaca sinyal PWM (Pulse Width Modulation), pada pin 4 atau dengan membaca data interface I2C pada pin 2 dan 3. Arah mata angin pada sensor ini dibagi dalam bentuk derajat yaiitu; utara(0), timur(90), selatan(180) dan barat(270).
Pada proyek yang penulis kerjakan penulis menggunakan jalur I2C, dikarenakan pada code vision AVR C fasilitas I2C telah tersedia dan memudahkan penulis dalam melakukan pembuatan program.
I2C merupakan sebuah communication protocol dimana proses kerjanya dimulai dengan mengirimkan start bit, address modul digital compass dengan
read/write low (0xC0), kemudian nomor register yang akan dibaca. Selanjutnya
diikuti dengan start bit lagi, address modul digital compass dengan read/write
high (0xC1). Selanjutnya anda bisa membaca satu atau dua register (8 bit atau 16
bit). Untuk register 16 bit, yang pertama kali dibaca adalah high byte. Berikut gambar proses I2C communication protocol.
Gambar 3.6 I2C Comuniccation Protocol
3.4 Sensor Proximity
Sensor proximity pada proyek yang penulis kerjakan mempunyai fungsi untuk pembacaan garis yang berada didepan pintu ruangan labirin dan pendeteksian lingkaran putih yang terdapat pada area lilin.
Prinsip kerja dari sensor proximity ini cukup sederhana, hanya memanfaatkan sifat cahaya yang akan dipantulkan jika mengenai benda berwarna terang dan akan diserap jika mengenai benda berwarna gelap. Sebagai sumber
cahaya kita gunakan LED (Light Emiting Diode) yang akan memancarkan cahaya merah dan untuk menangkap pantulan cahaya LED kita gunakan photodiode. Jika sensor berada diatas garis hitam maka photodioda akan menerima sedikit sekali cahaya pantulan. Tetapi jika sensor berada diatas garis putih maka photodioda akan menerima banyak cahaya pantulan.
Cahaya pantulan
Cahaya pantulan sedikit
banyak
Gambar 3.7 Prinsip Kerja Sensor Proximity
3.5 Sensor Api Menggunakan UVTron
Sensor api UVTron adalah sebuah sensor yang mendeteksi adanya nyala api yang memancarkan sinar ultraviolet. Pancaran cahaya ultraviolet dari sebuah nyala lilin berjarak 5 meter dapat dideteksi oleh sensor ini.
Agar sensor UVTron ini dapat terhubung pada sistem mikrokontroler maka diperlukan rangkaian peng-kondisi sinyal yang berfungsi mengubah respon dari UVTron menjadi pulsa yang dapat dikenali oleh sistem mikrokontroler. Dengan Modul C3704 maka respon UVTron akan diproses menjadi pulsa-pulsa selebar 10mS dan arus maksimum 100mA, Keluaran dengan pulsa sebesar 10mS ini selanjutnya dapat dihubungkan langsung pada sistem mikrokontroler
3.6 Motor DC Gear Box
Prinsip kerja Pada motor DC ialah , kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari suatu sistem ke sistem yang lain, sementara akan tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi sistem lainnya.
Gambar 3.9 Motor DC
3.7 Driver Motor L298
Sedangkan untuk mengaktifkan motor digunakan rangkaian tambahan menggunakan IC L298 dimana output dari IC ini diatur dengan mengaktifkan bit-bit yang ada pada mikrokontroler. IC ini terdapat 2 buah H bridge dimana mampu mengontrol 2 buah motor DC dengan arah forward dan reverse.
Pada IC ini terdapat dua sumber tegangan yakni tegangan 5 Volt untuk
supply IC L298 sedangkan 12 Volt untuk supply motor.
Terdapat komponen tambahan dalam pembuatan rangkaian driver motor L298 yang membantu kinerja dari rangkaian ini yakni, resistor yang berfungsi
untuk mendeteksi arus dan kapasitor untuk memastikan arus yang masuk adalah DC murni.
Berikut dibawah susunan konfigurasi IC L298, yang penulis gunakan dalam pembuatan proyek akhir.
Gambar 3.10 Konfigurasi Pin IC L298 Tabel 3.1 Input dan Output Motor Pada IC L298N
Input Output Memory
In1 & In3 = High In2 & In4 = Low
Motor Forward
In2 & In4 = High In1 & In3 = Low
Motor Reverse
Ven = High
In1 & In3 = In2 &In4 Stop
Ven= Low In1 & In3 = X In2 & In4 = X
Stop
3.8 Motor Servo
Motor Servo terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, sebuah potensiometer, sebuah output shaft dan sebuah rangkaian kontrol elektronik. Biasanya, motor servo berbentuk kotak segi empat dengan sebuah output shaft motor dan konektor dengan 3 kabel yaitu power, kontrol dan ground.
Gear motor servo ada yang terbuat dari plastik, metal atau titanium.
Didalam motor servo terdapat potensiometer yang digunakan sebagai sensor posisi. Potensiometer tersebut dihubungkan dengan output shaft untuk mengetahui posisi aktual shaft.
Ketika motor dc berputar, maka output shaft juga berputar dan sekaligus memutar potensiometer. Rangkaian kontrol kemudian dapat membaca kondisi potensiometer tersebut untuk mengetahui posisi aktual shaft. Jika posisinya sesuai dengan yang diinginkan, maka motor DC akan berhenti. Sudut operasi motor servo (Operating Angle) bervariasi tergantung jenis motor servo.
