i Universitas Kristen Maranatha REALIZATION OF LINE FOLLOWER ROBOT WITH SIMULATION
CAPACITOR CHARGING WITH SOLAR CELLS
Author :
Name : Willy Harnawan
NRP : 0422046
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University,
Jln. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung 40164, Indonesia, email: willyharnawan@gmail.com
ABSTRACT
Limitation on the robot in general is a source of energy which will run out when continuous use. Source of energy or the so-called battery needs to be replaced when the battery runs out of energy. This causes frequent battery replacement and energy waste and costs.
In this Final Project has been designed and realized a robot that can fill the capacitor voltage automatically controlled by using micro controller ATMEGA 16. Also used three Hamamatsu optical censors as the line follower censors, LDR as the light sensor, and compass sensors.
Algorithm used in robot will perform the task line follower until the battery voltage condition is reduced, then the robot will look for LDR light sensor and perform the capacitor charging process. Furthermore, the compass sensor will instruct the robot to find the original line and continue his duties as a line follower robot.
From the results of tests conducted, the robot can perform automatically charging well at a distance of light source to the line ranges between 0 - 40 cm with a 100% chance of success. The farther the distance from the line light source the smaller the chances of success up to 150 cm distance, where the robot can not get back on track.
ii Universitas Kristen Maranatha REALIZATION OF LINE FOLLOWER ROBOT WITH SIMULATION OF
CAPACITOR CHARGING USING SOLAR CELLS
Author :
Name : Willy Harnawan
NRP : 0422046
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University,
Jln. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung 40164, Indonesia, email: willyharnawan@gmail.com
ABSTRACT
Limitation on the robot in general is a source of energy which will run out when continuous use. Source of energy or the so-called battery needs to be replaced when the battery runs out of energy. This causes frequent battery replacement and energy waste and costs.
In this Final Project has been designed and realized a robot that can charge the capacitor automatically controlled by micro controller ATMEGA 16. Also used three Hamamatsu optical censors as the line follower censors, LDR as the light sensor, and compass sensors.
Algorithm used in robot will perform the task line follower until the battery voltage condition is reduced, then the robot will seach the light with LDR censors and perform the capacitor charging process. Furthermore, data from compass censors will be read by micro controller for instruct the robot to find the original line and continue his duties as a line follower robot.
From the results of tests conducted, the robot can perform automatically cencors when turn around 1800 so the farher the distance of light source from line cause the smaller chances of success.
.
iii Universitas Kristen Maranatha DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Identifikasi Masalah ... 1
I.3 Tujuan ... 1
I.4 Pembatasan Masalah ... 2
I.5 Spesifikasi Alat ... 2
I.6 Sistematika Penulisan ... 2
BAB II LANDASAN TEORI II.1 Definisi Robot ... 4
II.1.1 Keuntungan Penggunaan Robot ... 5
II.1.2 Klasifikasi Robot Berdasarkan Tingkat Kemampuan Melakukan Tugas... 6
II.1.3 Klasifikasi Robot Berdasarkan Mobilitas ... 6
II.1.4 Sistem Gerak Mobile Robot Beroda ……… 7
II.1.4.1 Differential Drive ... 7
II.1.4.2 Trycycle Drive ……….. 8
II.1.4.3 Synchronous Drive………. 9
II.1.4.4 Holonomic Drive ……….. 9
iv Universitas Kristen Maranatha
II.3.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega16... 17
II.3.5 Blok Diagram Arsitektur ATmega16 ... 19
II.5 Photoreflector Hamamatsu P5587 ... 32
II.5.1 Konfigurasi Pin Hamamatsu P5587 ... 32
II.8 LDR (Light Dependent Resistor).. ... 43
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan Sistem Robot Line Follower yang Dapat Mengisi Tegangan pada Kapasitor secara Otomatis ... 45
