Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 1 IMPLEMENTASI ALGORITMA DAN SENSOR INFRA RED DALAM
PERANCANGAN ROBOT PEMADAM API KATEGORI BERODA PADA KONTES ROBOT CERDAS INDONESIA 2012
Oleh :
Endy Sjaiful Alim, ST.,MT. Kasogi N
Prodi Elektro UHAMKA
(Dimuat di Jurnal Lembaga Penelitian dan Pengembangan UHAMKA “MAQRA” Volume1,Nomor 1, Oktober 2012)
ABSTRAK
Prototipe robot cerdas pemadam api merupakan prototipe robot cerdas yang mampu bekerja memadamkan api dalam sebuah ruangan. Robot ini akan bekerja secara otomatis tanpa operator sesuai dengan peraturan dari Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) yang diadakan setiap tahun. Robot ini beraksi pada sebuah simulasi bangunan rumah yang memiliki empat ruangan. Posisi start robot ditentukan secara acak dalam sebuah ruangan , lalu bergerak secara otomatis tanpa operator untuk mencari api (disimulasikan dengan lilin) dan memadamkannya, kemudian kembali ke dalam ruangan tempat start robot. Simulasi bangunan rumah dilengkapi dengan beberapa rintangan (furniture, uneven floor, cermin dll ). Secara struktural robot ini tersusun atas kontruksi mekanik berukuran sekitar 25x20x15 cm (panjang x lebar x tinggi) yang dilengkapi dengan perangkat elektronik seperti mikrokontroler, sensor dan motor DC sebagai penggerak roda.
Kata Kunci ; infra red, robot pemadam api KRCI, algoritma robot.
1.PENDAHULUAN
Kata “robot” berasal dari bahasa Chech (Ceko) yang berarti pekerja. Saat ini secara sadar atau tidak sadar, robot telah hadir di dalam kehidupan manusia dalam bentuk yang bermacam-macam. Terdapat bentuk disain robot yang sederhana untuk mengerjakan kegiatan mudah berulang-ulang. Ada pula robot yang dirancang untuk “berperilaku” sangat kompleks dan sampai batas tertentu untuk mengontrol dirinya sendiri.
Di kalangan umum pengertian robot selalu dikaitkan dengan “makhluk hidup” berbentuk manusia maupun binatang yang terbuat dari logam dan bertenaga listrik. Sementara itu dalam arti luas robot berarti alat yang dalam batas-batas tertentu dapat bekerja sendiri (otomatis) sesuai dengan perintah yang telah dibuat oleh perancangnya. Atas dasar pengertian tersebut, ada keterkaitan yang sangat erat antara robot dengan otomatisasi sehingga dapat dipahami bahwa hampir setiap aktivitas kehidupan modern makin tergantung pada robot dan otomatisasi.
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 2 Perkembangan teknologi robot di Indonesia tidak terlepas dari peran mahasiswa. Beberapa perlombaan atau kontes robot di Indonesia telah diadakan secara rutin tiap tahun. salah satunya yaitu KRI (Kontes Robot Indonesia) dan KRCI (Kontes Robot Cerdas Indonesia). Dalam rangka persiapan menghadapi KRI dan KRCI 2012 perlu diadakan riset yang sangat matang. Kami dari pihak dosen dan mahasiswa aktif jurusan teknik elektro UHAMKA berinisiatif dan berniat mengajukan sebuah penelitian dalam bidang robotika yang berkaitan dengan pelaksanaan Kontes Robot Cerdas Indonesia tahun 2012.
Perancangan robot ini bertujuan untuk membuat sebuah robot cerdas pemadam api beroda yang mampu bekerja sesuai dengan rule KRCI senior beroda yang ditargetkan dapat tampil pada ajang KRCI 2012 senior beroda.
Perancangan robot ini berperan sangat penting untuk membawa perubahan IPTEK khususnya bidang robotika bagi UHAMKA karena penelitian ini berkaitan dengan peran serta UHAMKA dalam kontes robot di Indonesia tahun mendatang. Bermodalkan kompetensi,loyalitas dan semangat , peneliti berniat untuk meraih prestasi dalam ajang tersebut. Untuk jangka panjang penelitian ini dapat menjadi contoh untuk pembuatan robot yang lebih kompleks dan memungkinkan untuk dibuat robot asli (non-prototype) yang dapat bermanfaat.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Robot memiliki karakter utama: Sensing : Robot memiliki sensor untuk dapat merasakan keadaan lingkungan sekitarnya; Movement : Robot memiliki roda ataupun kaki untuk dapat bergerak di lingkungan sekitarnya; Energy : Robot membutuhkan energy untuk dapat bergerak ; Intelligence : Robot dapat berfikir dan memutuskan tindakan (cerdas ). Kemampuan berfikir dan tingkat kecerdasannya ini sangat ditentukan olem pencipta robot yang membuat algoritma pemograman.
