Tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh.

i

TUGAS AKHIR

TEMPAT SAMPAH BERJALAN

TERKENDALI JARAK JAUH

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh:

YOSAPHAT SAMODRA NIM: 085114013

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

FINAL PROJECT

MOBILE REMOTE CONTROLLED

TRASH CAN

Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree In Electrical Engineering Study Program

YOSAPHAT SAMODRA NIM: 085114013

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

Jadikanlah Ilmu Berguna Bagi Diri Sendiri dan Orang Lain

vii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Yosaphat Samodra

Nomor Mahasiswa : 085114013

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

TEMPAT SAMPAH BERJALAN TERKENDALI JARAK JAUH

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 25 Oktober 2012

viii

INTISARI

Kebiasaan seseorang membuang sampah tidak pada tempatnya sering kali membuat pencemaran atau rasa tidak nyaman. Teknologi robot pada masa kini sangat berkembang. Salah satu pengembangan fungsi robot adalah sebagai pengangkut barang atau sampah. Tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh memberikan solusi agar setiap orang dapat membuang sampah pada tempatnya.

Pada penelitian ini, tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh menggunakan modul XBee Pro sebagai komunikasi serial dengan jarak jangkau 100 meter. Jenis robot yang digunakan pada penelitian adalah line follower. Setiap orang yang ingin membuang sampah hanya perlu menekan tombol yang berada pada ruangan tertentu (pos), kemudian robot akan menghampiri dengan membawa kotak sampah. Dengan batasan berat dan tinggi sampah tertentu, robot akan kembali ke tempat semula (base) secara otomatis.

Tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh dapat berfungsi dengan baik. Tingkat keberhasilan robot dalam menuju pos dan kembali lagi kebasemencapai 90%.

ix

ABSTRACT

People’s habit about throwing away trash on improper place often make pollution

or discomfort feeling. Nowadays, robotic technology is highly developed. One of that robotic technology development is as carrier of goods or rubbish. Mobile remote controlled trash offer solution so that everyone can dispose trash in proper place.

In this thesis, mobile remote controlled trash can is using XBee Pro module as the serial communication within 100 meter range. Typical robot used in this thesis is line follower robot. Someone who wants to dispose trash only need to press a button at the certain room (point), then robot will come bring trash can to that point. With certain limit of weight and height, robot will return to starting place (base) automatically.

Mobile remote controlled trash is well functioned. Robot’s successful rateon going to the certain point and return to base reach 90%.

x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini dengan baik. Laporan akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 3. Damar Widjaja, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan

ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan skripsi ini.

4. Martanto, S.T., M.T., Ir. Tjendro, M.Kom., dosen penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi ini.

5. Kedua orang tua dan kakak-kakak saya, atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada henti.

6. Kekasihku atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada henti. 7. Staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.

8. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008 Teknik Elektro, kawan-kawan kos, dan semua kawan yang mendukung saya dalam mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.

