IMPELEMENTASI ROBOT MENGGUNAKAN KONTROL SMARTPHONE ANDROID DENGAN SISTEM KOMUNIKASI WI-FI BERBASIS NODEMCU ESP8266 SKRIPSI

(1)

IMPELEMENTASI ROBOT MENGGUNAKAN KONTROL SMARTPHONE ANDROID DENGAN SISTEM KOMUNIKASI WI-FI BERBASIS NODEMCU

ESP8266

SKRIPSI

Diajukan Oleh : AHMAD WAHYUDI

170821051

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

(2)

ESP8266

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

AHMAD WAHYUDI 170821051

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

(3)

PENGESAHAN SKRIPSI

(4)

PERNYATAAN

ESP8266

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 08 Agustus 2019

Ahmad Wahyudi 170821051

(5)

ESP8266

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah alat Impelementasi Robot Menggunakan Kontrol Smartphone Android dengan Sistem komunikasi WI-FI Berbasis NodeMCU ESP8266. Sistem robot ini menggunakan mikrokontroller NodeMCU ESP8266 yang dimana NodeMCU ESP8266 ini berfungsi sebagai pengolah data, dan juga penerima jaringan WI-FI yang dipancarkan oleh sebuah sistem jaringan WI-FI. Sistem robot ini menggunakan sistem pengontrolan dengan menggunakan smartphone android untuk mengontrol gerakan dari robot baik gerakan roda maupun gerakan tangan robot, robot ini menggunakan sistem komunikasi jaringan WI-FI agar sistem robot dan smarphone android dapat terkoneksi, pada sistem robot ini menggunakan 2 driver pengerak arah putaran motor DC yang dimana driver Berfungsi menggerakan arah putaran motor DC pada roda robot dan 1 driver lagi berfungsi untuk menggerakan arah putaran pada tangan robot. Pada sistem robot dilengkapi oleh sebuah kamera dengan sistem komunikasi WI-FI yang dapat terkoneksi pada leptop/PC kamera ini berfungsi untuk mengambil video dan juga mengambil foto pada saat robot dioperasikan.

Power supply pada robot ini menggunakan 3 buah baterai Li-Ion 3,7 Volt yang di rangkai secara seri agar medapat tegangan 12 volt, tegangan 12 volt baterai masuk terlebih dahulu pada rangkaian ic regulator 7805 agar mendapat tengangan output sebesar 5 volt, tegangan 5 volt inilah yang berfungsi untuk mensupply sistem robot agar dapat dioperasikan

Kata Kunci : NodeMCU ESP8266, Smartphone Android, WI-FI, Kamera

(6)

IMPLEMENTATION OF ROBOT USING ANDROID SMARTPHONE CONTROL WITH WI-FI COMMUNICATION SYSTEM BASED ON NODEMCU ESP8266

ABSTRAK

A Robot Implementation tool has been designed using Android Smartphone Control with a NodeMCU Based WI-FI communication system ESP8266. This robot system uses a NodeMCU ESP8266 microcontroller which NodeMCU ESP8266 functions as a data processor, and also a WI-FI network receiver emitted by a WI-FI network system. This robot system uses a control system using an Android smartphone to control the movements of the robot both the movement of the wheels and robot hand movements, this robot uses a WI-FI network communication system so that the robot system and android smartphone can be connected, the robot system uses 2 directional drivers DC motor rotation where the driver serves to move the direction of the DC motor rotation on the robot wheel and 1 driver again serves to move the direction of rotation on the robot's hand. The robot system is equipped with a camera with WI-FI communication system that can be connected to a leptop / PC. This camera functions to take videos and also take photos when the robot is operated. The power supply for this robot uses 3 3.7-volt Li-Ion batteries arranged in series so that the voltage is 12 volts, the battery voltage is 12 volts in advance in the IC regulator circuit 7805 to get an output voltage of 5 volts, 5 volts voltage this is what serves to supply the robot system to be operated

Kata Kunci : NodeMCU ESP8266, Smartphone Android, WI-FI, Camera

(7)

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirabbil’alamiin, puji dan syukur kepada Allah SWT, atas segala nikmat, karunia, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Impelementasi Robot Menggunakan Kontrol Smartphone Android dengan Sistem komunikasi WI-FI Berbasis NodeMCU ESP8266”.

Shalawat dan salam kepada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW, semoga kita mendapatkan syafa’atnya dikemudian hari kelak. Aamiin.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa hormat maupun ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini yaitu kepada :

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai ketua Departemen Fisika FMIPA USU 3. Bapak Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc dan Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc sebagai

pembimbing yang telah berkontribusi membantu penulis dalam memberikan ide, saran, kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini

4. Dosen-dosen di Departemen Fisika yang telah memberikan ilmu selama penulis mengenyam perkuliahan.

5. Seluruh Staf Pegawai departemen Fisika FMIPA USU yang telah memberikan saran dan masukkan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

6. Ayah dan mamak serta keluarga tercinta yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moril dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini.

7. Teman-teman di Laboratorium Terpadu Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan support, motivasi, waktu dan tenaga dalam menyelesaikan Skripsi ini.

8. Teman – teman yang berperan penting dalam memberikan masukan dan saran untuk penulis dalam penyelesaian skripsi yang baik.

9. Serta pihak-pihak lain yang telah ikut serta membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

(8)

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca.Semoga hasil skripsi ini menjadi Ibadah bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca. Aamiin Ya Rabbal’alamin.

Medan, 04 Agustus 2019

Ahmad Wahyudi

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR LAMPIRAN x

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 2

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitian 2

1.5. ManfaatPenelitian 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1. Robot 4

2.1.1. Sejarah Robot 4

2.1.2. Bagian-Bagian Robot 5

2.1.3 Karakteristik Robot 6

2.1.4. Desain Robot 6

2.1.5. Peran Robot Bagi Kehidupan Manusia 6

2.2. Mikrokontroller 7

2.3. NodeMCU ESP8266 9

2.4. WI-FI 11

2.4.1. Prinsip Kerja WI-FI 11

2.4.2. Fungsi WI-FI 12

2.4.3. Manfaat WI-FI 12

2.4.4. Protokol Hypertext Transfer Protokol (HTTP) 13

2.5. Komunikasi Mobile 14

2.5.1 Sejarah Komunikasi Mobile 15

2.5.2 Android 16

2.6. Driver L298N 17

2.7. Baterai Li-Ion (Lithium-Ion) 18

2.7.1 Bagian Utama Pada Lithium Ion Battery Lithium Ion 19

(10)

2.7.1 Prinsip Kerja Battery Lithium 20

2.8. Regulator 21

2.9. Motor DC 25

2.9.1 Prinsip Kerja Motor DC 26

BAB 3 PERANCANGAN ALAT 28

3.1. Diagram Blok Sistem Robot 28

3.1.1. Prinsip Kerja Sistem Robot 28

3.2. Rangkaian NodeMCU ESP8266 29

3.3. Rangkaian Penstabil Tegangan (Regulator) 30

3.4. Rangkaian Driver L298N dan Motor DC Roda 31

3.5. Rangkaian Driver L298N dan Motor DC Tangan 32

3.6. Rangkaian Keseluruhan Sistem 32

3.7. Flowchart Sistem Gerak Roda Robot 35

3.7.1 Algoritma Flowchart 36

3.7. Flowchart Sistem Gerak Tangan Robot 37

3.7.1 Algoritma Flowchart 38

BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN 39

4.1. Pengujian Rangkaian Regulator 39

4.2. Pengujian Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 39

4.3. Pengujian Koneksi WI-FI NodeMCU ESP8266 ke Android 40 4.4. Pengujian Gerakan Robot dengan Aplikasi NodeMCU_Car 41 4.5. Pengujian Kamera pada Robot Menggunakan Aplikasi XiaomiYI 42 4.6. Pemograman Pada Sistem Kontrol Gerak Robot 44