Secara teknis, karakteristik robot di atas dapat dimodelkan oleh blok diagram berikut:
Gambar 2.1 : model umum sebuah robot 2.1. Tenaga/Power Supply
Suplai tenaga atau power supply merupakan hal vital yang dibutuhkan oleh benda bergerak baik makhluk hidup ataupun benda mati bergerak. Sebuah robot memerlukan suplai tenaga yang umumnya berasal elemen kering atau lebih dikenal dengan sebutan baterai.
Baterai adalah sumber tegangan yang dapat mengalirkan arus listrik pada elemen Volta. Baterai dibuat pertama kali pada tahun 1866, oleh kimiawan Perancis bernama George Lenclanche. Baterai terdiri
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 3
dari Zn sebagai katoda yang berbentuk bejana yang dilapisi oleh batang arang (karbon yang memiliki potensial lebih tinggi dari Zn) sebagai anoda, Amonium Klorida dan Mangan Dioksida. Berikut ilustrasi bagian-bagian pada baterai:
Gambar 2.2 Bagian-bagian pada baterai
Baterai tersedia dalam jenis bermacam-macam, berikut jenis-jenis dari baterai yang umum dijual.
NiCD (nickel-cadmium battery / Nicad ) ; Baterai jenis ini merupakan generasi pertama. Berkapasitas besar, baterai ini cocok untuk ponsel lama yang bertenaga besar. Sesuai dengan ukuran dan kapasitasnya. Proses pengisian ulang pun cukup merepotkan, misalnya pengisian ulang harus dilakukan pada saat daya baterai benar-benar habis. Karena baterai NiCD memiliki memory effect, semakin lama kapasitasnya akan menurun jika pengisian belum benar-benar kosong. Singkatan NiCad adalah merek dagang terdaftar dari SAFT Corporation, meski produk ini umumnya digunakan untuk menjelaskan seluruh baterai nikel-kadmium. Di sisi lain, singkatan NiCd berasal dari simbol kimia dari nikel (Ni) dan kadmium (Cd),
NiMH (Nickel Metal Hydride) ; Generasi selanjutnya dari baterai adalah NiMH. Baterai isi ulang ini masih memiliki memory effect namun hanya bersifat sementara. Jadi lebih fleksibel dibanding dengan NiCD. Untuk pengisian ulang baterai ini tidak perlu menunggu benar-benar habis, namun dengan konsekuensi akan terasa cepat habis. Namun hal ini hanya berlangsung sementara, saat habis isi kembali dan kemampuannya akan kembali normal lagi. pembuangan baterai NiMH yang tidak benar menimbulkan bahaya lingkungan kurang dari baterai NiCd karena tidak adanya kadmium .
Li-Ion ( Lithium Ion) ; Dibanding dengan 2 generasi sebelumnya, type ini tidak lagi memiliki memory effect. Jadi anda bisa mengisi ulang tanpa menunggu baterai habis. Baterai Li-Ion memiliki “life cycle” (siklus hidup) yang lebih pendek. Bahkan apabila dicharges berlebihan baterai lithium ion akan menurun kemampuannya dibanding NiCD atau NiMH.Lithium-ion adalah salah satu jenis yang paling populer, dengan salah satu yang terbaik energy-to-weight ratios , tidak ada efek memori , dan lambat dalam penurunan daya jika tidak digunakan. Selain digunakan untuk peralatan elektronik, baterai lithium-ion yang semakin meningkat popularitasnya juga dipergunakan untuk pertahanan, otomotif, dan aplikasi ruang angkasa karena kepadatan energi yang tinggi. Namun, beberapa jenis perlakuan dapat menyebabkan baterai lithium-ion konvensional dapat meledak .