BAB IV
PERANCANGAN SISTEM
4.1 Perancangan Rangkaian
Rangkaian sistem robot pemadam api AND robo terdiri dari 4 unit rangkaian yang bekerja dalam satu sistem, supply yang digunakan untuk semua unit rangkaian di dapat dari baterai sebanyak 4 sampai 6 buah dengan kapasitas masing – masing 1,2V/2700mA. Untuk bagian proccesor terdapat rangkaian minimum sistem yang telah dirangkai khusus untuk chip IC Mikrokontroler Atmega 8535L, sedangkan untuk motor digunakan rangkaian driver motor L298, dan rangkaian switching kipas digunakan transistor dan relay. Untuk rangkaian sensor garis digunakan komparator untuk pembanding.
Sedangkan untuk pembacaan kondisi lapangan digunakan 5 jenis sensor yang terdiri dari sensor jarak infrared, sensor jarak ultrasonik, sensor api, sensor
proximity, sensor arah dan untuk scanning api/lilin digunakan 1 buah motor servo
sebagai penggerak utama. Penggunaan rangkaian dalam sistem ini akan dijelaskan perblok menurut fungsinya.
4.1.1 Rangkaian Power supply
Rangkaian power supply yang penulis gunakan dalam pembuatan proyek menggunakan baterai dengan kapasitas tiap baterai adalah 1,2 V/ 2700mA.
Untuk supply minimum sistem dan sebagian sensor digunakan 6 buah baterai yang dipasang secara seri, dan untuk menghasilkan tegangan keluaran 5 Volt digunakan regulator yang didapat dari rangkaian menggunakan IC 7805.
Sedangkan supply untuk motor DC sebagai penggerak utama dan driver sensor UVTron digunakan 12 buah baterai yang masing-masing mempunyai kapasitas 1,2 V/ 2700mA.
Gambar 4.1 Skematik Regulator
Gambar 4.2 Supply 12 Volt
4.1.2 Mikrokontroler ATMEGA 8535L
Mikrokontroler yang penulis gunakan dalam proyek ini menggunakan jenis mikrokontroler keluaran AVR yakni Atmega 8535L, Adapun I/O yang penulis gunakan pada mikrokontroler ini adalah sebagai berikut:
Input Mikrokontroler Atmega 8535L :
Sensor Jarak Ultrasonik 1 : PINA.1 Sensor Jarak Ultrasonik 2 : PINA.2 Sensor Jarak Ultrasonik 3 : PINA.3 Sensor Jarak Ultrasonik 4 : PINA.4 Sensor Jarak Ultrasonik 5 : PINA.5
Sensor Jarak Ultrasonik 6 : PINA.6 Sensor jarak Infrared 1 : PIND.0 Sensor jarak Infrared 2 : PIND.1 Sensor jarak Infrared 3 : PIND.2 Sensor jarak Infrared 4 : PIND.3 Sensor jarak Infrared 5 : PIND.4 Sensor jarak Infrared 6 : PIND.5
Sensor Arah : SDA PINC.1
SCL PINC.0
Sensor UVTron : PINC.4
Sensor Prox_Depan : PINC.7 Sensor Prox_Depan2 : PINA.7 Sensor Prox_Blkng : PINC.2 Sensor Prox_Blkng2 : PINC.3 Output Mikrokontroler Atmega 8535L :
Motor Servo : PORTB.0
Fan : PORTB.1
Driver L298 : PORTB.2
PORTB.3 PORTB.4
PORTB.5
Setiap data yang masuk kedalam Mikrokontroler, akan dieksekusi kemudian akan diproses sesuai dengan program yang telah kita rancang, berikut skematik rangkaian mikrokontroler Atmega 8535L :
Gambar 4.3 Skematik Rangkaian Atmega 8535L
4.1.3 Sensor Proximty
Sensor proximity pada proyek yang penulis gunakan ditujukan untuk sensor pembacaan garis didepan pintu dan areal penempatan lilin/api, penggunaan sensor proximity menggunakan sensor photo diode dan penambahan led (light
emiting diode) sebagai sumber cahaya. Adapun tujuan utama dari sensor ini
adalah untuk membedakan kondisi warna lapangan yakni hitam dan putih, adapun pengujian yang penulis ambil ialah nilai keluaran dari led dalam hal ini berwarna merah bright dan photo diode.
Berikut adalah rangkaian sensor proximity yang penulis gunakan dalam pembuatan proyek ini :
Gambar 4.4 Skematik Rangkaian Sensor Proximty
4.1.4 Rangkaian Pengkondisi Sinyal
Rangkaian ini berfungsi untuk membandingkan tegangan output sensor (Vsen) dengan tegangan referensi (Vref), terdapat tiga kondisi yang dihasilkan yaitu :
1. Jika Vsen > Vref output akan berlogika low 2. Jika Vsen = Vref output akan berlogika high 3. Jika Vsen < Vref output akan berlogika high
Gambar 4.5 Skematik Rangkaian Pengkondisi Sinyal
4.1.5 Sensor Jarak Menggunakan GP2D15
Sensor jarak GP2D15 mempunyai keluaran digital dengan output high dan
Gambar 4.6 Rangkaian Sensor Jarak Menggunakan GP2D15
Adapun source code untuk mengaktifkan sensor ini ialah sebagai berikut :
#include <mega8535.h> #define Sen_Jarak PORTD.1
// Declare your global variables here void main(void) { . . . while (1)
if (Sen_Jarak==1) // Mengaktifkan Sensor Jarak {
PORTB=255; // Kondisi High PORTB Berlogika 255 }
else {
PORTB=0; // Kondisi low PORTB Berlogika 0 }
}; }
4.1.6 Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax
Sensor jarak menggunakan ping paralax mempunyai keluaran digital dimana kita dapat mengatur jarak yang kita inginkan dengan mengatur program yang kita buat, berikut hubungan sensor dengan mikrokontroler.