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 50

5.1. Kesimpulan 50

5.2. Saran 50

DAFTAR PUSTAKA 51

(11)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar Judul Halaman 1. NodeMCU ESP8266 9 2. Konfigurasi NodeMCU ESP8266 10 3. Smartphone Android 17 4. Driver L298N 17 5. Driver L298N 18 6. Baterai Li-Ion 19 7. Prinsip Kerja Baterai Li-Ion 21 8. Zener Regulator 22 9. Regulator Zener Follower 23 10. Basic OP-Amp Series Regulator 24 11. IC Regulator 7805 25 12. Simbol Motor DC 25 13. Motor DC Robot 26 14. Diagram Blok Sistem 28 15. Rangkaian NodeMCU ESP8266 29 16. Rangkaian Regulator 30 17. Rangkaian Driver L298N 1 dan Motor DC 31 18. Rangkaian Driver L298N 2 dan Motor DC 32 19. Rangkaian Keseluruhan Sistem 33 20. Flowchart Sistem Roda 35 21. Flowchart Sistem Tangan 37 22. Koneksi Jaringan WI-FI ke NodeMCU ESP8266 41 23. Aplikasi NodeMCU_Car 41 24. Pengujian Kamera pada Robot 42 25. Aplikasi Xiaomi_YI Master pada Leptop 43 26. Hasil Rekaman Kamera pada Robot 43

(12)

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Judul Halaman 1. Pengujian Rangkaian IC Regulator 7805 39 2. Pengujian Pin NodeMCU SP8266. 39 3. Pengujian Gerak Robot 42

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Rangkaian Lengkap Lampiran 2. Program Lengkap Lampiran 3. Gambar Pengujian Alat

Lampiran 4. Datasheet NodeMCU ESP8266

(14)

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Saat ini perkembangan teknologi dapat dikategorikan sangat pesat. Berbagai macam teknologi lahir dan tercipta untuk membantu kehidupan manusia. Seperti contoh yaitu sebuah smartphone yang merupakan sebuah handphone yang memiliki fitur canggih yang dapat membantu kegiatan manusia. Sebagai contoh lain perkembangan teknologi yaitu sebuah teknologi robot yang saat ini banyak digunakan manusia pada kehidupan sehari-hari. Robot merupakan sebuah alat yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dahulu.

Alat-alat tersebut selalu dikembangkan dari pihak sekolah, mahasiswa, pemerintah, para ilmuan dan perusahaan-perusahaan teknologi. Teknologi robot adalah salah satu penemuan manusia yang paling maju pada abad 21. Robot merupakan alat bantu yang dapat digunakan manusia untuk keperluan memudahkan kerja manusia dan bahkan menggantikan peran manusia dalam melakukan sesuatu yang beresiko terhadap keamanan maupun keselamatan manusia.

Berbagai robot telah dikembangkan dan dibuat untuk memenuhi keinginan manusia. Cepatnya perkembangan dalam pembuatan robot membuat para mahasiswa ingin mempelajari dan mengembangkan ilmunya mengenai pengetahuan robot, mulai dari prototype sampai system yang sebenarnya. Untuk memenuhi keinginan perkembangan zaman saat ini dibuatlah suatu penelitian dengan judul “Impelementasi Robot Menggunakan Kontrol Smartphone Android dengan Sistem komunikasi WI-FI Berbasis NodeMCU ESP8266” yang dimana gerakan dari robot ini dapat dikendalikan dengan menggunakan smartphone android yang dimana smartphone android sudah menjadi sebuah barang yang sangat pamiliar dikalangan masyarakat. Robot ini menggunakan sistem komunikasi WI-FI yang dipancarkan oleh sebuah sumber jaringan WI-FI lokal agar smartphone android dan sistem robot dapat terkoneksi. robot ini juga dilengkapi oleh sebuah kamera dengan system komunikasi jaringan WI-FI yang dapat terkoneksi ke leptop atau PC, yang dimana kamera pada robot berfungsi untuk merekan video dan memfoto dan hasil rekaman video dan foto tersebut dapat dilihat pada leptop atau PC. Impelementasi Robot Menggunakan Kontrol Smartphone Android dengan Sistem

(15)

komunikasi WI-FI Berbasis NodeMCU ESP8266 ini diharapkan dapat menjadi salah satu teknologi tepat guna yang dapat membantu kinerja manusia dalam kehidupan sehari-hari.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang diteliti dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

1. Bagaimana mengimplementasikan sistem kontrol menggunakan Smartphone Android sebagai pengontrol pada sistem pergerakan robot .

2. Bagaimana mengimplementasikan mikrokontroller NodeMCU ESP8266 sebagai pengontrol pada sistem elektronika robot.

3. Bagaimana mengimplementasikan system komunikasi WI-FI sebagai media komunikasi antara Smartphone Android dan sistem elektronika robot.

1.3 Batasan Masalah

Penelitian yang dilakukan dibatasi pada ruang lingkup yang lebih rinci agar sesuai dengan topik penelitian. Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Rangakaian mikrokontroller yang di gunakan adalah mikrokontroller Node MCU ESP8266.

2. Sistem berbasis mikrokontroller NodeMCU ESP8266 yang bertugas mengatur seluruh kegiatan sistem yang dirakit.

3. Jaringan WI-FI berfungsi sebagai media komunikasi antara sistem robot dengan sistem pengendali gerakan robot.

4. Smartphone Android digunakan sebagai pengontrol gerakan robot.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dalam penelitian ini adalah :

1. Memanfaatkan Smartphone Android sebagai sistem pengendali gerakan robot.

2. Mengaplikasikan Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 sebagai pusat kontrol dalam sistem elektronika.

3. Mengaplikasikan jaringan WI-FI sebagai media komunikasi antara Android dengan sistem elektronika robot.

(16)

1.5 Manfaat Penelitian

Impelementasi Robot Menggunakan Kontrol Smartphone Android dengan Sistem komunikasi WI-FI Berbasis NodeMCU ESP8266 ini diharapkan dapat memberikan solusi untuk :

1. Melatih kemampuan mahasiswa untuk membuat suatu teknologi yang dapat diapilikasikan dalam kehidupan terkhususnya dalam bidang robot

2. Dengan perancangan alat ini diharapkan dapat membantu dan memudahkan pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari.

(17)

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Robot

Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik. Ada yang menggunakan pengawasan dan control manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Robot klasik sudah ada sejak zaman yunani kuno. Hingga kini robot terus dikembangkan sehingga keberadaanya sangat membantu manusia dalam mengerjakan pekerjaan rutin dan berat, atau bahkan sebagai penghibur. Secara umum robot dapat didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang mampu melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia.

Kata robot sendiri diperkenalkan ke public oleh Karel Capek pada saat memainkan RUR (Rossum’s Universal Robots). Namun awal munculnya robot dapat diketahui dari bangsa Yunani kuno yang membuat patung yang dapat dipindah-pindahkan. Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas-tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah dimasukkan terlebih dulu.

2.1.1 Sejarah Robot

Sejarah robot bermula pada tahun 1938 ketika sistem otomatis dibuat oleh Jacques de Vaucanson, yang membuat bebek mekanik yang dapat memakan dan mencincang biji- bijian membuka dan menutup sayapnya. Pada tahun 1796, Hisashine Tanaga di Jepang membuat mainan mekanik yang dapat menghidangkan teh dan menulis huruf kanji. Nikola Tesla mendemonstrasikan perahu bot yang dapat dikontrol dengan radio pada tahun 1926.