Li-po (Lithium polymer) ; Polimer ion baterai-Lithium, lithium ion polimer, atau lebih umum baterai lithium polymer (disingkat Li-poli, Li-Pol, LiPo, LIP, PLI atau LiP) adalah baterai isi ulang (baterai sel sekunder). Biasanya baterai ini terdiri dari beberapa sel sekunder yang identik di samping paralel untuk meningkatkan kemampuan debit saat ini. Tipe
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 4
ini telah berevolusi dari teknologi baterai lithium-ion . Perbedaan utama adalah bahwa lithium – salt elektrolit tidak ditempatkan dalam organic solvent tetapi dalam polimer padat komposit misalnya polietilen oxide atau polyacrylonitrile . Keuntungan dari polimer Li-ion atas desain lithium-ion berpotensi lebih rendah termasuk biaya pembuatan, kemampuan beradaptasi terhadap berbagai bentuk kemasan, dan kekasaran. Lithium-ion baterai polimer mulai muncul dalam peralatan elektronik konsumen sekitar tahun 1996. ini generasi paling baru dari baterai isi ulang. Selain ramah lingkungan, keunggulannya diatas baterai Li-ion, untuk perawatan baterai Lithium Polymer, tak jauh berbeda dengan Lithium Ion. Namun penanganannya harus ekstra hati-hati mengingat sifatnya yang cukup “liquid” dengan tekanan cukup keras bisa menyebabkan bentuk baterai berubah. Kelemahan Li-po justru mengharuskan kita mengisi ulang baterai jangan sampai menunggu perangkat elektronik mati dengan sendirinya. Atau sebisa mungkin ketika perangkat elektronik memberikan peringatan baterai lemah.
2.2 Mikrokontroler Basicstamp
Basic stamp adalah mikrokontroler yang dikembangkan oleh Parallax Inc. yang mudah diprogram menggunakan format bahasa pemrograman Basic. Disebut “basicstamp” karena ukurannya yang sebesar perangko pos. Mikrokontroler Basic Stamp menggunakan power supply saat pemrogramannya dan tidak kehilangan programnya saat baterai atau power supply dicabut.
Kode Basic disimpan di dalam EEPROM serial pada board Basic Stamp. EEPROM menyediakan penyimpanan yang sulit diubah, yaitu menjaga memory saat kehilangan power. EEPROM digunakan dalam Basic Stamp 1 dan 2 yang dijamin berfungsi selama 40 tahun ke depan dan mampu untuk 10.000.000 kali penulisan ulang per lokasi memori. EEPROM yang digunakan dalam Basic Stamp 2e dan 2sx dijamin untuk digunakan sampai 1.000.000 kali penulisan ulang per lokasi memori.
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 5 2.3. Sensor Api UV-TRON
Sensor api UV-Tron adalah sebuah sensor yang mendeteksi adanya nyala api yang memancarkan sinar ultraviolet. Pancaran cahaya ultraviolet dari sebuah nyala lilin berjarak 5 meter dapat dideteksi oleh sensor ini. Sensor api UV-Tron biasanya digunakan pada lomba robot, seperti KRCI (kontes robot cerdas indonesia) yang berfungsi mendeteksi keberadaan lilin yang akan dipadamkan oleh sirobot. Untuk lebih mudah jika anda berniat untuk membeli sensor UV-Tron sebaiknya langsung membeli lengkap dengan drivernya alias membeli yang sudah jadi modul yang siap dipakai. Sensor UV-Tron akan mengeluarkan logika high (1) jika ia mendeteksi keberadaan api dan sebaliknya sensor UV-Tron akan mengeluarkan logika low (0) jika ia tidak mendeteksi api, anda bisa mengecek keluarannya dengan multimeter analog. Perlu diketahui, output yang dikeluarkan adalah sinyal kotak dengan frekuensi yang bergantung pada kapasitor yang digunakan pada driver. Pemilihan kapasitor driver harus disesuaikan dengan kebutuhan, jika kita ingin mendapatkan output dengan sampling yang lebih cepat maka gunakan kapasitor dengan kapasitansi yang lebih kecil (biasanya 0.01 µF), sebaliknya jika ingin sampling yang lebih lambat gunakan kapasitansi kapasitor yang lebih besar (misal 1 µF). Biasanya nilai kapasitansi 0.01 µF memiliki periode sampling 0.01s begitupun untuk 1 µF memiliki periode sampling 1s.