Gambar 4.7 Rangkaian Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax
Adapun source code untuk mengaktifkan sensor ini ialah sebagai berikut:
#include <mega8535.h> #include <delay.h>
// Declare your global variables here bit ping0;
unsigned int count0; unsigned int jarak0; void trig0() { count0=0; DDRA.1=1; PORTA.1=1; delay_us(2); PORTA.1=0; DDRA.1=0; PORTA.1=1; while(PINA.1==0){}; while(PINA.1==1) { count0++; } jarak0=((count0)/24.2/5)*20; if(jarak0<=240) { ping0=1; delay_ms(5); } else { ping0=0; delay_ms(5); } } void main(void) { . .
While(1) trig0(); if (ping0==1) { PORTB=255; } else { PORTB=0; } }; } 4.1.7 Sensor Arah
Sensor Arah yang penulis gunakan mempunyai keluaran digital yang nantinya akan dieksekusi untuk menenentukan arah dan data untuk posisi dari robot. Berikut hubungan sensor dengan mikrokontroler.
Gambar 4.8 Rangkaian Sensor Arah Menggunakan CMPS03
Adapun source code untuk mengaktifkan sensor ini ialah sebagai berikut:
#include <mega8535.h> #include <stdio.h> // I2C Bus functions #asm .equ __i2c_port=0x15 .equ __sda_bit=1 .equ __scl_bit=0 #endasm #include <i2c.h>
#asm .equ __lcd_port=0x12 #endasm #include <lcd.h> unsigned char Msg1[16]; unsigned char Msg2[16];
// Declare your global variables here /* read a byte from the COMPASS */ int data; int posisi; void compass_read() { i2c_start(); i2c_write(0xC0); i2c_write(0x01); i2c_start(); i2c_write(0xC1); data=i2c_read(0); i2c_stop(); } void main(void) { i2c_init(); // LCD module initialization lcd_init(16); while (1) {
// Place your code here compass_read(); posisi=(data-128.0)*(360.0/127.0); sprintf(Msg1,"Bearing=%d ",data); sprintf(Msg2,"Deg=%3i.%u\xdf ",posisi,posisi%10); //lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);lcd_puts(Msg1); lcd_gotoxy(0,1);lcd_puts(Msg2); }; }
4.1.8 Sensor Api
Sensor api dalam perancangan sistem yang penulis gunakan ialah sebagai berikut :
Gambar 4.9 Rangkaian Sensor Api Menggunakan Uvtron
Adapun source code untuk mengaktifkan sensor ini ialah sebagai berikut:
#include <mega8535.h> #define Sen_UV PORTC.4
// Declare your global variables here void main(void)
{ . .
while (1)
if (Sen_UV==1) // Mengaktifkan Sensor UVTRON {
PORTB=255; // Kondisi High PORTB Berlogika 255 }
else {
PORTB=0; // Kondisi low PORTB Berlogika 0 }
}; }
4.1.9 Driver L298
IC L298 merupakan IC yang digunakan untuk mengontrol motor pada proyek yang penulis gunakan, Output dari IC ini difungsikan untuk mengontrol dua buah motor DC yang dapat berputar secara forward dan reverse. Berikut adalah tabel koneksi input L298N dengan output mikrokontroler :
Tabel 4.1 Tabel Kebenaran IC L298N
No PB.5 PB.4 PB.3 PB.2 Motor 1 Motor 2
1 0 0 0 0 Stop Stop
2 0 1 0 1 Forward Forward
3 1 0 1 0 Reverse Reverse
4 1 1 1 1 Fast Stop Fast Stop
Pada rangkaian ini juga terdapat resistor sense, yang berfungsi mendeteksi arus yang mengalir ke beban. Pada rangkaian ini resistor adalah 0.5 ohm, berikut adalah rumus perhitungannya :
Rsen = Vsen / I load Ket :
Rsen = Resistor Sense (Ohm) Vsen = Tegangan Sense (Volt) I load = Arus Beban
Contoh :
Dik : Vsen = 2 volt (dari datasheet) I load = 4 A
Rsen = Vsen / I load Rsen = 2 / 4
Dari perhitungan diatas apabila ingin melewatkan arus yang besar maka nilai dari resistor sense diperkecil.
Berikut adalah gambar rangkaian driver motor L298N :
Gambar 4.10 Skematik Rangkaian Driver Motor IC L298N
4.1.10 Motor DC
Motor DC yang digunakan pada robot pada proyek akhir yang penulis kerjakan menggunakan motor DC gear box12 volt/180 rpm (Revolution per
Minute).
Kecepatan dari motor dapat dihitung dengan perhitungan matematis sebagai berikut :
V = ω R
Dimana: V = kecepatan linear ( m/dtk ) ω = kecepatan sudut ( rad/s ) R = jari – jari roda / lingkaran ( m )
4.1.11 Motor Servo
Motor servo yang digunakan pada proyek ini betujuan untuk scanning UVTron dan memutar Fan.
