DASAR TEORI
2.1 Motor DC
Motor DC adalah peralatan listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanis. Motor DC adalah peralatan listrik yang memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanis. Beradasarkan karakteristiknya, Motor DC mempunyai daerah pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan Motor AC, sehingga sampai sekarang masih banyak digunakan pada pabrik-pabrik yang mesin yang mesin produksinya memerlukan putaran yang luas. Energi mekanik ini digunakan untuk menggerakkan atau memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakkan kompressor dan lain-lain.
Pada perancangan robot dalam Tugas Akhir ini digunakan Motor DC, Alasan menggunakan Motor DC adalah yang berukuran kecil dan ringan serta sumber tegangan yang diperlukan berupa batterai 12V dan arah putarannya dapat dengan mudah dibalikkan dengan cara membalikkan kutub tegangan masukkannya.
2.1.1 Prinsip Kerja Motor DC
Motor DC memerlukan suplai tegangan berupa arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Bagian utama Motor DC adalah stator dan rotor dimana kumparan medan pada Motor DC disebut stator atau bagian yang tidak bergerak, dan kumparan jangkar disebut rotor atau bagian yang berputar.
Motor DC yang digunakan pada robot beroda adalah umumnya Motor DC dengan magnet permanen.
Motor DC jenis ini memiliki dua buah magnet permanen sehingga timbul medan magnet diantara kedua magnet tersebut. Didalam medan magnet inilah rotor/jangkar berputar. Jangkar yang terletak ditengah motor memiliki jumlah kutub yang ganjil dan pada setiap kutubnya terdapat lilitan. Lilitan terhubung ke area kontak yang disebut komutator. Sikat (brushes) yang terhubung ke kutub positif dan negatif motor memberikan daya ke lilitan sedemikian rupa sehingga kutub yang satu akan ditolak oleh magnet permanen yang berada di dekatnya, sedangkan lilitan lain akan ditarik ke magnet permanen yang lain sehingga menyebabkan jangkar berputar. Ketika jangkar berputar, komutator mengubah lilitan yang mendapat pengaruh polaritas medan magnet sehingga jangkar akan terus berputar selama kutub positif dan negatif Motor diberi daya. Pada Gambar 2.1 adalah gambar Motor DC sederhana.
Gambar 2.1 Motor DC Sederhana
Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet disekitar konduktor tersebut. Arah medan magnet ditentukan oleh aliran arus pada
konduktor. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor
Gambar diatas menunjukkan medan magnet yang terbentuk disekitar konduktor berubah arah karena Berbentuk U. Medan magnet hanya terjadi disekitar sebuah konduktor, jika arus mengalir pada konduktor tersebut. Jika konduktor berbentuk U diletakkan diantara kutub utara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub.
2.2 Driver Motor DC IC L298N
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 mengendalikan 2 buah motor dc. Berikut Gambar yang menunjukan kaki-kaki pada driver motor L298N.
Gambar 2.3 Konfigurasi L298N
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).
2.3 Raspberry Pi
Raspberry pi adalah sebuah SBC (Single Board Computer) komputer yang seukuran kartu atm yang dikembang oleh yayasan Raspberry Pi di inggris produk ini dinamakan Raspberry Pi oleh pembuatnya yaitu , Eben Upton. Dengan maksud untuk memicu pengajaran ilmu komputer dasar disekolah-sekolah Raspberry Pi menggunakan system on a chip (SoC) dari Broadcom BCM2853, juga sudah termasuk prosesor ARMv10, kecepatan prosesor 700MHz – 1GHz dan 4 GPU, Raspberry Pi model B ini memiliki RAM sebesar 512 MB, dan untuk menyimpan data layaknya komputer, laptop biasanya menggunakan Hardisk tetapi Raspberry Pi ini hanya menggunakan kartu memori yang biasa digunakan untuk penyimpanan data di handphone baik berbasis symbian, android. Berikut Gambar Raspberry Pi Model B.