Gambar 2.4 Sensor api UV-Tron 2.4. Motor Servo DC
Motor servo adalah sebuah motor DC berukuran kecil dan berat ringan yang bekerja dengan konsep PWM (pulse witdh modulation). Motor servo mempunyai rangkaian pengendali dan sebuah potensiometer yang dihubungkan pada poros keluaran motor.
Untuk menggerakkan perputaran motor servo diperlukan perintah dari perangkat lunak yang dapat mengaktifkan pulsa digital kondisi high (logik 1). Penentuan lebar pulsa high berefek pada derajat perputaran dan kecepatan putar motor.
2.5. Sensor Inframerah
Sensor inframerah merupakan sebuah sistem sensor yang memanfaatkan cahaya inframerah. Transmitter berupa LED inframerah, dan receiver berupa phototransistor yang dirancang dengan rangkaian filter frekuensi sebesar 37,5 Khz yang merupakan frekuensi dari gelombang inframerah.
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 6 Dalam dunia robotika sensor inframerah bermanfaat sebagai pendeteksi benda penghalang agar robot bergerak tidak menabrak penghalang di sekitarnya. oleh karena itu transmitter dan receiver inframerah harus di pasang berdampingan ke arah yang sama.
2.6. LED inframerah
LED inframerah adalah suatu bahan semikonduktor yang memancarkancahaya inframerah yang memiliki panjang gelombang 700 nm – 1 mm. Cahaya inframerah timbul akibat penggabungan elektron dan hole pada persambungan antara 2 jenis bahan semikonduktor di mana setiap penggabungan disertai dengan pelepasan energy foton. Energy foton yang terlepas akan merambat di udara dengan frekuensi 30-40 Khz.
2.6. Fototransistor
Fototransistor dimanfaatkan sebagai komponen penerima cahaya. Untuk dapat menerima cahaya inframerah, maka fototransistor harus dirancang dengan bantuan filter frekuensi sebesar 38 Khz. Berikut salah satu rangkain filter untuk receiver inframerah :
Gambar 2.5 Rangkaian filter pada receiver inframerah 2.7. Sensor Ultrasonik
Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).
Prinsip kerja dari sensor ultrasonik dapat ditunjukkan dalam gambar dibawah ini :
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 7 Tahapan penghitungan jarak pertama ; sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik. Kedua : sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik.
Ketiga : setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya.
2.8. Bahasa pemograman Basic Stamp Editor
Untuk memprogram mikrokontroler Scenix ( Basic stamp ) digunakan sebuah program editor bernama Basic Stamp Editor yang menggunakan PBASIC compiler. Basic Stamp Editor merupakan sebuah bahasa pengembangan dari bahasa pemograman tingkat tinggi BASIC.
3. METODE PERANCANGAN
Perancanagn robot yang dilakukan melalu beberapa tahapan proses, tahapan proses tersebut meliputi ; Pertama studi literatur, studi literatur sangat diperlukan untuk melengkapi studi pustaka yang telah dilakukan sebelumnya. Studi literatur ini dilakukan terutama untuk melengkapi referensi tentang pergerakan robot dan system pengolahan databaik hardware maupun software yang efektif. Pada tahap ini kami menggunakan internet dan buku sebagai media informasi yang dapat diandalkan.
Kedua Membuat model mekanik sederhana robot dan melakukan tahap simulasi sistem gerak. Ketiga merancang secara rinci semua bagian robot untuk mengetahui kebutuhan tambahan yang diperlukan baik dari sisi software, hardware, dan presedur mekanisasi. Keempat merealisasi prototipe robot dan mengimplementasi kan algoritma yang diperoleh dari tahap sebelumnya. Pada tahap ini, robot telah memiliki bentuk final dan aspek otonomi sudah mulai diberlakukan misalnya modul mikrokontroler dan baterai sudah mulai diintegrasikan ke dalam badan robot.
Kelima tahap uji coba lapangan riil. Pada tahap ini robot dijalankan di arena simulasi yang telah dibuat, dengan pencahayaan dan lingkungan yang bervariasi untuk menguji kehandalan hardware,software dan mekanik. Keenam tahap evaluasi, dari hasil uji coba diharapkan mendapat masukan berupa data aktual baik terhadap data keberhasilan perancangan maupun terhadap data kekurangan perancangan untuk kemudian dicarikan solusi terhadap kekurangan tersebut.