Tahun 1928, Makoto Nishimura seorang ahli biologi membuat robot pertama di Jepang yang bernama Gakutensoku. Robot ini dibuat di jepang dengan menggunakan teknologi barat dan diselesaikan pada tahun 1929 di Osaka,Gakutensoku bisa merubah ekspresi wajah dan mengerakkan kepala serta tangannya dengan menggunakan mekanisme tekanan udara.Robot ini memiliki panah sinyal berbentuk pena di tangan kanan dan lampu Robot adalah rangkaian peralatan mekanika dan elektronika yang di rangkai bersama-sama yang bekerja dan beroperasi sesuai dengan instruksi atau program. Robot yang selama ini kita

(18)

kenal adalah sebuah mesin berbentuk manusia yang dapat berbicara dan berjalan layaknya manusia. Robot tersebut adalah salah satu jenis robot berdasarkan bentuknya yaitu kategori Android. Robot jenis ini berbentuk seperti kendaraan yang dilengkapi dengan roda dan bergerak seperti sebuah mobil. Humanoids, robot direkayasa untuk meniru bentuk manusia dan fungsi, telah menjadi semakin mampu dalam beberapa tahun terakhir. Misalnya, Albert Hubo, dari Korea Advanced Institut Sains dan Teknologi (KAIST), mampu berjalan, berjabat tangan, pegang benda, dan berbicara dengan ekspresi wajah realistis. The Kawada HRP2 humanoid dapat melakukan rumit tarian tradisional Jepang. Semua robot ini mempertunjukan dan bagaimanapun telah melakukan gerakan koreografi yang direncanakan yang memiliki program yang cermat sesuai dengan gerakan tangan

2.1.2 Bagian-Bagian Robot

Bentuk robot bermacam-macam, ada yang mirip manusia, ada yang menirukan bentuk binatang, ada yang beroda, ada yang berkaki, dan lain-lain. Sekalipun bentuk robot bermacam-macam, namun bagian-bagian robot pada dasarnya sama, yaitu secara umum terdiri dari 3 bagian.

1. Bagian mekanis

Bagian ini merupakan penyangga struktur robot (seperti tulang pada tubuh manusia) dan akuator (seperti kaki dan tangan).

2. Bagian elektronis

Bagian ini merupakan bagian terbesar dari robot. Termasuk didalamnya adalah suplai daya listrik (seperti jantung), sensor (seperti pancaindra) dan driver akuator (seperti otot).

3. Bagian Kontrol

Bagian ini merupakan pengendali semua bagian (seperti otak).

Beberapa penerapan robot saat ini antara lain:

1. Merakit dan mengelas kerangka mobil di industri manufaktur.

2. Pencari dan pemadam sumber api.

3. Pelayan toko.

(19)

4. Robot Line Follower.

5. Robot medis.

6. Robot perang.

7. Robot hewan peliharaan.

8. Robot penjelajah dan sebagainya.

2.1.3 Karakteristik Robot

Umumnya sebuah robot minimal memiliki salah satu dari beberapa karakteristik dibawah ini. Karakteristik yang dimaksudkan antara lain:

1. Sensing, yaitu robotharus dapat mendeteksi lingkungan sekitarnya (halangan, panas, suara,image).

2. Cerdas, yaitu robot memiliki kecerdasan buatan agar dapat memutuskan aksi yang tepat dan akurat.

3. Mampu bergerak, yaitu robot umumnya bergerak dengan menggunakan kaki atau roda, dan pada beberapa kasus robot diharapkan dapat terbang atau berenang.

4. Membutuhkan energi yang memadai, yaitu robot membutuhkan catu daya yang memadai agar unit pengontrol dan aktuator dapat menjalankan fungsinya dengan baik.

2.1.4 Desain Robot

Robot didesain dan dibuat sesuai kebutuhan pengguna.Robot hingga saat ini, secara umum dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:

1. Robot manipulator (arm robot ) 2. Robot mobil (mobile robot )

a. Robot daratan (ground robot )

(20)

1) Robot beroda 2) Robot berkaki

b. Robot air(submarine robot ) c. Robot terbang.

2.1.5 Peran Robot Bagi Kehidupan Manusia

Dalam kehidupan manusia masa kini robot sudah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang. Secara umum robot berfungsi sebagai alat bantu manusia dalam menyelesaikan tugas yang terkadang sulit untuk diselesaikan karena membutuhkan konsentrasi dan resiko kecelakaan yang cukup besar. Bahkan ada juga robot bermain yang diciptakan hanya untuk menemani manusia dalam aktifitasnya sehari-hari. Dengan adanya robot tersebut manusia dapat terhibur ketika merasakan sedih, kesepian bahkan kejenuhan yang timbul disela-sela aktifitas yang padat.

Bentuk robot sangat bervariasi disesuaikan dengan kegunaanya masingmasing. Ada yang berbentuk seperti manusia, hewan, kendaraan dan sebagainya. Sebuah robot tidak perlu meniru semua tingkah laku manusia namun cukup dengan mengadopsi dua atau tiga system yang ada pada diri manusia seperti pendengaran, penglihatan, dan gerakan.

Dalam dunia industri, robot telah mengambil peran penting dalam menggantikan tugas manusia dalam beberapa bidang seperti industri perakitan mobil, elektronik dan industri pengemasan. Robot dalam dunia industri memberi banyak manfaat seperti mempercepat proses produksi serta kualitas produk yang dihasilkan lebih terjamin. Lain halnya dalam dunia medis, robot mengambil peran penting dalam membantu tenaga medis dalam melakukan tindakan operasi bedah misalnya bedah jantung, kanker dan operasi mata. Namun dalam dunia medis robot masih jarang dibiarkan untuk melakukan operasi secara otomatis atau tanpa dikendalikan oleh dokter. Dalam dunia antariksa robot telah digunakan untuk meneliti kehidupan di luar angkasa seperti robot Phoenix Lander yang diluncurkan pada tahun 2007 dalam misi penelitian di planet mars.

(21)

2.2 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda.

Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.

Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :

 Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

 Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.

 Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.

Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa

(22)

rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Padadasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama.Pada pembahasan ini Mikrokntroler yang digunakan adalah AVR Atmega328.

2.3. NODEMCU ESP8266

NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMcu dilengkapi dengan micro usb port yang berfungsi untuk pemorgaman maupun power supply. Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash. NodeMCU menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266. Bahasa Lua memiliki logika dan susunan pemorgaman yang sama dengan c hanya berbeda syntax. Jika menggunakan bahasa Lua maka dapat menggunakan tool Lua loader maupun Lua uploder. Selain dengan bahasa Lua NodeMCU juga support dengan sofware Arduino IDE dengan melakukan sedikit perubahan board manager pada Arduino IDE. Sebelum digunakan Board ini harus di Flash terlebih dahulu agar support terhadap tool yang akan digunakan. Jika menggunakan Arduino IDE menggunakan firmware yang cocok yaitu firmware keluaran dari Ai- Thinker yang support AT Command. Untuk penggunaan tool loader Firmware yang di gunakan adalah firmware NodeMCU.

Gambar 2.1 NodeMCU ESP8266

(23)

NodeMCU berukuran panjang 4.83cm, lebar 2.54cm, dan berat 7 gram. Board ini sudah dilengkapi dengan fitur WiFi dan Firmwarenya yang bersifat opensource.

Spesifikasi yang dimliki oleh NodeMCU sebagai berikut :

1. Board ini berbasis ESP8266 serial WiFi SoC (Single on Chip) dengan USB to TTL. Wireless yang digunakan adalah IEE 802.11b/g/n.

2. 2 tantalum capasitor 100 micro farad dan 10 micro farad.

3. 3.3v LDO regulator.

4. Blue led sebagai indikator.

5. Cp2102 usb to UART bridge.

6. Tombol reset, port usb, dan tombol flash.

7. Terdapat 9 GPIO yang di dalamnya ada 3 pin PWM, 1 x ADC Channel, dan pin RX TX

8. 3 pin ground.