Servo yang penulis gunakan ialah jenis Servo HSR-5995TG, gear pada servo ini terbuat dari bahan titanium. Total sudut putaran pada servo ini adalah 180º, 90 º ke arah kiri dan 90 º ke arah kanan.
Gambar 4.11 Rangkaian Motor Servo
4.1.12 Driver Fan
Untuk mengendalikan fan, digunakan transistor TIP122 dan relay 12 Volt sebagai driver. Saat robot menemukan titik api/lilin, Mikrokontroler mengirimkan logika ‘high’ ke transistor TIP122 dan kemudian mengaktifkan relay sehingga fan akan aktif.
Gambar 4.13 Driver Fan
4.2 Perancangan Mekanik
Robot yang penulis rancang ini memiliki spesifikasi fisik, yaitu :
• Panjang : 210 mm
• Lebar : 170 mm • Tinggi : 100 mm
Berikut adalah desain robot pemadam api AND robo :
4.2.1 Gambar Proyeksi
Robot ini dirancang dengan menggunakan 4 buah ban sebagai penggerak yang terbuat dari bahan acrylic, tiap sisi kiri dan kanan digerakkan dengan menggunakan motor DC gear box yang menggunakan sistem mekanik yaitu
Pada bagian depan terdapat motor servo yang berfungsi untuk melakukan
scanning ruangan dan menggerakkan kipas untuk melakukan eksekusi sesuai
program yang telah dirancang.
Berikut gambar proyeksi yang penulis telah rancang :
10 cm
17 cm 21 cm
Gambar 4.14 Tampak Isometris
10 cm
17 cm
Gambar 4.15 Tampak Depan
10 cm
21cm
17cm
21cm
Gambar 4.17 Tampak Atas
4.2.2 Perhitungan Kecepatan Robot
Pada proyek yang penulis buat, penulis menggunakan konversi belt, antara penggerak utama dengan penggerak depan.besarnya kecepatan robot dapat dihitung dengan mengetahui kecepatan roda dari ban dan kecepatan motor yang penulis gunakan.
Berikut perhitungan kecepatan robot dalam menempuh jarak 1 meter : Dik : r roda = 4.5 cm
Kecepatan Motor = 185 Rpm Dit : t dalam jarak 1 meter?
Jawab:
Keliling roda = 2 x 3.14 x r = 6.28 x 4.5 = 28.26 cm. = 0.2826 m
Jadi waktu yang ditempuh robot dalam 1 menit = K roda x Kecepatan Motor = 0.2826 x 185
Sehingga waktu untuk jarak 1 meter adalah = 1/52.28 = 1.15 detik
4.3 Perancangan Software
Adapun perancangan software pada proyek yang penulis kerjakan, penulis menggunakan bahasa pemrograman C, dikarenakan kemudahan dalam pemrograman. Bagian yang dikendalikan dari semua sistem proyek yang penulis kerjakan meliputi sensor, motor, maupun rangkaian driver dan pendukung lainnya.
Kesemua aspek mendukung satu kesatuan dari kinerja robot, untuk mengeksekusi api/lilin yang menjadi tugas utama dari robot yakni menelusuri ruangan/ labirin kemudian mencari api/lilin dan mematikannya dan kembali ke posisi awal atau home position.
4.3.1 Flowchart Pemrograman
Gambar 4.18 Flowchart Robot Menuju Ruangan 1 Dan Memadamkan Api di Ruangan 1
Gambar 4.18 diatas adalah flowchart robot saat memasuki ruang 1, dimana sebelumnya sudah dipastikan bahwa di dalam ruangan telah terdapat api/lilin. Robot akan mendeteksi keberadaan furniture untuk memastikan dimana posisi lilin, bila terdapat furniture maka telah dapat dipastikan bahwa ada lilin, sebagai contoh robot mendeteksi adanya furniture no 2, berarti api/lilin berada di lilin no2, maka robot akan segera menuju posisi tersebut dan mengesekusi api lilin, setelah itu kembali ke HOME.
START Robot Memasuki Ruang 2 Ada Furniture 4 ? Ada Furniture 5 / 6 ? Bergerak ke posisi Lilin 4 Ada Garis Putih ? Padamkan Api Lilin Api telah padam ? Bergerak ke posisi Lilin 6 Ada Garis Putih ? Padamkan Api Lilin Api telah Padam ?
Robot bergerak ke HOME
END Eksekusi Api Lilin Bergerak ke posisi Lilin 5 Ada Garis Putih ? Api telah Padam ? Ada Furniture 7 ? Bergerak ke posisi Lilin 7 Ada Garis Putih ? Padamkan Api Lilin Api telah Padam ? T Y T T T T T T T T T Y Y Y Y Y Y Y Y Y T Y
Gambar 4.19 Flowchart Robot Menuju Ruangan 2 Dan Memadamkan Api di Ruangan 2
Gambar 4.19 diatas adalah flowchart robot saat memasuki ruang 2, dimana sebelumnya sudah dipastikan bahwa di dalam ruangan telah terdapat api/lilin. Robot akan mendeteksi keberadaan furniture untuk memastikan dimana posisi lilin, bila terdapat furniture maka telah dapat dipastikan bahwa ada lilin, sebagai contoh robot mendeteksi adanya furniture no 4, berarti api/lilin berada di lilin no4,
maka robot akan segera menuju posisi tersebut dan mengesekusi api lilin, setelah itu kembali ke HOME.