Ketuju tahap penyempurnaan prototipe. Tahap ini dilakukan setelah menemukan solusi yang tepat dari tahap evaluasi sebelumnya dengan merealisasikan penyempurnaan perancangan robot. Kedelapan tahap pameran robot tunggal terbuka. Pada tahap ini akan diadakan sebuah pameran tunggal robot yang terbuka untuk umum. Tujuan dari pameran ini adalah untuk mendapatkan opini dan penilaian dari berbagai kalangan terhadap perancangan robot yang telah dilakukan.
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 8 studi literatur
Perakitan model mekanik
Perakitan hardware dan pemograman masing-masing
blok sistem
Uji coba hardware, software dan mekanik
Pemograman Keseluruhan Sistem Robot
Penyusunan laporan
Penyempurnaan
Uji coba lapangan riil
Evaluasi
Gambar 3.1. Diagram Alur Metode Perancangan Robot 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan robot yang telah dilakukan menghasilkan prototipe hard ware robot secara mekanis dan elektris, serta implementasi sofware yang sesuai dengan algoritma pergerakan robot yang telah dirancang.
4.1. Algoritma Pergerakan Robot
Skema pergerakan robot secara umum meliputi : pertama, pendeteksian posisi start robot ( untuk mengetahui apakah robot berada di dalam ruangan arbitary atau di posisi di lorong arena). Kedua, jika robot berada di ruangan maka robot akan melakukan pergerakan penelusuran dinding untuk mencapai posis i pintu. Ketiga, selanjutnya robot akan melakukan pergerakan pencarian seluruh
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 9 ruangan bersamaan dengan pendeteksian adanya nyala api. Keempat , jika robot menemukan adanya nyala api, maka robot akan merekam ruangan tersebut. Kelima, robot menelusuri ruangan yang belum dicapai untuk mendapatkan po int room factor. Keenam, setelah seluruh ruangan diteliusuri, maka robot akan kembali ke ruangan yang telah terekam adanya nyala api. Kejutu, robot melakukan proses pemadaman api. Kedelapan, robot melakukan proses pergerakan kembali ke posisi start. Kesembilan, setelah robot menemukan posis i strart kemudian robot ber henti.
Pergerakan robot yang telah dirancang memiliki t iga akt ifitas pent ing yang sangat perlu untuk diperhat ikan. Ket iga aktifitas penting tersebut diantaranya gerakan penelusuran dinding, gerakan maju tanpa menabrak dinding , pemetaan lapangan dan pendeteksian posisi robot .
Gerakan penelusuran dinding ; dalam aktifitas penelusuran dinding, sebelumnya harus ditentukan dinding sebelah mana yang akan ditelusuri. Misal dinding kanan, maka robot akan memanfaatkan sensor inframerah atau ultrasonik bagian kanan dan depan robot. dalam aktifitas ini, robot akan diperintah menggerakkan roda (motor) kiri lebih cepat dibandingkan roda kanan saat sensor sebelah kanan tidak mendeteksi adanya dinding, sebalikny a jika sensor kanan mendeteksi adanya dinding maka robot akan diperintah menggerakkan roda kiri lebih lambat dibandingkan roda kanan. Jika sensor bagian depan mendeteksi ada dinding maka robot akan diperintah bergerak berputar searah jarum jam sampa i sensor depan tidak lagi mendeteksi dinding. Robot akan melakukan perintah -perintah di atas hingga keadaan tertentu.
Berikut diagram alir gerakan penelusuran dinding sebelah kanan:
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 10 Gerakan maju tanpa menabrak dinding ; dalam akt ifitas bergerak maju tanpa menabrak dinding, robot akan diperintah mengakt ifkan sensor inframerah atau ultrasonik bagian kiri dan kanan robot. Saat sensor kiri dan kanan t idak mendeteksi adanya dinding, maka r obot diperintah menggerakkan roda kanan dan kiri maju dengan kecepatan sama, saat sensor kanan mendeteksi ada dinding maka robot diperintah menggerakkan roda kanan maju dengan kecepatan tinggi dan roda kiri maju dengan kecepatan rendah, sebaliknya jika sen sor kiri mendeteksi ada dinding maka robot diperintah menggerakkan roda kanan maju dengan kecepatan rendah dan roda kiri maju dengan kecepatan tinggi.