III.1.1 Diagram Blok Sistem Manuver Robot dalam Mengikuti Garis ... 45
III.1.2 Diagram Blok Sistem Manuver Robot dalam Mencari Cahaya... 46
III.1.3 Diagram Blok Sistem Manuver Robot dalam Mencari Garis…….. . 46
v Universitas Kristen Maranatha
III.3 Perancangan dan Realisasi Rangkaian Sensor dan Pengontrol….. 49
III.3.1 Sensor…...………. 49
III.3.2.2 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATmega16… 55
III.4 Algoritma Pemograman Robot Line Follower yang dapat Mengisi Ulang Tegangan Pada Kapasitor Secara Otomatis ……. 58
BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN IV.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam ……… 63
IV.1.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Lurus Berjarak 1 Meter ... 63
IV.1.2 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Berbentuk Huruf S…….…. 64
IV.1.3 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Berbentuk Lingkaran …….. 65
IV.2. Pengujian Sensor Cahaya (LDR) ... 67
IV.3 Pengujian Sel Surya ... 69
IV.4 Pengujian Sensor Kompas ... 73
IV.5 Simulasi Pengujian Proses Pengisian Tegangan Pada Kapasitor secara Otomatis... 75
IV.5.1 Pengisian Tegangan pada Kapasior secara Otomatis dengan Track Berbentuk Persegi Panjang ... 76
IV.5.2 Pengisian Tegangan pada Kapasitor secara Otomatis dengan Track Berbentuk Lingkaran... 79
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 82
V.2 Saran ... 83
vi Universitas Kristen Maranatha LAMPIRAN A FOTO ROBOT LINE FOLLOWER DAN HARDWARE
LAMPIRAN B LISTING PROGRAM ATmega16
vii Universitas Kristen Maranatha
Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Sensor Hamamatsu P5587 ... 50
Tabel 3.2 Koneksi Pin L293D dengan Mikrokontroler ATmega16 ... 54
Tabel 3.3(a)Tabel Kebenaran Untuk Motor DC Kiri... 55
Tabel 3.3(b) Tabel Kebenaran Untuk Motor DC Kanan ... 55
Tabel 4.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Lurus Berjarak 1 Meter... 63
Tabel 4.2 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Berbentuk Huruf S .…….. 62
Tabel 4.3 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Berbentuk Lingkaran ... 66
Tabel 4.4 Pengujian Light Seeker Menggunakan Sumber Lampu 15W dengan Intensitas Cahaya Sumber Sama dengan Intensitas Cahaya Ruangan………... 67
Tabel 4.5 Pengujian Light Seeker Menggunakan Sumber Lampu 100W dengan Intensitas Cahaya Sumber Sama dengan Intensitas Cahaya Ruangan... 68
Tabel 4.6 Kemampuan Sel Surya dalam Pengisian Tegangan Menggunakan Sumber Lampu 15W dengan Jarak yang Bervariasi ... 70
Tabel 4.7 Kemampuan Sel Surya dalam Pengisian Tegangan Menggunakan Sumber Lampu 25W dengan Jarak yang Bervariasi ... 71
viii Universitas Kristen Maranatha Menggunakan Sumber Lampu 60W dengan Jarak
yang Bervariasi ... 72 Tabel 4.10 Kemampuan Sel Surya dalam Pengisian Tegangan
Menggunakan Sumber Lampu 100W dengan Jarak
yang Bervariasi ... 73
Tabel 4.11 Tabel Pengukuran Sudut Arah Mata Angin
dengan Menggunakan Sensor CMPS03... 74 Tabel 4.12 Proses Pengisian Tegangan Pada Kapasitor secara
Otomatis dengan Bentuk Garis Berupa Persegi Panjang ... 77 Tabel 4.13 Proses Pengisian Tegangan pada Kapasitor secara
ix Universitas Kristen Maranatha
Gambar 2.5 Penggunaan Roda Omni-Directional ……… 10
Gambar 2.6 Sistem Gerak Holonomic Drive ……….……… 10
Gambar 2.22 Pengiriman Alamat Slave pada Sebuah Sequence Protokol I2C……….………. 29
Gambar 2.23 Rangkaian H-Bridge ... 30
Gambar 2.24 Rangkaian H-Bridge Dengan Kondisi Motor Berputar Searah Jarum Jam ... 31
x Universitas Kristen Maranatha Gambar 2.26 Rangkaian Dasar Sensor Photoreflector
Hamamatsu P5587…...……… 32
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Manuver Robot dalam Mengikuti Garis ………. 45
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Manuver Robot dalam Mencari Cahaya. 46
Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem Manuver Robot dalam Mencari Garis… 47
Gambar 3.4Dimensi Robot Line Follower yang Dapat Mengisi Tegangan Pada Kapasitor Secara Otomatis ... 48