START Robot Memasuki Ruang 3 Ada Furniture 8 ? Ada Furniture 9 / 10 ? Bergerak ke Posisi Lilin 8 Ada Garis Putih ? Padamkan Api Lilin Api telah padam ? Bergerak ke posisi Lilin 9 Ada Garis Putih ? Padamkan Api Lilin Api telah Padam ?
Robot bergerak ke HOME
END Eksekusi Api Lilin Bergerak ke posisi Lilin 10 Ada Garis Putih ? Api telah Padam ? Ada Furniture 11 ? Bergerak ke posisi Lilin 11 Ada Garis Putih ? Padamkan Api Lilin Api telah Padam ? T Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y T T T T T T T T T T
Gambar 4.20 Flowchart Robot Menuju Ruangan 3 Dan Memadamkan Api di Ruangan 3
Gambar 4.20 diatas adalah flowchart robot saat memasuki ruang 3, dimana sebelumnya sudah dipastikan bahwa di dalam ruangan telah terdapat api/lilin. Robot akan mendeteksi keberadaan furniture untuk memastikan dimana posisi lilin, bila terdapat furniture maka telah dapat dipastikan bahwa ada lilin, sebagai
contoh robot mendeteksi adanya furniture no 8, berarti api/lilin berada di lilin no8, maka robot akan segera menuju posisi tersebut dan mengesekusi api lilin, setelah itu kembali ke HOME.
Gambar 4.21 Flowchart Robot Menuju Ruangan 4 Dan Memadamkan Api di Ruangan 4
Gambar 4.21 diatas adalah flowchart robot saat memasuki ruang 4, dimana sebelumnya sudah dipastikan bahwa di dalam ruangan telah terdapat api/lilin. Robot akan mendeteksi keberadaan satu-satunya furniture yang ada diruang 4, kemudian bergerak menuju posisi lilin berada, mengeksekusinya, kemudian kembali ke HOME.
4.3.2 Listing Program Kendali Motor DC //======================================================= // KENDALI MOTOR DC //======================================================= void maju() { PORTB=0b00101000; } void mundur() { PORTB=0b00010100; } void stop() { PORTB=0b00000000; } While(1) { maju(); delay_ms(2000); stop(); delay_ms(2000); mundur(); delay_ms(2000); }
Dari potongan program diatas dapat terlihat bahwa robot akan maju selama 2 detik, berhenti selama 2 detik, dan mundur selama 2 detik, kemudian begitu seterusnya.
4.3.3 Listing Program Baca Sensor Infra Red
//============================================== // KENDALI KESTABILAN POSISI ROBOT
// MENGGUNAKAN SENSOR INFRA RED
//============================================== void go_center_IR()
{
if(PIND.2) belok_kiri(); if(PIND.3) belok_kanan(); if(PIND.2 && PIND.3) maju(); if(!PIND.2 && !PIND.3) maju(); }
void go_right_IR() {
if(PIND.2) belok_kiri(); if(!PIND.2) belok_kanan(); } void go_left_IR() { if(PIND.3) belok_kanan(); if(!PIND.3) belok_kiri(); } While(1) { go_center_IR(); delay_ms(2000); go_right_IR(); delay_ms(2000); go_left_IR(); delay_ms(2000); }
Dari potongan program diatas dapat terlihat bahwa robot akan maju menghindari dinding selama 2 detik, mengitari dinding sebelah kanan selama 2 detik, dan mengitari dinding sebelah kiri selama 2 detik, kemudian begitu seterusnya.
4.3.4 Listing Program Kendali Motor Servo //=========================
//KENDALI MOTOR SERVO
//========================= unsigned int i; void servo_center() { i=0; while(i<10) {
PORTB.0=1; delay_us(1500);PORTB.0=0; delay_us(18500);i++;} }
While(1) {
Servo_center(); }
Dari potongan program diatas dapat terlihat bahwa motor servo akan bergerak ke posisi tengah dan akan tetap mempertahankan posisi tersebut.
4.3.5 Listing Program Pemadaman Api //====================================== // KENDALI SENSOR UVTRON
//====================================== #define UVTRON PINC.4
void turn_off_fire() { while(UVTRON) { KIPAS=0; } while(!UVTRON) { KIPAS=1; } } While(1) { turn_off_fire(); }
Dari potongan program diatas dapat dilihat bahwa kipas akan off saat sensor tidak mendeteksi api dan kipas akan on saat sensor mendeteksi adanya api.
BAB V
PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
5.1 PENGUKURAN
Pengukuran mempunyai tujuan untuk mengetahui kinerja dari suatu sistem yang telah dirancang apakah telah sesuai dengan spesifikasi atau tidak. Adapun alat yang penulis gunakan dalam pengukuran proyek ini ialah dengan menggunakan multimeter, oscilloscope, mistar dan stopwatch. Multimeter digunakan untuk mengukur besarnya tegangan(V), arus(A), nilai resistansi(Ω) dari rangkaian yang telah dirancang, sedangkan oscilloscope digunakan untuk mengetahui input dan output dari sensor jarak ping parallax dan sensor arah, mistar digunakan untuk mengukur berapa jauh jarak sensor jarak yang diinginkan, sedangkan stopwatch digunakan untuk menghitung kecepatan robot dalam mematikan api/lilin.