Gambar 2.4 Raspberry Pi Model B
Raspberry Pi bisa digunakan untuk berbagai macam kebutuhan dalam sehari-hari seperti rancang bangun server,rancang bangun robot, baik itu prototype maupun autonoumos dan perlatan teknologi lainya, Raspberry Pi juga bisa digunakan layaknya komputer biasa untuk kebutuhan perkantoran. Sistem operasi
yang digunakan Raspberry Pi yang sering digunakan adalah Raspbian yaitu turunan dari sistem operasi Debian , dan banyak sistem operasi yang digunakan untuk Raspberry Pi yang tentunya ber extensi ARM.
2.3.1 Jenis-jenis Raspberry Pi
Raspberry Pi terdiri dari 2 jenis yaitu Raspberry Pi tipe A dan Raspberry Pi tipe B.
1. Raspberry Pi tipe A.
Raspberry Pi model A merupakan produk keluaran pertama yang memiliki RAM 256 MB, terdiri dari 1 port USB, tidak mempunyai jaringan port Ethernet, mempunyai 1 port HDMI, mempunyai port RCA untuk konektor ke TV, dan memiliki daya yang lebih rendah sebesar 300 mA atau setara 1,5 Watt, model A ini terdapat pin GPIO (General Purpose Input Output) untuk dimamfaatkan oleh penggunanya. Catu daya dihubungkan ke port MicroUSB pada Raspberry Pi , catu daya biasa digunakan oleh penggunanya adalah dengan menggunaka charger handphone Android, Blackberry. Berikut Gambar Raspberry Pi tipe A.
2. Raspberry Pi tipe B
Raspberry Pi tipe B ini merupakan produk keluaran kedua yang memiliki spesifikasi yang lebih tinggi dari Raspberry Pi tipe A sebelumnya. Raspberry Pi tipe B ini mempunyai 2 port USB untuk perangkat I/O seperti keyboard dan mouse, Raspberry Pi model B ini terdapat 1 port ethernet untuk terkoneksi ke jaringan sehingga tipe B ini dapat digunakan untuk menjelajah di internet dan terhubung dengan komputer lain, dan juga terdapat pin GPIO untuk bisa digunakan untuk pengendali. Raspberry Pi tipe B ini memiliki catu daya sebesar 700 mA sebesar 5 Volt dan akan bertambah tergantung seberapa banyak peripheral yang kita hubungkan dengan sistem. Catu daya dihubunkan ke port MicroUSB pada Raspberry Pi sama seperti Raspberry Pi tipe A sebelumnya.
Gambar 2.6. Raspberry Pi Tipe B
2.3.2 GPIO (General Purpose Input Output)
GPIO (General Purpuse Input Output) adalah generik pin yang berfungsi sebagai I/O yang dapat digunakan untuk kontroler menggunakan software. Tegangan pada pin GPIO (General Purpose Input Output) 1,2,4,17adalah 3,3 Volt
dan 5 Volt tidak mempunyai toleransi. Semua pin GPIO (General Purpose Input Output) pada Raspberry Pi dapat dikonfigurasikan untuk menyediakan fungsi SPI, PWM, dan I2C. Berikut Gambar pin GPIO (General Purpose Input Output).
Gambar 2.7GPIO (General Purpose Input Output)
Pada gambar 7 terlihat pada pin 1 sebelah kiri mempunyai tegangan sebesar 3.3 Volt Power dan sebelah kanan pada pin 2 mempunyai tegangan sebesar 5 Volt dan selanjutnya pada pin 4 sebalah kanan 5 Volt dan pada pin sebelah kiri pin 17 tegangan sebesar 3.3 Volt.