Gambar 3.5 Posisi Penempatan Sensor-sensor pada Robot Line Follower yang Dapat Mengisi Tegangan Pada Kapasitor Secara Otomatis ... 49
Gambar 3.6 Alokasi Pin CMPS03 ……… 51
Gambar 3.7 Rangkaian Pembagi tegangan LDR ……….. 52
Gambar 3.8 Skematik driver motor L293D ………... 54
Gambar 3.9Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATmega16 …….………. 57
Gambar 3.10 Diagram Alir Algoritma Pemrograman Pada ATmega16….. 59
Gambar 3.11 Diagram Alir Algoritma Line Seeker ……… 60
Gambar 3.12 Diagram Alir Algoritma Pemrograman Light Seeker ……... 61
xi Universitas Kristen Maranatha
Gambar 4.1 Pola Gerak Pada Jalur Lurus Hitam Berjarak 1 Meter ……… 62
Gambar 4.2 Pola Gerak Pada Jalur Lurus Hitam Berbentuk Huruf S …… 63
Gambar 4.3 Pola Gerak Pada Jalur Lurus Hitam Berbentuk Lingkaran …. 64
Gambar 4.4 Track yang berbentuk persegi panjang... 74
Gambar 4.5 Line Follower ... 76
Gambar 4.6 Light Seeker ... 76
Gambar 4.7 Charging ... 76
Gambar 4.8 Line Seeker.... ... 77
LAMPIRAN A
FOTO ROBOT
&
A-1
TAMPAK DEPAN – FRONT VIEW
A-2
A-3
LAMPIRAN B
A-4
/***************************************************** This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.3 Professional Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
unsigned int data2, data1, posisi, kps,a,b,c,d,e,z,g,arah,p,i; #asm
.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm
#include <lcd.h>
// Declare your global variables here // I2C Bus functions
#asm
.equ __i2c_port=0x1B ;PORTA .equ __sda_bit=0
.equ __scl_bit=1 #endasm
#include <i2c.h>
// // Alphanumeric LCD Module functions // #asm
// .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC // #endasm
// #include <lcd.h>
#define ADC_VREF_TYPE 0x60 // Read the 8 most significant bits // of the AD conversion result
unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) {
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10; return ADCH; }
// Declare your global variables here void light_seeker(void)
{
A-5
A-6
// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=Out Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=0 State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;
DDRB=0x08;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0
PORTD=0x00; DDRD=0xFF;
// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 10.800 kHz
// Mode: Phase correct PWM top=FFh // OC0 output: Non-Inverted PWM TCCR0=0x65;
TCNT0=0x00; OCR0=0xFF;
// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off
A-7
OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 10.800 kHz
// Mode: Phase correct PWM top=FFh // OC2 output: Non-Inverted PWM ASSR=0x00;
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;
SFIOR=0x00; // ADC initialization
A-11
LAMPIRAN C
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi penelitian yang digunakan, spesifikasi alat dan sistematika penulisan.
I.1 Latar Belakang
Kelemahan pada robot pada umumnya adalah sumber energi yang akan habis apabila terus digunakan. Sumber energi atau yang biasa disebut baterai perlu terus diganti ketika baterai tersebut habis. Hal ini menyebabkan seringnya terjadi pergantian baterai dan pemborosan energi dan biaya.
Sinar matahari adalah salah satu sumber energi yang mudah didapat dan tidak akan pernah habis. Sehingga akan lebih efisien jika energi listrik yang digunakan untuk mengisi baterai pada robot menggunakan energi yang berasal dari cahaya matahari secara otomatis.
I.2 Idenifikasi Masalah
Untuk menggerakan robot dibutuhkan baterai baru. Sehingga akan lebih efisien bila dapat membuat robot yang dapat mengisi baterainya secara otomatis menggunakan energi cahaya matahari.
I.3 Tujuan
BAB I PENDAHULUAN 2
Universitas Kristen Maranatha
I.4 Pembatasan Masalah
Sesuai dengan permasalahan yang akan diteliti lebih dalam, batasan-batasan masalahnya yaitu :
1. Hanya berupa simulasi cara kerja sistem. 2. Posisi awal robot sudah berada di dalam garis
3. Jika kondisi baterai robot hampir habis, robot akan meninggalkan garis dan mencari sumber cahaya pada ruangan yang telah dibatasi.