Berikut diagram alir gerakan maju tanpa menabrak dinding :
Gambar 4.2 Diagram alir gerakan maju tanpa menabrak dinding
Pemetaan lapangan dan pendeteksian posisi robot ; dalam Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) robot pemadam api , bentuk lapangan dikonfiguras i dengan bermacam-macam po la ruangan, dan posisi start robot ber sifat acak, maka proses pemetaan sangat perlu dilakukan o leh robot. Proses pemetaan ini dilakukan dengan memanfaatkan sensor ultrasonik yang mampu mengukur jarak penghalang bagian kanan,kiri,depan dan belakang robot. Proses pemetaan lapangan juga bermanfaat untuk meraih point bonus room faktor yang merupakan point bonus terbaik.
4.2 Rangkaian Input/Output Dan Catu Daya
Sistem robot memiliki catu daya untuk mensuplai energi. Robot pemadam api merupakan model robot yang tergolong dinamis (dapat berpindah tempat) sehingga dibutuhkan catu daya yang bersifat portable bukan dari sumber tegangan bolak-balik
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 11 (contoh:listrik PLN), oleh karena itu catu daya yang dipilih berupa baterai (sel kering). Sistem robot yang akan dibuat memiliki bermacam-macam komponen/device yang berbeda-beda kebutuhan dayanya. Secara spesifik robot pemadam api ini membutuhkan tiga buah level tegangan arus searah, yaitu +5 Vdc, +7.4 Vdc dan 9-12 Vdc. Berikut distribusi masing-masing tegangan untuk robot:
+5 Vdc : sensor inframerah, sensor ultrasonik, rangkaian switching, sound activation, dan lain-lain
+7.4 Vdc: motor servo DC
9-12 Vdc: Mikrokontroler dan driver relay untuk kipas
Sel kering yang akan digunakan adalah baterai LiPo (Lithium Polymer) yang mencatu tegangan sebesar 3.7 Vdc persel. Dalam memenuhi kebutuhan tegangan 7.4 Vdc digunakan dua buah sel, 9-12 Vdc digunakan tiga buah sel, dan 5 Vdc digunakan rangkaian regulator yang bersumber dari 7.4 Vdc atau 9-12 Vdc.
Berikut ilustrasi untuk distribusi catu daya dan pengkabelan setiap input/output untuk sistem robot :
Gambar 4.3 distribusi catu daya dan pengkabelan setiap input/output untuk sistem robot
4.3 Rangkaian Mikrokontroller Basic Stamp
Mikrokontroler Basic Rtamp dalam perancangan robot ini diimplementasikan sebagai kontrol pengendali seluruh pergerkan dan aktifitas robot. Dipilihnya mikrokontroler ini karena relatif tersedia dipasaran, memiliki kemampuan programable dengan kapasitas memori yang memadai dan memiliki bahasa pemrograman yang relatif komunitif serta dapat
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 12 mengakomodasi algoritma pergerakan robot yang telah dirancang. Adapun gambar rangkai mikrokontroler basic stamp yang dimaksud adalah sebagai berikut :
Gambar 4.4 Rangkaian Mikrokontroller Basic Stamp
4.4 Rangkaian Sensor Inframerah
Sensor inframerah terdiri dari bagian transmitter dan receiver. Transmitter merupakan sebuah infrared LED yang memancarkan cahaya berfrekuensi 38 KHz. Oleh karena itu LED tersebut harus terhubung oleh generator frekuensi. Untuk membangkitkan frekuensi 38 KHz dibutuhkan 1 buah IC 555 (timer) yang akan dirangkai dengan mode astable.
Gambar 4.5 Astable 555
Secara umum astable 555 memiliki prinsip sebagai berikut (perhatikan gambar) : Output 555 akan menghasilkan pulsa high dan low secara bergantian panjang pulsa high dan low tergantung dari besar nilai R1 dan R2 Perhitungan panjang pulsa high.