Penulis

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN PERSETUJUAN

... iii

HALAMAN PENGESAHAN

... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

... vii

INTISARI... viii

ABSTRACT... ix

KATA PENGANTAR

... x

DAFTAR ISI

... xi

DAFTAR GAMBAR

... xv

DAFTAR TABEL... xviii

DAFTAR LAMPIRAN

... xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penelitian... 2

1.4. Manfaat Penelitian... 2

1.5. Batasan Masalah ... 2

1.6. Metodologi Penelitian ... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Frequency Band2,4 GHz ... 6

2.2. XBee Pro ... 7

2.3 LCD... 9

xii

2.4.1. KonfigurasiPin... 12

2.4.2. Peta Memori ... 13

2.4.3.Stack Pointer... 14

2.4.4.Resetdan Osilator Eksternal... 14

2.4.5.TimerATmega8535... 15

2.4.5.1.Timer/Counter1 ... 15

2.4.5.2.RegisterPengendaliTimer/Counter1 ... 15

2.4.5.3. Mode Operasi ... 21

2.4.5.4. Interupsi ... 25

2.4.6. Osilator Mikrokontroler... 26

2.4.7.Analog to Digital Converter... 26

2.5. Rangkaian Pembagi Tegangan ... 28

2.6. Operational Amplifier... 28

2.7. Komparator... 29

2.8. PenguatNon - Inverting... 30

2.9. IC LM339... 30

2.10. Keypad... 31

2.11. ICDriverL298... 32

2.12. SensorFlexiforce... 32

2.13. Sensor Jarak Ultrasonik PING... 33

2.14. Motor DC... 34

2.15. Fotodioda... 35

2.16. Light Emiting Diode(LED)... 36

2.17. Optocoupler... 36

BAB III PERANCANGAN

3.1. Diagram Blok ...………. 38

3.2. Perancangan Perangkat Keras ...………. 40

3.2.1. RobotLine Followerdan Letak Sensor...………. 40

3.2.2. TrackRobot...………. 41

3.2.3. Rangkaian Pemancar XBee PRO...………. 42

3.2.4. Rangkaian Penerima Xbee PRO...………. 44

xiii

3.2.6. Rangkaian LCD...………. 48

3.2.7. Sensor Jalur...………. 49

3.2.8. Rangkaian Komparator...………. 51

3.2.9. RangkaianDriver...………. 55

3.2.10.Rangkaian Pembagi Tegangan Sensor Berat...………. 57

3.2.11.Perhitungan Nilai ADC...………. 58

3.3. Perancangan Perangkat Lunak... 59

3.3.1.FlowchartUtama………... 59

3.3.2.FlowchartPengiriman Data ...………. 60

3.3.3.FlowchartPenerima Data...………. 61

3.3.4.FlowchartPos1, Pos 2 dan Pulang ...………. 62

3.3.5.FlowchartPengecekan Sampah...………. 65

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Implementasi Robot ... 67

4.1.1. Hasil Konstruksi Robot ... 67

4.1.2. Denah Jalur ... 68

4.2. Pengujian Keberhasilan ... 68

4.2.1. Pengujian Tanpa Beban ... 69

4.2.2. Pengujian dengan Berat 2Kg dan Tinggi 25cm... 69

4.2.3. Pengujian dengan Berat 2Kg dan Tinggi 30cm... 70

4.2.4. Pengujian dengan Berat 2,2Kg dan Tinggi 25cm... 70

4.3. Analisa Pengujian Beban... 71

4.4. Ilustrasi Kegagalan Robot ... 72

4.5. Pengujian Rangkaian Pemancar dan Penerima XBee Pro... 73

4.6. Pengujian Sensor Jalur ... 74

4.7. Pengujian Rangkaian Komparator... 75

4.8. Pengujian RangkaianDriver... 76

4.9. Pengujian Sensor Ultrasonik Ping ... 76

4.10. Pengujian Sensor BeratFlexyforce ... 77

4.11. PembahasanSoftware... 78

4.11.1. Program Utama... 78

xiv

4.11.3. Program Pos 2... 80

4.11.4. Program Pengecekan Sampah ... 81

4.11.4.1. Program PengaturanTimer... 82

4.11.4.2. Program Pengaturan ADC ... 82

4.11.4.3. Program Ketinggian Sampah... 83

4.11.5. Pengujian Program Pos1, Pos 2 dan Pulang ... 84

4.11.6. Program Pemancar XBee Pro ... 86

4.11.7. Program Penerima XBee Pro... 87

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan... 88

5.2. Saran ... 88

DAFTAR PUSTAKA