5.1.1 Pengukuran Tegangan Masukan dan Keluaran Power Supply
Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Input dan Output Rangkaian Power Supply
No Test Point Tegangan (VDC) Keterangan
1 1 7.95 Input
2 2 5.23 Output
3 3 14 Input
Untuk nilai persentasi error dari keluaran power supply adalah sebagai berikut :
Pada Titik 2 :
% error = ( |nilai pengukuran – nilai teori | / nilai teori ) *100% = ( |5.23-5|/ 5 ) * 100%
= (|0.23|/ 5 ) * 100% = 0.046 * 100% = 4.6%
Pada titik ini merupakan sumber tegangan untuk minimum system
microcontroler, sensor jarak GP2D15, sensor jarak ping parallax, sensor arah,
sensor proximity, driver L298, switching fan dan motor servo .
Pada Titik 3
Pada titik ini merupakan sumber tegangan untuk motor DC 12 V, driver motor L298 dan sensor UVTron.
5.1.2 Pengukuran Sensor Jarak GP2D15 dan Keluarannya
Gambar 5.2 Pengukuran Output Sensor Jarak GP2D15
Tabel 5.2 Hasil Pengukuran Output Sensor Jarak GP2D15
Jarak (cm) Tegangan Output (VDC) Kondisi Logika
5 4.7 High 10 4.7 High 15 4.7 High 20 4.7 High 25 0.4 Low 30 0.4 Low 35 0.4 Low 40 0.4 Low 45 0.4 Low 50 0.4 Low
Pengukuran keluaran dari sensor jarak GP2D15 dilakukan pada titik bernomor 4.
5.1.3 Pengukuran Sensor Jarak Ping Parallax dan Keluarannya
Tabel 5.3 Hasil Pengukuran Sensor Ping
Jarak yang diukur Bentuk sinyal
∆t
5 400 us
8 560 us
10 720 us
20 1.200 ms
25 1.480 ms
30 1.680 ms
Pengukuran keluaran dari sensor jarak Ping Parallax dilakukan pada titik bernomor 5.
5.1.4 Pengukuran Sensor Arah dan Keluarannya
Dalam pegukuran keluaran sensor ini digunakan sebuah osioloskop dan sebuah kompas biasa. Pengukuran dilakukan pada titik 1 jalur SCL dan titik 2 jalur SDA dengan menggunakan osiloskop. Semakin jauh CMPS03 diputar posisi
dari arah utara ke utara lagi dengan perputaran searah arah jarum jam maka nilai bit semakin besar dengan rentang bit dari 0-255 desimal.
Gambar 5. 4 Pengukuran sensor CMPS03 Tabel 5.4 Hasil Pengujian Sensor Arah CMPS03
Arah Drajat pada Kompas Biasa Tampilan pada LCD
Utara 0 Utara
0 °
Timur Laut 45 Timur Laut
45 ° Timur 90 Timur 90 ° Tenggara 135 Tenggara 135 ° Selatan 180 Selatan 180 °
Barat Daya 225 Barat Daya
225 °
Barat 270 Barat
270 °
Barat Laut 315 Barat Laut
315 °
5.1.5 Pengukuran Sensor Api dan Keluarannya
Tabel 5.5 Hasil Pengukuran Output Sensor Api (UVTron)
Kondisi Input Tegangan Output (VDC) Kondisi Logika
Ada Api/Lilin 4.69 High
Tidak Ada Api/Lilin 0.047 Low
Pengukuran keluaran dari sensor api dilakukan pada titik bernomor 8.
5.1.6 Pengukuran Sensor Photodiode dan keluarannya
Gambar 5.6 Pengukuran Output Sensor Photodiode Tabel 5.6 Hasil Pengukuran Output Sensor Photodiode
Warna Tegangan Keluaran (VDC)
Hitam 4.22
Putih 1.20
5.1.7 Pengukuran Pada Pengkondisi Sinyal ( IC LM339)
Pengujian rangkaian Signal Conditioning dilakukan dengan cara mengukur tegangan pada pin 4 (VCC), pin 3 (VRef), pin 2 (Vin) dan pin 1 (Vout). Berikut adalah hasil pengujian :
VCC = 4,98 Vdc. VRef = 3,27 Vdc. Vin = 2,53 Vdc Vout = 3,53Vdc.
5.1.8 Pengukuran pada Driver Motor ( IC L298 )
Gambar 5.7 Pengukuran Output pada IC L298
Pengukuran output motor dilakukan pada titik bernomor 13 (probe positif) dan titik bernomor 14 (probe negatif).
Pada IC L298N didapat hasil pengukuran sebagai berikut:
Tabel 5.7 Hasil Pengukuran Keluaran dari IC L298N
Input (Volt) Output (Volt)
4.9 14.27
5.2 PENGUJIAN
Pengujian dilakukan untuk mengetahui kinerja dari sebuah rangkaian yang telah kita gunakan, adapun proses dari pengujian yang penulis kerjakan, penulis menguji berdasarkan blok-blok sistem yang terdapat pada proyek yang penulis telah rancang. Diantaranya rangkaian power supply, minimum sistem Mikrokontroller Atmega 8535L, sensor proximity, sensor jarak GP2D15, sensor jarak ping parallax, sensor arah, sensor api UVTron, driver motor L298, motor servo dan fan.