2.4 Pemrograman Python
2.4.1 Pengertian Bahasa Pemrograman Python
Python adalah bahasa pemrograman multiguna dengan filosofi perancangan yang berfokus pada tingkat keterbacaan kode. Python diklaim sebagai bahasa yang menggabungkan kapabilitas, kemampuan, dengan sintaksis kode yang sangat jelas, dan dilengkapi dengan fungsionalitas pustaka standar yang besar serta
komprehensif. Python mendukung multi paradigma pemrograman, utamanya, namun tidak di batasi pada pemrograman berorientasi objek, pemrograman imperatif, dan pemrograman fungsional. Salah satu fitur yang tersedia pada python adalah sebagai pemrograman dinamis yang dilengkapi skrip meski pada praktiknya penggunaan bahasa ini lebih luas mencakup konteks pemanfaatan yang umumnya tidak dilakukan dengan menggunakan bahasa skrip. Python dapat digunakan untuk berbagai keperluan pengembang perangkat lunak dan dapat berjalan di berbagai platform sistem operasi. Saat ini kode python dapat dijalankan diberbagai platform sistem operasi, beberapa diantaranya adalah :
Linux/Unix Windows Mac OS X
Java Virtual Machine OS/2
Amiga Palm
2.4.2 Sejarah Pemrograman Python
Python dikembangkan oleh Guido Van Rossum 1990 di CWI, Amsterdam sebagai kelanjutan dari pemrograman ABC. Versi terakhir CWI adalah 1.2. Tahun 1995, Guido pindah ke CNRI sambil terus pengembangan pyhton. Versi terakhir yang dirilis adalah 1.6 tahun 2000, Guido dan para pengembang inti python pindah ke BeOpen.com yang merupakan sebuah perusahaan komersial dan membentuk
BeOpen PythonLabs. Python 2.0 dikeluarkan oleh BeOpen. Setelah mengeluarkan Python 2.0, Guido dan beberapa anggota tim PythonLabs pindah ke DigitalCreations. Saat ini pengembangan python terus dilakukan oleh sekumpulan pemrograman yang di koordinir Guido dan Python Software Foundation. Python Software Foundation adalah sebuah organisasi non profit yang dibentuk sebagai pemegang hak cipta intelektual Python sejak versi 2.1 dan dengan demikian mencegah python dimiliki oleh perusahaan komersial. Saat ini distribusi python sudah mencapai versi 2.6.1 dan versi 3.0. Nama Python dipilih oleh Guido sebagai nama bahasa ciptaannya karena kecintaan Guido pada acara televisi Monty Python’s Flying Circus oleh karena itu ungkapan-ungkapan khas dari acara tersebut seringkali muncul dalam pengguna python. Beberapa fitur yang dimiliki pemrograman python adalah :
Memiliki kepustakaan yang luas, dalam distribusi Python telah disediakan modul-modul siap pakai untuk berbagai keperluan.
Memiliki tata bahasa yang jernih dan mudah dipelajari
Memiliki aturan layout kode sumber yang memudahkan pengecekan, pembacaan kembali dan penulisan ulang kode sumber.
Berorientasi objek
Memiliki sistem pengelolaan memori otomatis (garbage collections, seperti Java)
Modular, mudah dikembangkan dengan menciptakan modul-modul tersebut dapat dibangun dengan bahasa python maupun C/C++.
Memiliki fasilitas pengumpulan sampah otomatis, seperti halnya pada bahasa pemrograman Java, python memiliki fasilitas pengaturan
penggunaaan ingatan komputer para pemrograman tidak perlu melakukan pengaturan ingatan komputer secara langsung.
Memiliki banyak fasilitas pendukung sehingga mudah dalam pengoperasikannya.
2.4.3. RPi.GPIO
RPi.GPIO adalah perangkat lunak modul yang menawarkan akses GPIO (General Purpose Input Output) pada Raspberry Pi yang akan digunakan untuk menghubungkan GPIO (General Purpose Input Output) ke peralatan listrik, dimana fungsi dari modul RPi.GPIO ini adalah untuk berkomunikasi langsung dengan GPIO (General Purpose Input Output) yang sudah ditetapkan fungsinya, adapun fungsi dari modul RPi.GPIO ini adalah sebagai berikut.