9. S3 dan S2 sebagai pin GPIO

10. S1 MOSI (Master Output Slave Input) yaitu jalur data dari master dan masuk ke dalam slave, sc cmd/sc.

11. S0 MISO (Master Input Slave Input) yaitu jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master.

12. SK yang merupakan SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock.

13. Pin Vin sebagai masukan tegangan. 14. Built in 32-bit MCU

(24)

Gambar 2.2 Konfigurasi NodeMCU ESP8266

1. RST : berfungsi mereset modul

2. ADC: Analog Digital Converter. Rentang tegangan masukan 0-1v, dengan skup nilai digital 0-1024

3. EN: Chip Enable, Active High

4. IO16 :GPIO16, dapat digunakan untuk membangunkan chipset dari mode deep sleep

5. IO14 : GPIO14; HSPI_CLK 6. IO12 : GPIO12: HSPI_MISO

7. IO13: GPIO13; HSPI_MOSI; UART0_CTS 8. VCC: Catu daya 3.3V (VDD)

9. CS0 :Chip selection

10. MISO : Slave output, Main input 11. IO9 : GPIO9

12. IO10 GBIO10

13. MOSI: Main output slave input

(25)

14. SCLK: Clock 15. GND: Ground

16. IO15: GPIO15; MTDO; HSPICS; UART0_RTS 17. IO2 : GPIO2;UART1_TXD

18. IO0 : GPIO0 19. IO4 : GPIO4 20. IO5 : GPIO5

21. RXD : UART0_RXD; GPIO3 22. TXD : UART0_TXD; GPIO1 2.4. WI-FI

“Wireless Fidelity” atau disingkat WiFi adalah suatu teknologi yang memakai gelombang radio untuk menghubungkan perangkat (PC, Laptop, smartphone) ke jaringan komputer. Atau definisi WiFi yaitu teknologi yang menggunakan gelombang radio supaya komputer bisa mengakses internet.

Untuk koneksi WiFi maka diperlukan adaptor nirkabel (tanpa kabel) untuk membangun hotspot, sehingga dengan cangkupan tertentu user dapat mengakses internet. Dalam koneksivitasnya WiFi menggunakan nirkabel untuk menghubungkan ke perangkat user, yang umumnya menggunakan frekwensi 2.4GHz s/d 5GHz. Pada awalnya WiFi hanya di gunakan sebagai perangkat nirkabel pada jaringan LAN (Local Area Network) saja, tapi seiring perkembangan teknologi dan kebutuhan user maka saat ini dapat digunakan juga untuk mengakses jaringan internet.

2.4.1 Prinsip Kerja WI-FI

Secara singkat cara kerja dari WiFi pada komputer yaitu Wireless LAN yang telah di konfigurasi sehingga menjadi WiFi akan menerima data dari komputer yang berbentuk digital. Selanjutnya data tersebut akan diubah menjadi sinyal radio lalu dikirimkan ke router, pengiriman gelombang ini melalui antena yang ada pada adaptor. Dan sinyal dari router akan mengirimkan data yang telah di olah dari internet ke komputer yang sudah tersambungkan dengan WiFi adaptor

(26)

2.4.2 Fungsi WI-FI

Dari penjelasan di atas maka dapat diambil kesimpulan,bahwa WiFi Berfungsi sebagai:

a. Untuk Koneksi Ke jaringan Internet

Dapat menghubungkan perangkat PC, laptop maupun smartphone yang mendukung WiFi ke jaringan internet tanpa menggunakan kabel, sehingga lebih praktis dan cepat.

b. Sharing File

Perangkat yang mendukung WiFi memungkinkan dapat saling berbagi data/File tanpa menggunakan kabel, sehingga lebih praktis dan tidak ribet.

c. Menghubungkan Handphone ke PC

Saat ini handphone semakin canggih dan sudah mendukung WiFi, dengan tambahan aplikasi tertentu maka handphone kita dapat terhubung ke PC atau Laptop tanpa menggunakan USB cukup dengan WiFi saja, dan tentunya PC atau Laptop kita juga harus mendukung perangkat wireless.

d. Menjadikan Handphone Sebagai Modem

Bukan Hanya sebagai penerima sinyal WiFi saja, tapi smartphone juga bisa menjadi modem portable lebih tepatnya sebagai pemancar sinyal radio atau hotspot. Sehingga jika di hubungkan ke perangkat Laptop/PC yang mendukung WiFi, maka Laptop/PC tersebut dapat mengakses internet.

e. Kecepatan Yang Baik

Bagi pengguna smartphone tentunya kecepatan jika menggunakan WiFi lebih baik daripada menggunakan jaringan seluler biasa saat mengakses Internet. Banyak sekali pengguna smartphone yang menggunakan WiFi untuk mengakses streaming video, dan mendownload file, karena akses yang cepat dan mudah. Selain itu alasan lainnya menggunakan WiFi karena hemat biaya.

2.4.3 Manfaat WI-FI

Adapun beberapa manfaat yang bisa didapatkan dari WiFi misalnya seperti:

a. Aksesbilitas

Dengan WiFi maka kita dapat mengakses jaringan internet dengan cepat dan praktis tanpa menggunakan kabel, dimanapun dan kapanpun berada selama ada sinyal hotspot, baik itu menggunakan handphone, laptop maupun PC yang mendukung WiFi Tentunya.

b. Mobilitas

(27)

WiFi memiliki mobilitas yang tinggi, karena saat ini WiFi banyak sekali tersedia di tempat-tempat publik mulai dari taman,cafe,restoran, supermarket, hotel dll. dengan akses internet yang mudah tanpa menggunakan kabel sehingga sangat praktis.

c. Produktivitas

Bagi orang-orang yang bekerja mengandalkan jaringan internet, maka dengan WiFi maka produktivitas pekerjaan dapat meningkat, karena akses internet yang mudah.

d. Distribusi

Tidak seperti mengakses jaringan internet yang menggunakan kabel, WiFi sangat praktis dan tidak ribet sehingga dapat digunakan kapan saja, sehingga dengan WiFi jaringan internet gampang diakses oleh banyak orang

e. Hemat Biaya

Untuk membuat jaringan internet yang mendukung WiFi tentunya cenderung hemat biaya terutama hemat dalam membeli kabel. Inilah yang menjadi alasan beberapa perusahaan dan orang-orang lebih memilih membangun perangkat nirkabel. Terutama bagi pengguna laptop dan smartphone yang banyak sekali menggunakan WiFi untuk streaming video bahkan untuk mendownload file, dengan WiFi maka bisa menghemat biaya bayangkan jika menggunakan data seluler mungkin akan boros biaya.

2.4.4 Protokol Hypertext Transfer Protoco (HTTP)

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) adalah sebuah protokol jaringan lapisan aplikasi yang digunakan untuk sistem informasi terdistribusi, kolaboratif, dan menggunakan hipermedia. Protokol HTTP didefinisikan oleh Tim Berners-Lee dalam RFC 1945 versi 1.0 dan digunakan sejak tahun 1990. Penyempurnaan protokol HTTP menjadi versi 1.1 yang dispesifikasikan oleh IETF dengan RFC 2616. HTTP bersifat request – response, yaitu HTTP client(user agen misalnya) mengirimkan permintaan (request) ke HTTP server dan server merespon sesuai request tersebut. User agen sebagai contoh adalah Mozilla, Netscape, Google Chrome, atau browser berbasis teks contohnya Lynx atau links dan sebagainya. Pada protokol HTTP terdapat 3 jenis hubungan dengan perantara proxy, gateway, dan tunnel. Proxy bertindak sebagai agent penerus, menerima request dalam bentuk Uniform Resource Identifier (URI) absolut, mengubah format request dan mengirimkan request ke server yang ditunjukan oleh URI. 4 Gateway bertindak sebagai agen penerima dan menterjemahkan request ke protokol server yang dilayaninya. Tunnel bertindak sebagai titik Relay antara dua hubungan HTTP tanpa mengubah request dan response HTTP. Tunnel digunakan jika komunikasi perlu melalui sebuah perantara dan

(28)

perantara tersebut tidak mengetahui isi pesan dalam hubungan tersebut. Perbedaan mendasar antara HTTP/1.1 dengan HTTP/1.0 adalah penggunaan hubungan persistent.