4. Proses pengisian baterai hanya pada kapasitor
5. Sumber cahaya menggunakan 1buah lampu 100 Watt. 6. Sumber cahaya tidak dapat berpindah-pindah
I.5 Spesifikasi Alat
Prototip dari robot pengikut garis ini dirancang dan direalisasikan dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Robot bergerak mengikuti garis dengan 3 buah sensor Hamamatsu P5587 2. Robot mencari cahaya dengan 2 buah sensor cahaya.
3. Robot ini menggunakan ATmega16 sebagai pengontrol mikro.
I.6 Sistematika Penulisan
Agar penulisan laporan Tugas Akhir ini teratur dan terarah, maka penulisan laporan dibagi menjadi 5 bagian besar berikut ini :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
BAB I PENDAHULUAN 3
Universitas Kristen Maranatha
Hamamatsu P5587, solar cell, sensor kompas, LDR, pengontrol mikro, Atmega16, H-Bridge L293D motor driver dan motor DC.
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
Bab ini akan membahas tentang perancangan robot pengikut jalur mulai dari sketsa awal hingga bentuk jadi perangkat keras dengan perancangan sistem pengontrol mikro dan sensor lalu pembuatan perangkat lunak yang meliputi diagram alir dan program.
BAB IV PENGUJIAN ROBOT
Bab ini membahas tentang cara pengujian robot kemudian dilakukan pengambilan data pengamatan. Terakhir, dilakukan analisa terhadap data yang sudah diambil meliputi perangkat keras dan perangkat lunak.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
82 Universitas Kristen Maranatha BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu
dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.
V.1 Kesimpulan
Dalam Realisasi Robot Line Follower dalam Simulasi Penggunaan Bank
Kapasitor pada Sel Surya dan berdasarkan analisa pada data pengamatan, maka
dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1. Robot dapat melintasi jalur hitam dengan persentase keberhasilan
mencapai 100% dengan jalur lurus, jalur berbentuk huruf S dan jalur
berbentuk lingkaran.
2. Robot dapat mendeteksi cahaya dengan syarat intensitas sumber cahaya
lebih besar dari intensitas cahaya ruangan.
3. Tegangan maksimum yang dihasilkan oleh sel surya hanya 1.37 volt.
Sehingga tidak mencukupi untuk mengisi tegangan pada baterai 7.2 volt
sehingga proses pengisian tegangan pada baterai disimulasikan
menggunakan kapasitor 1 farad 5,5 volt
4. Rata-rata kesalahan pengukuran sudut arah mata angin menggunakan
sensor CMPS03 terhadap sudut arah mata angin bumi mencapai 9.040 5. Persentase keberhasilan pada saat pengujian simulasi pengisian tegangan
pada kapasitor lalu kembali ke garis mencapai 100% dengan jarak sumber
cahaya berada pada 0-40 cm dari garis. Semakin jauh jarak antara garis
dan sumber cahaya maka keberbasilan robot kembali ke garis setelah
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 83
Universitas Kristen Maranatha
V.2 Saran
Saran-saran yang dapat diberikan dalam hal untuk perbaikan dan
pengembangan Robot yang dapat mengisi baterai secara otomatis dalam Tugas
Akhir ini di masa yang akan datang adalah sebagai berikut :
1. Mengembangkan algoritma Artificial Intelligence pada program robot agar
dapat mengingat garis sehingga posisi sumber cahaya dapat
84 Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Andrianto, Heri. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16
Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR). Bandung : Informatika. 2008.
2. Adrianto, Albert. Realisasi Robot Line Follower Untuk GALELOBOT
2009. Bandung : Universitas Kristen Maranatha. 2009.
3. Chanda, Ratana. Realisasi Robot Cerdas Pemadam Api Lilin Dengan
Konfigurasi Lapangan Yang Berubah-Ubah. Bandung : Universitas Kristen
Maranatha. 2009.
4. Kurnia, Jonatan. Realisasi Robot Mobil Tank Untuk Menjelajahi Medan
Yang Tidak Rata. Bandung : Universitas Kristen Maranatha. 2008.
5. Wahyudi, Totok. Realisasi Prototipe Robot Pengikut Jalur Hitam.
Bandung : Universitas Kristen Maranatha. 2008.
6. http://id.wikipedia.org/wiki/sel_surya
7. http://id.wikipedia.org/wiki/resistor_foto