... 89

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Blok Diagram Pemancar... 3

Gambar 1.2. Blok Diagram Penerima ... 4

Gambar 1.3. Blok Diagram RobotLine Follower... 4

Gambar 2.1. KonfigurasipinXBee PRO ... 7

Gambar 2.2. Komunikasi XBee PRO... 9

Gambar 2.3. Konstruksi LCD... 9

Gambar 2.4. LCD 2 x 16 ... 10

Gambar 2.5. Konfigurasi ATmega8535 ... 12

Gambar 2.6. Peta memori program ... 14

Gambar 2.7. Rangkaianreset... 14

Gambar 2.8. PulsafastPWM ... 23

Gambar 2.9. Pulsaphase correctPWM... 24

Gambar 2.10. Rangkaian pembagi tegangan ... 28

Gambar 2.11. Op-amp ... 28

Gambar 2.12. Op-amp komparator dan karakteristik teganganoutput(Vo)... 29

Gambar 2.13. Grafik Vout dan Vin yang sudah dibandingkan dengan Vref ... 30

Gambar 2.14. Non–inverting amplifier... 30

Gambar 2.15. Konfigurasi IC LM339 ... 31

Gambar 2.16. Keypad4x4 ... 31

Gambar 2.17. ICdriverL298 ... 32

Gambar 2.18. SkemapinIC LM324 ... 32

Gambar 2.19. Sensorflexiforce... 33

Gambar 2.20. Grafik perbandingan hambatan dengan gaya ... 33

Gambar 2.21. Instalasi sensor ping... 34

Gambar 2.22. Grafik prinsip kerja sensor ping ... 34

Gambar 2.23. Konstruksi motor DC... 35

Gambar 2.24. Simbol dan rangkaian fotodioda ... 36

Gambar 2.25. Simbol LED ... 36

xvi

Gambar 3.1. Diagram blok pemancar... 38

Gambar 3.2. Diagram blok penerima ... 39

Gambar 3.3. Diagram blokline follower... 39

Gambar 3.4. Rancangan robotline follower... 40

Gambar 3.5. Trackrobot ... 41

Gambar 3.6. Rangkaian osilator pemancar XBee PRO... 42

Gambar 3.7. Rangkaianresetpemancar XBee PRO ... 43

Gambar 3.8. Rangkaian pemancar Xbee PRO ... 43

Gambar 3.9. Rangkaian osilator penerima XBee PRO ... 44

Gambar 3.10. Rangkaianresetpenerima XBee PRO... 45

Gambar 3.11. Rangkaian penerima Xbee PRO ... 45

Gambar 3.12. Rangkaian osilator minimum sistem ... 46

Gambar 3.13. Rangkaianresetminimum sistem... 47

Gambar 3.14. Rangkaian minimum sistem ... 48

Gambar 3.15. InterfaceLCD mode 4bit... 49

Gambar 3.16. Rangkaian sensor jalur... 51

Gambar 3.17. Rangkaian komparator... 52

Gambar 3.18. Rangkaian pembagi tegangan ... 54

Gambar 3.19. Rangkaiandriver... 56

Gambar 3.20. Rangkaian pembagi tegangan sensor berat... 58

Gambar 3.21. Alur pemrograman utama ... 60

Gambar 3.22. Alur pemrograman pengiriman data ... 61

Gambar 3.23. Alur pemrograman penerima data ... 62

Gambar 3.24. Alur pemrograman pos 1 ... 63

Gambar 3.25. Alur pemrograman pengecekan sampah... 65

Gambar 4.1. Mekanik robot... 67

Gambar 4.2. Trackrobot... 68

Gambar 4.3. Tampilan hasil pengujian tanpa beban... 69

Gambar 4.4. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2Kg dan tinggi 25cm... 69

Gambar 4.5. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2Kg dan tinggi 30cm... 70

Gambar 4.6. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2,2Kg dan tinggi 25cm... 71

Gambar 4.7. Ilustrasi sensor jalur ... 72

xvii

Gambar 4.9. Pemancar dan penerima XBee Pro ... 73

Gambar 4.10. Program utama... 78

Gambar 4.11. Program pos 1 ... 80

Gambar 4.12. Program pos 2 ... 81

Gambar 4.13. Program pengaturantimer... 82

Gambar 4.14. Program pengaturan ADC ... 83

Gambar 4.15. Program ketinggian sampah... 84

Gambar 4.16. Program pemancar XBee Pro ... 86

xviii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Pembagianfrequency bandISM menurut ITU_–R... 6