HTTP/1.0 membuka satu koneksi untuk tiap permintaan satu URI, sedangkan HTTP/1.1 dapat menggunakan sebuah koneksi TCP untuk beberapa permintaan URI (persistent) (header Conection : keepAlive), kecuali jika client menyatakan tidak hendak menggunakan hubungan persistent (header Conection : close). HTTP port TCP default adalah 80, namun itu bisa diganti dengan nomor TCP lain diantara 1023 – 65535.

2.5 Komunikasi Mobile

Handphone dapat didefinisikan sebagai sebuah alat elektronik yang digunakan untuk telekomunikasi radio dua arah melalui jaringan seluler dari BTS yang dikenal sebagai situs sel. Ponsel berbeda dari telepon tanpa kabel, yang hanya menawarkan layanan telepon dalam jangkauan terbatas melalui stasiun pangkalan tunggal menempel pada garis tanah tetap, misalnya di dalam rumah atau kantor.

Selain menjadi telepon, Ponsel modern juga mendukung layanan tambahan banyak, dan aksesoris, seperti SMS (atau teks) pesan, e-mail, akses Internet, game, Bluetooth dan inframerah komunikasi nirkabel jarak pendek, kamera, MMS messaging, Player radio, MP3 dan GPS. Ponsel Low-end sering disebut sebagai fitur ponsel, sedangkan ponsel high- end yang menawarkan kemampuan komputasi yang lebih maju yang disebut sebagai smartphone.

Dampak Positif

1. Memungkinkan seseorang untuk berkomunikasi dalam berbagai cara, termasuk panggilan, pesan teks, IM (Instant Messaging), dan email. Berkomunikasi melalui teks memungkinkan seseorang untuk melakukan percakapan dengan orang lain yang mungkin tidak tepat untuk dilakukan di depan umum atau di acaraa tertentu.

2. Dengan terciptanya telepon seluler smartphone, pengguna dapat mengakses akun jejaring sosial melalui handphone mereka, meningatkan jumlah metode dimana seseorang dapat berkomunikasi.

3. Komunikasi mobile juga memudahkan kita dalam berkomunikasi secara tatap muka dengan fitur video call.

(29)

4. Dampak positif ponsel memiliki pengaruh yang berbeda pada demografis yang berbeda. Warga yang lanjut usia, terutama mereka yang memiliki masalah mobilitas, bisa mengurangi rasa terisolasi dengan menggunakan ponsel dan tidak bergantung pada kunjungan dari orang lain untuk tetap berhubungan dengan dunia luar.

5. Berkomunikasi melalui teks memungkinkan seseorang untuk melakukan percakapan dengan orang lainyang mungkin tidak tepat untuk dilakukan di depan umum atau di acara tertentu, seperti dalam sebuah acara rapat.

2.5.1 Sejarah Komunikasi Mobile

Penemu telepon genggam yang pertama adalah Martin Cooper, seorang karyawan Motorola pada tanggal 03 April 1973, walaupun banyak disebut-sebut penemu telepon genggam adalah sebuah tim dari salah satu divisi Motorola (divisi tempat Cooper bekerja) dengan model pertama adalah DynaTAC. Ide yang dicetuskan oleh Cooper adalah sebuah alat komunikasi yang kecil dan mudah dibawa bepergian secara fleksibel.

Cooper bersama timnya menghadapi tantangan bagaimana memasukkan semua material elektronik ke dalam alat yang berukuran kecil tersebut untuk pertama kalinya.

Namun akhirnya sebuah telepon genggam pertama berhasil diselesaikan dengan total bobot seberat dua kilogram. Untuk memproduksinya, Motorola membutuhkan biaya setara dengan US$1 juta. “Pada tahun 1983, telepon genggam portabel berharga US$4 ribu (Rp36 juta) setara dengan US$10 ribu (Rp90 juta).

Setelah berhasil memproduksi telepon genggam, tantangan terbesar berikutnya adalah mengadaptasi infrastruktur untuk mendukung sistem komunikasi telepon genggam tersebut dengan menciptakan sistem jaringan yang hanya membutuhkan 3 MHz spektrum, setara dengan lima channel TV yang tersalur ke seluruh dunia.

Tokoh lain yang diketahui sangat berjasa dalam dunia komunikasi seluler adalah Amos Joel Jr yang lahir di Philadelphia, 12 Maret 1918, ia memang diakui dunia sebagai pakar dalam bidang switching. Ia mendapat ijazah bachelor (1940) dan master (1942) dalam teknik elektronik dari MIT. Tidak lama setelah studi, ia memulai kariernya selama 43 tahun (dari Juli 1940-Maret 1983) di Bell Telephone Laboratories, tempat ia menerima lebih dari 70 paten Amerika di bidang telekomunikasi, khususnya di bidang switching. Amos E Joel Jr, membuat sistem penyambung (switching) telepon genggam dari satu wilayah sel ke wilayah sel yang lain. Switching ini harus bekerja ketika pengguna telepon genggam bergerak atau berpindah dari satu sel ke sel lain sehingga pembicaraan

(30)

tidak terputus. Karena penemuan Amos Joel inilah penggunaan telepon genggam menjadi nyaman.

2.5.2 Android

Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak. Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia. (Juhara, Z.P. 2016).

Pada saat perilisan perdana Android, 5 November 2007, Android bersama Open Handset Alliance menyatakan mendukung pengembangan standar terbuka pada perangkat seluler. Di lain pihak, Google merilis kode–kode Android di bawah lisensi Apache, sebuah lisensi perangkat lunak dan standar terbuka perangkat seluler. Di dunia ini terdapat dua jenis distributor sistem operasi Android. Pertama yang mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail Services (GMS) dan kedua adalah yang benar–benar bebas distribusinya tanpa dukungan langsung Google atau dikenal sebagai Open Handset Distribution .

.

Gambar 2.3 Smartphone Android

(31)

2.6 Driver L298N

Driver motor L298N merupakan module driver motor DC yang paling banyak digunakan atau dipakai di dunia elektronika yang difungsikan untuk mengontrol kecepatan serta arah perputaran motor DC.

IC L298 merupakan sebuah IC tipe H-bridge yang mampu mengendalikan beban-beban induktif seperti relay, solenoid, motor DC dan motor stepper.

Pada IC L298 terdiri dari transistor-transistor logik (TTL) dengan gerbang nand yang berfungsi untuk memudahkan dalam menentukan arah putaran suatu motor dc maupun motor stepper.

Untuk dipasaran sudah terdapat modul driver motor menggunakan ic l298 ini, sehingga lebih praktis dalam penggunaannya karena pin I/O nya sudah terpackage dengan rapi dan mudah digunakan.

Kelebihan akan modul driver motor L298N ini yaitu dalam hal kepresisian dalam mengontrol motor sehingga motor lebih mudah untuk dikontrol.

Gambar 2.4 Driver L298

Motor DC tidak dapat dikendalikan dengan menggunakan Raspberry Pi, maupun Mikrokontroller, karena kebutuhan arus listrik yang sangat besar pada Motor DC sedangkan arus keluaran pada Raspberry Pi sangatlah kecil. Driver motor merupakan salah satu plihan alternatif yang harus digunakan untuk mengendalikan motor dc pada robot beroda. Ada beberapa driver motor yang sering digunakan pada aplikasi robotika, yaitu menggunakan H-Bridge transistor, H-Bridge MOSFET dan lain sebagainya. Dalam tugas akhir ini yang digunakan untuk untuk pengendali 2 motor dc adalah IC L298N sebuah chip H-Bridge yang mempunyai 2 buah rangkaian H-Bridge didalamnya, sehingga bisa

(32)

mengendalikan 2 buah motor dc. Berikut Gambar yang menunjukan kaki-kaki pada driver motor L298N.