1. PWM via DMA (Hingga 1µs)
2. GPIO input dan output (drop-in pengganti RPi.GPIO).
3. GPIO interupsi (callback ketika peristiwa terjadi pada masukan GPIO). 4. Socket TCP interupsi (callback ketika socket tcp klien mengirim data). 5. Command-line tools rpio dan rpio-curses
6. Open source (LGPLv3 +)
RPi.GPIO ini adalah perangkat lunak yang bisa dikembangkan dalam arti bebas dan dapat menyeberluaskan atau memodifikasi dibawah GNU Lesser Public License sebagaimana dipublikasikan oleh Free Foundation.
2.5 HTML (Hyper Text Markup Language)
HTML (Hyper Text Markup Language) adalah bahasa yang sangat tepat dipakai untuk menampilkan informasi pada halaman Web karena HTML menampilkan bentuk hypertext dan juga mendukung sekumpulan perintah yang dapat digunakan untuk mengatur tampilnya informasi tersebut. Sesuai dengan namanya, bahasa ini menggunakan tanda (markup) untuk menandai perintah-perintahnya. Saat ini banyak sekali aplikasi yang dapat digunakan untuk membuat Web Page secara mudah, seperti Microsoft FrontPage, Adobe Golive dan lainnya. Namun demikian untuk membuat seseorang Web Developer harus memiliki kemampuan dasar untuk menguasai perintah HTML. Untuk dapat menggunakan HTML membutuhkan beberapa hal, diantaranya adalah :
1. Memerlukan text editor untuk mengetikkan, seperti text ditor notepad, notepad++ dan lain sebagainya.
2. Memerlukan sebuah web browser untuk menampilkan program HTML yang sudah dibuat.
3. Membutuhkan tempat penyimpanan, Hardisk, floppy disk, atau web server. Tidak harus bekerja secara online dengan internet, hanya dapat menulis HTML kemudian menggunakan web browser secara offline.
2.6 PHP (PHP Hypertext Prepocessor)
PHP adalah singkatan dari (PHP Hypertext Prepocessor) yaitu bahasa pemrograman yang digunakan secara luas untuk penanganan pembuatan dan pengembangan sebuah situs web dan biasa digunakan bersamaan dengan HTML, PHP diciptakan oleh Rasmus LErdorf pertama kali tahun 1994, pada awalnya PHP adalah singkatan dari (Personal Home Page Tools). Beberapa kelebihan PHP dari bahasa pemrograman web antara lain:
1. Bahasa pemrograman PHP adalah sebuah script yang tidak melakukan sebuah kompilasi dalam penggunaanya.
2. Web server yang mendukung PHP dapat ditemukan dimana-mana dari mulai apache, IIS, Lighttpd, hingga Xitamu dengan konfigurasi yang relatif muda.
3. Dalam sisi pengembangan lebih mudah karena banyaknya milis-milis dan developer yang siap membantu dalam pengembangan.
4. Dalam sisi pemahaman, PHP adalah bahasa scripting yang paling mudah karena memiliki referensi yang banyak.
5. PHP adalah bahasa pemrograman open source yang dapat digunakan di berbagai mesin (Linux, Unix, Macintos, Windows) dapat dijalankan secara
runtime melalui console serta juga dapat menjalankan perintah-perintah system.
2.7 HTTP Request dan Response
Sebuah aplikasi web berkomunikasi dengan perangkat lunak klien melalui HTTP sebagai protokol yang berbicara menggunakan request dan response
menjadikan aplikasi web bergantung kepada siklus ini untuk menghasilkan dokumen yang ingin diakses oleh pengguna. Secara umum aplikasi web yang kita kembangkan harus memiliki satu cara untuk membaca HTTP request dan mengembalikan HTTP response ke pengguna.