5.2.1 Pengujian Rangkaian Regulator Power Supply
Pengujian ini dilakukan dengan memberikan tegangan input pada IC regulator 7805, kemudian output keluaran dari IC regulator 7805 adalah 5 Volt, perlu diketahui bahwa tegangan input IC ini mempunyai batasan maksimal dan minimal yang dapat dilihat pada datasheet IC regulator 7805.
5.2.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler
Pengujian rangkaian mikrokontroler dapat dilakukan dengan mengkombinasikan rangkaian minimum sistem dengan program, sebagai contoh melakukan pengujian dengan membuat sebuah program untuk mengaktifkan port yang ada di mikrokontroler. Berikut listing program untuk mengaktifkan port di mikrokontroler dengan menggunakan pemrograman bahasa C.
#include <mega8535.h>
// Declare your global variables here void main(void) { . . . while (1)
PORTA=255; // Kondisi High PORTA Berlogika 255 PORTB=255; // Kondisi High PORTB Berlogika 255 PORTC=255; // Kondisi High PORTC Berlogika 255 PORTD=255; // Kondisi High PORTD Berlogika 255
}; }
Hasil dari program yang telah di download di Mikrokontroler Atmega 8535L ialah sebagai berikut :
Tabel 5.8 Hasil Pengujian Output Mikrokontroler No Port Kondisi 1 Port A High 2 Port B High 3 Port C High 4 Port D High
5.2.3 Pengujian Rangkaian Signal Conditioning (LM 339)
Pengujian rangkaian Signal Conditioning dilakukan dengan cara mengukur tegangan pada pin 4 (VCC), pin 3 (VRef), pin 2 (Vin) dan pin 1 (Vout). Berikut adalah hasil pengujian :
VCC = 4,91 Vdc. Vin = 2,42 Vdc. VRef = 3,15 Vdc. Vout = 3,37 Vdc.
5.2.4 Pengujian Sensor Jarak Menggunakan GP2D15
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui berapa besar jarak pembacaan dari sensor jarak GPD215 terhadap objek, Pengukuran yang dilakukan yaitu membandingkan jarak yang diukur sensor dengan menggunakan mistar. Adapun hasil pengujian yang dilihat pada table 5.1.2.
5.2.5 Pengujian Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui berapa besar jarak pembacaan dari sensor jarak ping parallax terhadap objek yang kemudian ditampilkan di LCD.
5.2.6 Pengujian Sensor Arah
Pengujian dilakukan dengan cara melakukan pengambilan data dari CMPS03 yang kemudian ditampilkan pada LED dan LCD yang terhubung pada port Mikrokontroler.
Adapun data pengujian dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 5.9 Hasil Pengujian Sensor CMPS03
Arah Drajat pada Kompas Biasa Tampilan pada LCD
Utara 0 Utara
0 °
Timur Laut 45 Timur Laut
45 ° Timur 90 Timur 90 ° Tenggara 135 Tenggara 135 ° Selatan 180 Selatan 180 °
Barat Daya 225 Barat Daya
225 °
Barat 270 Barat
270 °
Barat Laut 315 Barat Laut
315 °
5.2.7 Pengujian Sensor Api
Pengujian sensor api UVTron dilakukan dengan cara memberikan tegangan sumber sebesar 12Volt, nilai tegangan ini dapat dilihat pada datasheet sensor api UVTron berupa batasan input maksimal dan minimalnya dan kemudian melakukan pengujian terhadap output, dengan memberikan cahaya yang dihasilkan dari api/lilin. Adapun hasil pengujian yang dilakukan terdapat pada tabel berikut :
Tabel 5.10 Hasil Pengujian Sensor Api UVTron
Kondisi Input Tegangan Output (VDC) Kondisi Logika
Ada Api/Lilin 4.69 High
Tidak Ada Api/Lilin 0.047 Low
5.2.8 Pengujian Driver L298
Pengujian driver motor L298 dapat dilakukan dengan cara memberikan tegangan high (5 Volt) terhadap enable pin yang terdapat pada IC ini. Kemudian melakukan pengaturan bit yang dapat dilakukan pada bit 1 sampai bit 4 ( pengaturan bit dapat dilihat pada tabel 4.1 ).
5.2.9 Pengujian Motor Servo
Pengujian motor servo dapat dilakukan dengan cara membuat program servo, dimana didalam program tersebut terdapat pulsa yang dihasilkan untuk menggerakkan motor servo.
Berikut salah satu program untuk mengaktifkan motor servo.
//========================= //KENDALI MOTOR SERVO
//========================= unsigned int i; void servo_center() { i=0; while(i<10) {
PORTB.0=1; delay_us(1500);PORTB.0=0; delay_us(18500);i++;} }
While(1) {
Servo_center(); }
5.2.10 Pengujian Driver Fan
Pengujian rangkaian driver fan dapat dilakukan dengan cara membuat program untuk mengaktifkan fan, dimana didalam program tersebut terdapat perintah untuk membuat kondisi high ataupun low tergantung kondisi input dari sensor UVTron.
5.3 ANALISA SISTEM 5.3.1 Power Supply
Dari data hasil pengukuran didapat bahwa pada saat input sebesar 7.2 VDC maka output dari regulator LM7805 adalah 5.23 VDC, dimana idealnya adalah 5 VDC, hal ini terjadi disebabkan setiap komponen mempunyai % toleransi yangberbeda, akan tetapi tegangan keluaran sebesar 5.23 VDC tidak berefek buruk pada sistem.