Gambar 2.5 Driver L298

IC L298N sudah mencukupi digunakan sebagai rangkaian driver. Cukup dihubungkan ke Raspberry Pi dan diberi tegangan dengan arus minimal 2 ampere rangkaian driver berbasis L298N sudah dapat digunakan. Selain itu, suplai IC L298N dapat diberi tegangan sampai 50 Volt. (Data Sheet L298N).

2.7 Baterai Li-Ion (Lithium-Ion)

Baterai jenis Li-Ion (Lithium-Ion) merupakan jenis Baterai yang paling banyak digunakan pada peralatan Elektronika portabel seperti Digital Kamera, Handphone, Video Kamera ataupun Laptop. Baterai Li-Ion memiliki daya tahan siklus yang tinggi dan juga lebih ringan sekitar 30% serta menyediakan kapasitas yang lebih tinggi sekitar 30% jika dibandingkan dengan Baterai Ni-MH. Rasio Self-discharge adalah sekitar 20% per bulan.

Baterai Li-Ion lebih ramah lingkungan karena tidak mengandung zat berbahaya Cadmium.

Sama seperti Baterai Ni-MH (Nickel- Metal Hydride), Meskipun tidak memiliki zat berbahaya Cadmium, Baterai Li-Ion tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia dan Lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan daur ulang (recycle) dan tidak boleh dibuang di sembarang tempat.

(33)

Gambar 2.6 Baterai Li-Ion (Lithium-Ion)

2.7.1 Bagian Utama Pada Lithium Ion Battery Lithium Ion

Battery pada umumnya memiliki empat komponen utama yaitu elektroda positif (katoda), elektroda negatif (anoda), elektrolit, dan separator.  Elektroda Negatif (Anoda) Anoda merupakan elektroda yang berfungsi sebagai pengumpul ion lithium serta merupakan material aktif. Material yang dapat dipakai sebagai anoda harus memiliki karakteristik antara lain memiliki kapasitas energi yang besar, memiliki kemampuan menyimpan dan melepas muatan atau ion yang bagus, memiliki tingkat siklus pemakaian yang lama, mudah untuk dibuat, aman dalam pemakaian atau tidak beracun, dan harganya murah. Material anoda yang paling umum adalah beberapa bentuk karbon biasanya grafit dalam bentuk serbuk. Grafit mempunyai kepadatan energi secara teori yang dihasilkan adalah berkisar 372 mAh/g. Selain grafit, material berbasis karbon yang dapat digunakan untuk anoda yaitu soft carbon,graphene, dan hard carbon. Material lain yang dapat berperan sebagai anoda antara lain lithium titanium oxide (LTO) dengan kepadatan energi yang dihasilkannya 175 mAh/g. Material ini aman dipakai serta memiliki tingkat siklus pemakaian yang cukup lama. Elektroda Positif ( Katoda) Katoda merupakan elektroda yang berfungsi sebagai pengumpul ion serta material aktif. Pada katoda terjadi reaksi

(34)

setengah sel yaitu reaksi reduksi yang menerima elektron dari sirkuit luar sehingga reaksi kimia reduksi terjadi pada elektroda ini. Katoda dan anoda memiliki fungsi yang sama namun, perbedaannya adalah katoda merupakan elektroda positif. Material katoda harus memiliki karakteristik yang harus dipenuhi antara lain material tersebut terdiri dari ion yang mudah melakukan reaksi reduksi dan oksidasi, memiliki konduktifitas yang tinggi, memiliki kapasitas energi yang tinggi, memiliki kestabilan yang tinggi, harganya murah dan ramah lingkungan. Pada tahun 1980 material LiCoO2 menjadi kandidat material pertama yang digunakan sebagai katoda pada LIBs. Kerapatan energi yang dimiliki LiCoO2 sebesar 140 mAh/g. Kelemahan pada material ini yaitu memiliki kestabilan yang rendah dan harganya mahal. Sejalan dengan peningkatan performa katoda, beberapa penelitian yang dilakukan antara lain membuat katoda dari LiMO2 (M = Co (Cobalt); Ni (Nikel); Mn (Mangan). LiMO2 tersebut dibentuk dalam bentuk layer-layer. Adapula material yang digunakan sebagai katoda dibentuk dalam bentuk spinel LiM2O4 (M: Mn (Mangan)) ; serta olivine LiMPO4 (M : Fe) (Bo, Xu, 2012)

2.7.2 Prinsip Kerja Baterai Lithium

Didalam Baterai sekunder terdapat elektroda negatif atau anoda yang berkaitan dengan reaksi oksidasi setengah sel yang melepaskan elektron kedalam sirkuit eksternal.

Dan elektroda positif atau katoda dimana terjadi reaksi setengah sel, yaitu reaksi reduksi yang menerima elektron dari sirkuit luar sehingga reaksi kimia reduksi terjadi pada katoda.

Material aktif yang umumnya berbasiskan material keramik yang mampu bereaksi secara kimia menghasilkan aliran arus listrik selama baterai mengalami proses charging dan discharging. Reaksi kimia dalam baterai sekunder bersifat reversible. Kemampuan kapasitas energi yang tersimpan dalam baterai lithiuam tergantung pada beberapa banyak ion lithium yang dapat disimpan dalam struktur bahan elektrodanya dan beberapa banyak

(35)

yang dapat digerakkan dalam proses charging dan discharging, karena jumlah arus elektron yang tersimpan dan tersalurkan sebanding dengan jumlah ion lithium yang bergerak.

Gambar 2.7 Prinsip Kerja Baterai Li-Ion (Lithium-Ion)

Pada proses charging, material katoda akan terionisasi, menghasilkan ion lithium bermuatan positif dan bermigrasi kedalam elektrolit menuju komponen anoda, sementara elektron yang diberikan akan dilepaskan bergerak melalui rangkaian luar menuju anoda.

Ion lithium ini akan masuk kedalam anoda melalui mekanisme interkalasi.

2.8 Regulator

Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa

(36)

aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

 Perlunya Regulator

Ada beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator....

a. Fluktuasi tegangan jala-jala

b. Perubahan tegangan akibat beban (loading)

c. Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu

 Ada 4 jenis regulator : 1) Regulator Dengan Zener

Rangkaian regulator yang paling sederhana, zener bekerja pada daerah breakdown sehingga menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau :

Namun, rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

Gambar 2.8 Zener Regulator

2) Regulator Zener Follower

Regulator ini pada dasarnya adalah regulator zener yang dikonfigurasikan dengan sebuah transistor NPN untuk menghasilkan arus yang cukup besar. V BE adalah tegangan base-emitor dari transistor Q1 yang besarnya antara 0.2 - 0.7 volt bergantung pada jenis transistor yang digunakan. Dengan mengabaikan arus I B yang mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar tahanan R2 yangdiperlukan adalah :

Iz adalah arus minimum yang diperlukan oleh dioda zeneruntuk mencapai tegangan breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet yang besarnya

(37)

lebih kurang 20 mA. Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base I B pada rangkaian di atas tidak bisa diabaikan lagi. Seperti yang diketahui, besar arus I C akan berbanding lurus terhadap arus I B atau dirumskan dengan :

Untuk keperluan itu, transistor Q1 yang dipakai bisa diganti dengan tansistor darlington yang biasanya memiliki nilai b yang cukup besar. Dengan transistor darlington , arus base yang kecil bisa menghasilkan arus Ic yang lebih besar.