Pada pengembangan web tradisional, kita umumnya menggunakan sebuah web server seperti Apache atau Nginx sebagai penyalur konten statis seperti HTML,CSS,Javascript, maupun gambar. Untuk menambahkan aplikasi web kita kemudian menggunakan penghubung antar web server dengan program yang dikenal dengan nama CGI (Common Gateway Interface). CGI di implementasikan pada web server sebagai antarmuka penghubung antara web server dengan program yang akan menghasilkan konten scara dinamis. Program – program CGI biasanya dikembangkan dalam bentuk script, meskipun dapat saja dikembangkan dalam bahasa apapun. Contoh dari bahasa pemrograman dan program yang hidup dalam CGI adalah PHP. Untuk melihat dengan lebih jelas cara kerja CGI seperti gambar berikut :
Gambar 2.8 Cara Kerja CGI Web Server
1. Web server yang berhadapan langsung dengan pengguna, menerima HTTP request dan mengembalikan HTTP response.
2. Untuk konten statis seperti CSS, Javascript, gambar, maupun HTML, web server dapat langsung menyajikan sebagai HTTP response kepada pengguna.
3. Konten dinamis seperti program PHP maupun perl disajikan melalui CGI.
4. CGI script kemudian menghasilkan HTML atau konten statis lainnya yang akan disajikan sebagai HTTP response Kepada pengguna.
Meskipun terdapat banyak pengembangan selanjutnya dari CGI, ilustrasi sederhana di atas merupakan konsep inti ketika awal pengembangan CGI. Umumnya aplikasi web dengan CGI memiliki kelemahan di mana menjalankan script CGI mengharuskan web server untuk membuat sebuah proses baru. Pembuatan proses baru biasanya akan menggunakan banyak waktu dan memori dibandingkan dengan eksekusi script, dan karena setiap pengguna yang terkoneksi akan mengakibatkan hal ini terhadap server performa aplikasi akan menjadi kurang baik.
CGI sendiri menyediakan solusi untuk hal tersebut, misalnya FastCGI yang menjalankan aplikasi sebagai bagian dari web server. Bahasa lain juga menyediakan alternatif dari CGI, misalnya Java yang memiliki Servlet. Servlet pada Java merupakan sebuah program yang menambahkan fitur dari server secara langsung. Jadi pada pemrograman dengan Servlet, kita akan memiliki satu web
server di dalam program kita, dan pada web server tersebut akan ditambahkan fitur-fitur spesifik aplikasi web kita.
2.8 Raspberry Pi Web Server
Raspberry Pi server adalah sebuah sistem komputer yang menyediakan layanan tertentu dalam sebuah jaringan komputer. Server didukung dengan dengan prosesor yang bersifat scalable dan RAM yang cukup besar, juga dilengkapi dengan sistem operasi yang khusus untuk membuat server dikomputer Raspberry Pi, yang disebut sebagai sistem operasi jaringan. Server juga menjalankan perangkat lunak administratif yang mengontrol akses terhadap jaringan dan sumber daya yang terdapat didalamnya, seperti halnya berkas atau pencetak dan memberikan akses kepada anggota kerja jaringan. Raspberry Pi server mempunyai sistem operasi tetapi sistem operasi yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah sistem operasi Raspberry Pi itu sendiri yaitu Raspbian , dimana Raspbian adalah sistem operasi berbasis Linux turunan dari Linux Debian. Dimana Raspbian sengaja dirancang untuk prosesor ARM atau komputer Raspberry Pi, dan banyak lagi sistem operasi yang digunakan untuk prosesor ARM ini. Dalam tugas akhir ini Raspberry Pi dirancang sebagai Akses Point, Server dan sebagai Robot beroda yang dikendalikan dari web browser, smartphone, sebagai klien untuk mengendalikan 2 Motor dc pada Raspberry Pi tersebut.