Tabel 2.2. Lebar frekuensi XBee PRO ... 8

Tabel 2.3. Spesifikasi XBee PRO... 8

Tabel 2.4. Fungsipin-pinLCD... 10

Tabel 2.5. DeskripsipinATmega8535... 13

Tabel 2.6. RegisterTCCR1A ... 15

Tabel 2.7. Normal dan CTC ... 16

Tabel 2.8. ModefastPWM ... 16

Tabel 2.9. Modephase correctdanphase& frekuensicorrectPWM... 16

Tabel 2.10. Mode operasi ... 17

Tabel 2.11. RegisterTCCR1B ... 18

Tabel 2.12. Prescaler timer/counter1... 19

Tabel 2.13. Register1A... 19

Tabel 2.14. Register1 B ... 19

Tabel 2.15. Register1... 19

Tabel 2.16. RegisterTIMSK ... 20

Tabel 2.17. RegisterTIFR ... 20

Tabel 2.18. Sumber interupsi... 25

Tabel 2.19. Konfigurasibit-bitADMUX ... 27

Tabel 2.20. Konfigurasibit-bitADPS ... 27

Tabel 3.1. Penggunaanport-portpada mikrokontroler 1 ... 44

Tabel 3.2. Penggunaanport-portpada mikrokontroler 2 ... 46

Tabel 3.3. Penggunaanport-portpada mikrokontroler 3 ... 47

Tabel 3.4. Kondisi sensor jalur... 64

Tabel 3.5. Kondisi sensor jalur dan pergerakan robot... 65

Tabel 4.1. Persentase keberhasilan pengujian untuk tiap beban yang diuji ... 71

Tabel 4.2. Pengujian rangkaian pemancar dan penerima ... 73

Tabel 4.3. Pengujian jangkauan pemancar dan penerima Xbee Pro ... 74

Tabel 4.4. Pengukuran teganganoutputsensor jalur... 74

Tabel 4.5. Hasil pengujian rangkaian komparator... 75

xix

Tabel 4.7. Hasil pengujian sensor ultrasonik ping... 76

Tabel 4.8. Hasil pengujian sensor beratflexyforce... 77

Tabel 4.9. Perbandingan program utama dengan pengukuran pin yang digunakan... 79

xx

DAFTAR LAMPIRAN

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Seiring dengan tingginya aktivitas manusia seiring pula dengan peningkatan jumlah sampah sebagai produk sekunder. Meningkatnya jumlah sampah dan kecenderungan sifat manusia yang pada umumnya malas membuang sampah dapat menimbulkan berbagai masalah, diantaranya masalah estetika, gangguan kesehatan, bahkan pencemaran lingkungan.

Pada penelitian dengan judul “Robot Pengantar Barang Berbasis Kontrol

Proporsional Deferensial (PD) Digital, robot pengantar barang berjalan mengikuti garis dengan lima titik pemberhentian dan dikendalikan secara jarak dekat [1]. Robot mampu membawa beban kurang dari 200 gram dengan tingkat keberhasilan pengantaran barang 88,3%.

Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis berusaha mengembangkan sebuah sistem tempat sampah yang dapat berjalan ke tempat yang diinginkan dalam wilayah tertentu dengan kontrol yang dilakukan dengan mekanisme panggilan jarak jauh menggunakan jaringan nirkabel. Dengan adanya tempat sampah berjalan tersebut banyak orang akan dengan mudah menjangkau tempat sampah pada suatu ruangan tanpa menghampiri. Asumsi yang seperti ini akan lebih membuat manusia untuk lebih peka dengan keberadaan sampah dan lingkungan sekitarnya.

Dengan hadirnya suatu teknologi jaringan nirkabel yang dinamakan ZigBee maka komunikasi data jarak jauh pun dapat dilakukan. ZigBee termasuk dalam lingkup jaringan

Wireless Personal Area Network (WPAN) seperti halnya dengan Bluetooth [2]. Penulis lebih memilih teknologi ini dibandingankan dengan Bluetooth karena jarak jangkauan ZigBee yang lebih jauh dibandingkan dengan Bluetooth. ZigBee juga memiliki kecepatan pengiriman data yang tinggi apabila dibandingkan dengan Bluetooth danUltra Wide Band

(UWB) [2].

dan sensor berat. Sensor pendeteksi benda berfungsi untuk mengetahui sampah yang masuk ke kotak sampah sehingga setiap orang yang membuang sampah dapat mengetahuinya. Sensor berat berfungsi untuk mengetahui beban maksimal yang dapat dibawa oleh robot. Sensor berat ini juga berfungsi untuk membatasi berat yang dapat dibawa, agar robot tidak cepat rusak dan dapat bertahan dalam waktu yang lama.

1.2.

Perumusan Masalah

1. Bagaimana menciptakan robotline followerdengan membawa tempat sampah? 2. Bagaimana menetukan volume maksimum tempat sampah?