Gambar 2.9 Regulator Zener Follower

3) Regulator Op-Amp

Teknik regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp untuk men-drive transistor Q. Dioda zener di sini tidak langsung memberi umpan ke transistor Q, tetapi sebagai tegangan referensi bagi Op-Amp IC1. Umpan balik pada pin negatif Op-amp adalah cuplikan dari tegangan keluar regulator, yaitu :

Jika tegangan keluar V out menaik, tegangan V in(-) juga akan menaik sampai tegangan inisama dengan tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya jika tegangan keluar V out menurun, misalnya karena suplai arus ke beban meningkat, Op-amp akan menjaga

(38)

kestabilan di titik referensi V z dengan memberi arus IB ke transistor Q1 sehingga pada setiap saat Op-amp menjaga kestabilan:

Dengan mengabaikan tegangan VBE transistor Q1 dan mensubsitusi rumus, diperoleh hubungan matematis :

Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan R2.

Gambar 2.10 Basic Op-Amp Series Regulator

4) Regulator IC (itegrated Circuit)

Sekarang mestinya tidakperlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponenlainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif. Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus ( current limiter ) dan juga pembatas suhu ( thermal shutdown ). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik.Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator

(39)

tegangan 12 volt dan seterusnya, sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt.

Gambar 2.11 Ic Regulator 7805 2.9 Motor DC

Motor DC adalah salah alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran. Pada motor DC, energi listrik yang digunakan adalah energi listrik dengan arus searah atau yang juga biasa dikenal dengan nama listrik DC. Oleh karena itu motor DC juga kerap disebut dengan nama motor arus searah.

Agar dapat bekerja, motor DC memerlukan suplay tegangan searah alias tegangan DC yang disambungkan melalui dua terminalnya. Motor DC bekerja dengan menghasilkan putaran per menit atau yang juga biasa dikenal dengan istilah RPM. Motor DC dapat berputar searah maupun berlawanan arah jarum jam.

Gambar 2.12 Simbol Motor DC

(40)

Untuk membalikan arah putaran, cukup dengan membalikan polaritas listriknya.

Pada umumnya sebuah motor DC memerlukan tegangan antara 1,5 volt sampai dengan 24 volt. Sedangkan untuk polaritasnya dari 3.000 RPM sampai dengan 8.000 RPM tergantung spesifikasi dan tegangan yang diberikan.

Semakin besar tegangan yang diberikan, maka semakin tinggi RPM nya. Dan semakin kecil tegangan yang diberikan, maka semakin rendah pula RMP nya. Batas minimum tegangan operasional yang bisa diberikan pada sebuah motor DC adalah 50%. Jika kurang dari 50% dari batas tegangan yang ditentukan maka motor tidak akan berputar. Sedang batas maksimumnya adalah tidak boleh melebihi 30% dari ambang batas yang ditentukan.

Jika melebihi nilai tersebut maka motor akan menjadi sangat panas dan bisa terbakar.

Motor DC akan memerlukan arus yang sangat kecil jika bekerja tanpa beban. Namun saat bekerja pada sebuah beban, arus dan daya yang diperlukan bisa naik berkali-kali lipat.

Gambar 2.13 Motor DC Robot

2.9.1 Prinsip kerja Motor DC

Pada sebuah motor DC terdapat dua bagian utama yakni rotor dan stator. Rotor adalah bagian pada motor DC yang berputar. Bagian ini terdiri dari kumparan jangkar.

Sedangkan stator adalah bagian pada motor DC yang diam alias tidak bergerak. Bagian ini terdiri dari rangka dan juga kumparan medan.

Dan dari dua bagian utama motor DC tadi masih bisa dibagi-bagi menjadi banyak bagian lain seperti Yoke (kerangka magnet), Field winding (kumparan medan magnet), Poles

(41)

(kutub motor), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Brushes (kuas/sikat arang), dan juga Commutator (Komutator).

Gambar 2.14 Prinsip Kerja Motor DC

Prinsip kerja dari motor DC sebenarnya sangat sederhana, yakni menggunakan prinsip elektromagnetik dimana pada saat arus listrik diberikan, maka permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak ke selatan, dan permukaan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak ke utara dan menghasilkan sebuah putaran.

Dan pada saat arus bergenti dialirkan, kutub utara kumparan akan bertemu kutub selatan magnet dan menyebabkan saling tarik menarik sehingga motor berhenti berputar.

(42)

BAB 3 PERANCANGAN ALAT

3.1 Diagram Blok Sistem Robot

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1.

Gambar 3.1.Diagram Blok Sistem 3.1.1 Prinsip Kerja Sistem Robot

Sistem robot ini menggunakan mikrokontroller NodeMCU ESP8266 yang dimana NodeMCU ESP8266 ini berfungsi sebagai pengolah data, dan juga penerima jaringan WI- FI yang dipancarkan oleh sebuah sistem jaringan WI-FI. Sistem robot ini menggunakan sistem pengontrolan dengan menggunakan smartphone android untuk mengontrol gerakan dari robot baik gerakan roda maupun gerakan tangan robot, robot ini menggunakan sistem komunikasi jaringan WI-FI agar sistem robot dan smarphone android dapat terkoneksi, pada sistem robot ini menggunakan 2 driver pengerak arah putaran motor DC yang dimana driver Berfungsi menggerakan arah putaran motor DC pada roda robot dan 1 driver lagi berfungsi untuk menggerakan arah putaran pada tangan robot. Pada sistem robot

(43)

dilengkapi oleh sebuah kamera dengan sistem komunikasi WI-FI yang dapat terkoneksi pada leptop/PC kamera ini berfungsi untuk mengambil video dan juga mengambil foto pada saat robot dioperasikan. Power supply pada robot ini menggunakan 3 buah baterai Li- Ion 3,7 Volt yang di rangkai secara seri agar medapat tegangan 12 volt, tegangan 12 volt baterai masuk terlebih dahulu pada rangkaian ic regulator 7805 agar mendapat tengangan output sebesar 5 volt, tegangan 5 volt inilah yang berfungsi untuk mensupply sistem robot agar dapat dioperasikan.

3.2 Rangkaian NodeMCU ESP8266

Rangkaian NodeMCU ESP8266 ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada.

Gambar 3.2 Rangkaian NodeMCU ESP8266

NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMcu dilengkapi dengan micro usb port yang berfungsi untuk pemorgaman maupun power supply. Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash. NodeMCU menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266. Bahasa Lua memiliki logika

(44)

dan susunan pemorgaman yang sama dengan c hanya berbeda syntax. Jika menggunakan bahasa Lua maka dapat menggunakan tool Lua loader maupun Lua uploder. Selain dengan bahasa Lua NodeMCU juga support dengan sofware Arduino IDE dengan melakukan sedikit perubahan board manager pada Arduino IDE. Sebelum digunakan Board ini harus di Flash terlebih dahulu agar support terhadap tool yang akan digunakan. Jika menggunakan Arduino IDE menggunakan firmware yang cocok yaitu firmware keluaran dari AiThinker yang support AT Command. Untuk penggunaan tool loader Firmware yang di gunakan adalah firmware NodeMCU.

3.3 Rangkaian Penstabil Tegangan (Regulator)

Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supplay tegangan dari baterai keseluruh rangkaian yang ada. Keluaran rangkaian regulator ini yaitu 5 volt.

Gambar 3.3 Rangkaian Regulator

Pada rangkaian diatas baterai 12 volt terhubung pada capasitor 100 nf, lalu dihubungkan pada tegangan input ic regulator 7805 agar mendapat output 5 volt dc, output 5 volt dc inilah yang akan berfungsi untuk memberi supply pada sistem NodeMCU ESP8266.

(45)

3.4 Rangkaian Driver L298 1 dan Motor DC Roda

Rangkaian ini berfungsi sebagai pengatur arah putaran atau arah gerakan Motor DC pada roda robot.