Time High (secs) = 0.693 x (R1+R2) x C
Perhitungan panjang pulsa low
Time Low (secs) = 0.693 x R2 x C
Perhitungan frekuensi
𝐅 =
𝟏Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 13
𝐅 =
𝟏 𝐓 𝐇𝐢𝐠𝐡+𝐓 𝐋𝐨𝐰𝐅 =
𝟏 𝟎.𝟔𝟗𝟑𝐱 𝐑𝟏+𝐑𝟐 𝐱 𝐂 + 𝟎.𝟔𝟗𝟑𝐱𝐑𝟐𝐱𝐂𝐅 =
𝟏 𝟎.𝟔𝟗𝟑𝐱 𝐑𝟏+𝟐𝐑𝟐 𝐱 𝐂𝐅 =
𝟏.𝟒𝟒 𝐑𝟏+𝟐𝐑𝟐 𝐱 𝐂Gambar 4.6 Logika Digital High or Low
Setelah dipahami prinsip penghitungan frekuensi, maka dapat dicari nilai dari R1,R2 dan C yang diperlukan untuk membangkitkan sinyal 38 KHz.
Untuk kemudahan , maka dipilih Resistor 22 Kohm sebagai R1 ,potensiometer 100 Kohm yang disetting sebesar 80 Kohm sebagai R2 dan Kapasitor sebesar 0.001 uF
Berikut perhitungan nilai frekuensi:
𝐅 = 𝟏. 𝟒𝟒 𝐑𝟏 + 𝟐𝐑𝟐 𝐱 𝐂 = 𝟏. 𝟒𝟒 𝟐𝟐𝟎𝟎𝟎 + 𝟐 𝟖𝟎𝟎𝟎 𝐱 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏 𝐅 = 𝟑𝟕𝟗𝟕𝟑. 𝟕𝟐𝟐 Hz = ~38 KHz
Sehingga gambar skematik rangkaian yang dibutuhkan untuk transmitter infrared adalah sebagai berikut:
Gambar 4.7 Rangkaian Transmitter Infrared
Untuk menangkap hasil pembacaan dari sensor transmiter infrared perlu dirancang sensor penerima (receiver) infrared. Adapun gambar rangkaian receiver infrared adalah sebagai berikut :
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 14 Gambar 4.8 Rangkaian Receiver Infrared
Setelah didapat skematik untuk rangkaian transmitter dan receiver, maka dapat dirancang jalur PCB untuk sensor infrared. PCB yang dirancang sebaiknya bersifat kecil dan tanpa kabel jumper sehingga diperlukan PCB berjenis double layer through hole. Berikut rancangan PCB untuk sensor infrared :
LAYER ATAS LAYER BAWAH Gambar 4.8 Skematik PCB Sensor Infrared 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Implementasi algoritma dan sensor infrared yang di terapkan pada perancangan robot pemadam api kategori berkaki dalam Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) 2012 ini telah mampu menggerakan robot secara otomatis. Dari uji simulasi yang telah dijalankan gerakan robot tersebut telah berhasil mendeteksi sumber api dan menyalakan kipas untuk proses pemadaman. Uji simulasi yang telah dilakukan juga menunjukkan bahwa algoritma yang dirancang berhasil menjalankan robot dalam 10 alternatif gerakan yang memungkinkan robot menelusuri rute mencari sumber api, kemudian menyalakan kipas untuk memadamkan api dan kembali ke posisi start. Dibutuhkan waktu paling lama 2 menit untuk memadamkan api, dan paling lama 1 menit untuk kembali ke posisi start.
Hasil pengujian simulasi lapangan juga memberikan pengalaman bahwa sensor infrared sangat peka cahaya, sehingga dapat disarankan sebelum robot dioperasikan akan kepekaan sensor infrared dapat diatur secara tepat sesuai intensitas cayaha yang ada di arena lapangan.
Laporan Penelitian Kompetitif Mei 2012 15 Referensi
Boylestad Robert, Nashelsky, Electronic Device And Circuit Theory, Prentice Hall International. Inc, New Jersey 1972.
Jacob Millman, Mikroelektronika, Sistem Digital dan Rangkaian Analog, Erlangga jilid 2 Luta, M.A., Hardi, A. (2004). Perancangan dan Realisasi Robot Pemadam Kebakaran EVO
113, Bandung: Politeknik Negeri Bandung.
Ramza, H., and Y. Dewanto. "Teknik Pemrograman Menggunakan Matlab." Penerbit Grasindo, Jakarta (2007). elib.unikom.ac.id/download.php?id=92375 http://atmelmikrokontroler.wordpress.com http://education.poztmo.com/2011/04/jenis-jenis-baterai.html http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-sensor-api-uv-tron-modul.html http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/IRProxOscReceiver.GIF http://xlusi.com/tools/elemen-kering/