3. Bagaimana menentukan titik-titik pemberhentian robotline follower?

1.3.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan sebuah robot tempat sampah berjalan yang dapat dikendalikan jarak jauh.

1.4.

Manfaat Penelitian

1. Bagi industri jasa, penelitian ini dapat dipakai sebagai salah satu solusi untuk menjawab kebutuhan peralatan di industri, sebagai contoh bagi industri bahan-bahan kimia yang berbahaya.

2. Bagi masyarakat, penelitian ini dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari agar dapat meningkatkan kedisiplinan untuk membuang sampah pada tempatnya. 3. Bagi peneliti, penelitian ini dapat dipakai sebagai sarana belajar tentang penelitian ilmiah dan penulisan karya ilmiah, serta merepresentasikan ilmu-ilmu yang didapat di Teknik Elektro.

4. Bagi dunia pendidikan, penelitian ini dapat dipakai sebagai modul pembelajaran, khususnya untuk mata kuliah robotika, pemrograman dan mikrokontroler.

1.5.

Batasan Masalah

1. Menggunakan dua titik pemberhentian dan satu titik untukbase. 2. Menggunakantrackhitam di atas putih.

3. Kontroller yang digunakan adalah ATmega8535.

5. Berat maksimal yang mampu dibawa robot adalah 2Kg dengan ketinggian maksimal 25cm.

6. Sampah yang dapat ditampung berupa limbah padat.

7. Menggunakan modul XBee PRO yang ada di pasaran sebagai komunikasi serial.

1.6.

Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilakukan menggunakan metode:

1. Bahan-bahan referensi berupawebsite, buku-buku dan jurnal-jurnal. 2. Perancangan subsistem berupahardwaredansoftware.

Tahap ini bertujuan mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

3. Pembuatan subsistemhardwaredansoftware.

Penelitian ini menggunakan tiga buah mikrokontroler. Mikrokontroler 1 digunakan pada rangkaian XBee pengirim, mikrokontroler 2 digunakan pada rangkaian XBee penerima, dan mikrokontroler 3 digunakan pada robotline follower.

Berdasarkan Gambar 1.1.,keypadberfungsi memberikaninputke mikrokontroler 1 kemudian mikrokontroler 1 akan mengolah input tombol sebagai input XBee. Penelitian ini menggunakan modul XBee yang sudah ada di pasaran. XBee berfungsi untuk mengirimkan data dari mikrokontroler 1 ke XBee penerima. Berdasarkan Gambar 1.2., setelah XBee penerima mendapatkan data dari XBee pengirim kemudian data diolah oleh mikrokontroler 2. Data dari mikrokontroler 2 akan digunakan sebagai pengontrol robot line follower melalui mikrokontroler 3. Gambar 1.3. menunjukkan blok diagram robotline follower.

Gambar 1.1. Blok diagram pemancar

Mikrokontroler 1 Modul XBee

Pemancar Tombol 1

Gambar 1.2. Blok diagram penerima

Gambar 1.3. Blok diagram robot line follower

Berdasarkan Gambar 1.3., mikrokontroler 3 akan menerima data dari mikrokontroler 2 sebagai input data untuk penentuan pos 1 atau pos 2. Sensor jalur berfungsi mendeteksi garis hitam dan putih pada track. Komparator berfungsi membandingkan data 0 atau 1 yang dikirim oleh sensor jalur dan kemudian mengirimkan data tersebut ke mikrokontroler 3 yang berada pada robot. Sensor ultrasonik dan sensor berat berfungsi sebagi pendeteksi sampah yang dibuang ke dalam kotak sampah. Driver berfungsi untuk menggerakkan motor DC pada robot yang dikontrol oleh mikrokontroler 3.

Modul XBee

Penerima Mikrokontroler 2

Robot Line Follower

Tempat Sampah

Mikrokontroler 3 Sensor

proximity

Sensor ultrasonik

Sensor berat Komparator

Driver

Pengondisi sinyal

4.

Proses pengambilan data.

Pengambilan data dilakukan dengan cara mengubah-ubah input keypad sebagai pengendali robot. Setelah itu dilakukan pengukuran pada sensor berat yang diletakan pada robot line follower sebagai pendeteksi berat maksimal beban yang dibawa. Robot line follower juga akan dilengkapi sensor ultrasonik sebagai pendeteksi sampah yang masuk ke dalam tempat sampah.