Gambar 3.4 Rangkaian Driver L298 1 dan Motor DC Roda

Vs pada Driver L298 dihubungkan ke sumber tegangan 12 Volt.

Vcc pada Driver L298 dihubungkan ke Vcc 5 volt.

Gnd pada Driver L298 dihubungkan ke Gnd.

Pin 1 pada Driver L298 dihubungkan ke pin D5 NodeMCU ESP8266.

Pin enable A pada Driver L298 dihubungkan ke pin RX NodeMCU ESP8266.

Pin enable B pada Driver L298 dihubungkan ke pin D4 NodeMCU ESP8266.

Motor DC roda dihubungkan pada pin output NodeMCU ESP8266.

(46)

3.5 Rangkaian Driver L298 2 dan Motor DC Tangan

Rangkaian ini berfungsi sebagai pengatur arah putaran atau arah gerakan Motor DC pada tangan robot.

Gambar 3.5 Rangkaian Driver L298 2 dan Motor DC Tangan

Vs pada Driver L298 dihubungkan ke sumber tegangan 5 Volt.

Vcc pada Driver L298 dihubungkan ke Vcc 5 volt.

Gnd pada Driver L298 dihubungkan ke Gnd.

Motor DC tangan dihubungkan pada pin output NodeMCU ESP8266.

(47)

3.6 Rangkaian keseluruhan Sistem.

Pada rangkaian ini rangkaian regulator 7805 berfungsi untuk memberikan supplay tegangan dari baterai keseluruh rangkaian yang ada. Keluaran rangkaian regulator ini yaitu 5 volt. NodeMCU 8266 berfungsi sebagai pemroses, penerima data, dan pemancar sinyal WI-FI pada sistem robot, Driver L298N 1 berfungsi sebagai pengendali arah putaran output roda motor DC, Motor DC berfungsi sebagai output penggerak roda robot, Driver L298N 2 berfungsi sebagai pengendali arah putaran output motor DC tangan robot, Motor DC berfungsi sebagai output penggerak tangan robot.

Gambar 3.6 Rangkaian keseluruhan Sistem Robot

(48)

3.7. Flowchart Sistem Gerak Roda Robot

Gambar 3.7 Flowcahrt System

DRIVER L298N IN 1 = 0 DRIVER L298N IN 2 = 1 DRIVER L298N IN 3 = 0 DRIVER L298N IN 4 = 1

DRIVER L298N IN 1 = 1 DRIVER L298N IN 2 = 0 DRIVER L298N IN 3 = 0 DRIVER L298N IN 4 = 1 INISIALISASI

PROGRAM START

SELESAI

KONEKSIKAN ANDROID DENGAN WIFI NODEMCU

ESP8266

GERAK MAJU

GERAK MUNDUR?

BELOK KANAN

BELOK KIRI

DRIVER L298N IN 1 = 0 DRIVER L298N IN 2 = 0 DRIVER L298N IN 3 = 0 DRIVER L298N IN 4 = 0 DRIVER L298N IN 1 = 0 DRIVER L298N IN 2 = 0 DRIVER L298N IN 3 = 0 DRIVER L298N IN 4 = 0

YA YA YA YA

TIDAK TIDAK

(49)

3.7.1Algoritma Flowchart 1. Start.

2. Inisialisasi Perangkat, ini dimaksudkan apakah perangkat sudah terpasang dengan benar sesuai dengan skematik rangkaian.

3. Proses selanjutnya adalah koneksikan android dengan WI-FI pada nodeMCU ESP8266.

4. Jika data sinyal inputan driver L298N = 0101 maka roda robot akan bergerak maju.

5. Jika data sinyal inputan driver L298N = 1010 maka roda robot akan bergerak mundur.

6. Jika data sinyal inputan driver L298N = 0110 maka roda robot akan bergerak kekanan.

7. Jika data sinyal inputan driver L298N = 1001 maka roda robot akan bergerak kekiri.

8. Jika data sinyal inputan driver L298N = 0000 maka roda robot akan berhenti.

9. Selesai

(50)

3.8. Flowchart Sistem Gerak Tangan Robot

Gambar 3.8 Flowcahrt System

DRIVER L298N IN 1 = 0 DRIVER L298N IN 2 = 0 DRIVER L298N IN 3 = 0 DRIVER L298N IN 4 = 1 INISIALISASI

PROGRAM START

SELESAI

KONEKSIKAN ANDROID DENGAN WIFI NODEMCU

ESP8266

GERAK TURUN

GERAK NAIK

GERAK KANAN

GERAK KIRI

DRIVER L298N IN 1 = 0 DRIVER L298N IN 2 = 0 DRIVER L298N IN 3 = 0 DRIVER L298N IN 4 = 0 DRIVER L298N IN 1 = 0 DRIVER L298N IN 2 = 0 DRIVER L298N IN 3 = 0 DRIVER L298N IN 4 = 0

YA YA YA YA

TIDAK TIDAK

(51)

3.8.1Algoritma Flowchart 10. Start.

11. Inisialisasi Perangkat, ini dimaksudkan apakah perangkat sudah terpasang dengan benar sesuai dengan skematik rangkaian.

12. Proses selanjutnya adalah koneksikan android dengan WI-FI pada nodeMCU ESP8266.

13. Jika data sinyal inputan driver L298N = 0101 maka tangan robot akan bergerak turun.

14. Jika data sinyal inputan driver L298N = 1010 maka tangan robot akan bergerak naik.

15. Jika data sinyal inputan driver L298N = 0110 maka tangan robot akan bergerak kekanan.

16. Jika data sinyal inputan driver L298N = 1001 maka tangan robot akan bergerak kekiri.

17. Jika data sinyal inputan driver L298N = 0000 maka tangan robot akan berhenti.

18. Selesai

(52)

BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN 4.1 Pengujian Rangkaian regulator

Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari output regulator 7805 menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt. Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak.

Tabel 4.1. Pengujian Rangkaian IC Regulator 7805

Tegangan Input Tegangan Output

12,10 5.12

4.2 Pengujian Mikrokontroler NodeMCU ESP8266

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroler NodeMCU ESP8266 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian dengan melakukan pengukuran tegangan keluaran pada NodeMCU ESP8266.

Tabel 4.2. Pengukuran Pin mikrokontroler NodeMCU ESP8266

No Pin Tegangan keluaran

(Volt)

A0 0,0

G 0,0

VU 5,01

S3 0,0

S2 0,0

S1 0,0

SC 0,0

(53)

S0 0,0

SK 3,97

G 0,0

3V 3,02

EN 0,78

RST 0,86

G 0,0

VIN 0,0

3V 3,02

G 0,0

TX 3,95

RX 3,95

D8 3,95

D7 3,94

D6 3,96

D5 3,96

G 0,0

3V 3,02

D4 0,01

D3 0,01

D2 0,01

D1 0,0

(54)

D0 4,95

Gambar 4.1. Gambar Proses Pemograman NodeMCU ESP8266.

Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada mikrokontroler NodeMCU

ESP8266, pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah mikrokontroler NodeMCU ESP8266 bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet.

4.3 Pengujian Koneksi WI-FI NodeMCU ESP8266 ke Android

Pada pengujian ini dilakukan proses koneksi antara sistem robot dengan smartphone android, yang dimana pengkoneksian dilakukan dengan menggunakan sistem komunikasi WI-FI yang dipancarkan oleh sumber jaringan WI-FI lokal. Tahapan yang harus dilakukan ialah menghidupkan sistem robot sehingga jaringan WI-FI dan NodeMCU ESP8266 dapatterkoneksi.

Gambar 4.1. Gambar Koneksi jaringan WI-FI ke NodeMCU ESP8266

Gambar diatas merupakan hasil dari NodeMCU ESP8266 yang sudah terkoneksi pada jaringan WI-Fi local maka alat IP WI-FI yang terhubung akan ditampilkan.