5.3.2 Sensor Proximity
Berdasarkan hasil pengukuran dan pengujian yang telah penulis lakukan didapat bahwa nilai output tegangan sensor yang dihasilkan berbeda. Semua faktor mempengaruhi kinerja dan kepekaan dari sensor proximity, yang menyebabkan nilai tegangan output ini berbeda ialah sebagai berikut :
• Intesitas Cahaya • Faktor Warna
5.3.3 IC LM339
LM 339 adalah salah satu IC Comparator, yang membandingkan tegangan
input dengan tegangan referensi. Dalam robot ini, tegangan input berasal dari output fotodioda, sedangkan tegangan referensi di-fix-kan dengan menggunakan
potensiometer (pembagi tegangan). Output dari IC Comparator ini akan high bila tegangan input sama dengan tegangan referensi ataupun bila tegangan input lebih besar dari tegangan referensi.
5.3.4 Sensor Jarak Menggunakan GP2D15
Sensor jarak GP2D15 merupakan sensor jarak yang mempunyai keluaran
digital, jarak terjauh yang dapat dideteksi oleh sensor ini ialah 24 cm,
pemrograman untuk mengaktifkan sensor ini cukup mudah dengan memberikan
input logika high maupun low pada program. Sensor ini mempunyai kelemahan
yakni jika dihadapkan dengan cermin, hal ini menyebabkan error pada pembacaan sensor.
5.3.5 Sensor Jarak Menggunakan Ping Parallax
Sensor jarak ping parallax mempunyai keluaran jarak yang dapat diatur dengan program yang dirancang, sensor ini mepunyai beberapa kelemahan yakni jika dihadapkan dengan objek yang permukaannya tidak beraturan, bersudut atau sering disebut dengan sound damper dan berpori seperti busa.
5.3.6 Sensor Arah
Sensor arah CMPS03 yang penulis gunakan mempunyai data yang diambil dari jalur I2C, data yang diambil dari sensor arah ini hampir sama dengan kompas biasa.
Untuk mendapatkan pengukuran yang baik posisi sensor harus berada tegak lurus terhadap bumi dan sensor tidak didalam atau didekat berbahan dari logam.
5.3.7 Sensor Api
Sensor api Uvtron merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi api/lilin, sensor ini dapat mendeteksi api sampai dengan ± 5 meter. Keluaran output dari sensor ini ialah digital. Sensor ini sangat peka dengan beberapa faktor, yang membuat ketidakpresisian pembacaan sensor, diantaranya :
• Tubuh Manusia seperti tangan dll. • Cahaya matahari yang terlalu panas
5.3.8 Driver L298
Driver L298 ini mempunyai fungsi untuk mengatur pergerakan 2 buah motor untuk setiap IC, driver yang penulis gunakan tidak menggunakan enable
pin yang berfungsi untuk menghasilkan PWM (Pulse Width Modulation).
Pengaktifan dari driver ini dapat dilihat pada table 4.1.
5.3.9 Motor Servo
Teknik pengendalian motor servo adalah dengan memberikan pulsa PWM dengan Up-Time sebesar 0.7 ms sampai dengan 2.3 ms, yang akan menggerakkan motor servo ke sudut tertentu sesuai dengan pulsa yang diberikan ke kabel kontrol motor.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa data diatas dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya: 1. Keluaran dari Power Supply yang digunakan dapat dikatakan stabil, yaitu
sebesar 5.23 VDC (4.6 % error) untuk keluaran IC 7805.
2. Penggunaan sensor arah untuk pengaturan Home Position dan sistem navigasi robot sangat bagus hasilnya jika dibandingkan dengan memakai delay waktu.
3. Pengkombinasian sensor jarak infrared dengan ultrasonik sangat baik untuk mengatasi gangguan atau halangan yang semakin komplit di lapangan.
4. Penggunaan sensor line track yang lebih dari satu dan sistem pembacaannya yang diulang beberapa kali sangat baik untuk mendeteksi garis putih dan bukan bercak, kotoran atau debu.
5. Robot Cerdas Pemadam Api AND Robo yang dibuat telah mencapai target, yaitu mencari dan memadamkan sumber api di 4 ruangan dalam rentang waktu 1.5 menit.
6.2 Saran
Untuk sistem yang lebih baik kedepannya perlu ditambahkan beberapa hal diantaranya :
1. Penambahan LCD untuk mengetahui kondisi robot saat melakukan eksekusi perintah yang sedang berlangsung.
2. Pembaharuan sistem mekanik yang simple dan memastikan bahwa kinerja motor yang digunakan dapat disesuaikan dengan beban yang digunakan.
3. Algoritma pemrograman yang dapat mengkondisikan robot dapat mengeksekusi lapangan dengan cerdas, sesuai dengan tema yakni Kontes Robot Cerdas Indonesia.
4. Pelakuan sensor api(UVTron) harus diperhatikan, dengan cara disimpan pada suhu kamar (±25ºc) agar kepekaan sensor tetap terjaga.
1. http//:www.hendawan.wordpress.com 2. http//:www.digilib.polibatam.ac.id 3. http//:www.alldatasheet.com 4. http//:www.learning.polibatam.ac.id 5. http//:www.innovativeelectronics.com 6. http//:www.digiware.com
7. Budiharto, Widodo. 2006. Membuat Robot Cerdas. Jakarta : Elex Media Komputindo