5.

Analisa dan penyimpulan hasil percobaan.

Analisa data dilakukan dengan membandingkan data hasil percobaan dengan perhitungan teori dan spesifikasi yang telah ditentukan terlebih dahulu. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung presentaseerror

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1.

Frequency Band 2,4 GHz

Sistem Wireless sangat terkenal untuk jaringan data di tingkat lokal dan komunikasi antara beberapa alat komunikasi dengan jarak 10 meter (komunikasi telepon seluler dengan computer menggunakanBluetooth), yang disebut Wireless Local Area Network (WLAN) dan

Wireless Personal Area Network (WPAN) [2]. Namun, sebagian besar sistem yang ada merupakan sistem bebas lisensi, baik perencanaan sumber daya atau alokasi

bandwidth. Sampai saat ini, sistem yang paling sering digunakan dalam frequency band industrial, scientific and medical(ISM) 2,4 GHz adalahIEEE802.11danBluetooth.

ZigBee dan IEEE 802.15.4 adalah dua standar mendatang untuk jaringan nirkabel jarak pendek yang menggunakan frequency band ISM [3]. Aplikasi keduanya diterapkan dalam otomatisasi rumah, industri, dan medis. Aplikasi medis memerlukan keandalan tertinggi di media transmisi.

Frequency bandISM untuk Eropa adalah 868 MHz , untuk Amerika adalah 915 MHz, dan untuk digunakan di seluruh dunia adalah 2,4 GHz [3]. Frekuensi 2,4 GHz menyediakan

bandwidthtertinggi per saluran dan jumlah saluran terbesar. Frequency band2,4 GHz adalah

bandyang umum digunakan untuk chip RF IEEE 802.15.4. Dengan demikian, dalam beberapa bulan atau tahun ke depan, akan ada tiga sistem nirkabel dalam satu frequency band dengan skema modulasi dan saluran akses yang berbeda. Tabel 2.1. memperlihatkan pembagian

frequency band ISM menurut International Telecommunication Union Radiocommunication Sector(ITU_–R).

Tabel 2.1. Pembagian frequency band ISM menurut ITU–R [3]

Frekuensi (Hz) Frekuensi tengah (Hz)

24–24.25 GHz 24.125 GHz

61–61.5 GHz 61.25 GHz

122_–123 GHz 122.5 GHz

Tabel 2.1. (Lanjutan) Pembagian frequency band ISM menurut ITU_–R [3]

2.2.

XBee PRO

Modul XBee dan XBee PRO dirancang untuk memenuhi standar ZigBee / IEEE 802.15.4 dan mendukung kebutuhan daya rendah pada pengaplikasian sensor yang menggunakan jaringan nirkabel [4]. Modul ini memerlukan daya minimal dan dapat diandalkan dalam pengiriman data kritis antar perangkat. XBee PRO beroperasi dalam

frequency bandISM 2,4 GHz. Gambar 2.1. memperlihatkan konfigurasi pin XBee PRO. Tabel 2.2. memperlihatkan lebar frekuensi XBee PRO. Tabel 2.3. memperlihatkan spesifikasi XBee PRO.

Gambar 2.1. Konfigurasi pin XBee PRO [4]

Frekuensi (Hz) Frekuensi tengah (Hz)

6.765–6.795 MHz 6.780 MHz

13.553–13.567 MHz 13.560 MHz

26.957–27.283 MHz 27.120 MHz

40.66_–40.70 MHz 40.68 MHz

433.05_–434.79 MHz 433.92 MHz

902_–928 MHz 915 MHz

XBee PRO mempunyai beberapa keunggulan dalam hal keamanan jaringan, yaitu : 1. Setiap saluran urutan langsung mempunyai 65.000 alamat yang berbeda.

2. Mendukung pelaksanaan komunikasi point-to-point, point-to-multipoint, dan topologipeer-to-peer.

3. Enkripsi hingga 128 bit.

4. Menggunakan arus yang rendah yaitu a) Arus Tx : 270 mA ( @ 3.3 v) b) Arus Rx : 55 mA (@ 3.3 v)

5. Tidak memerlukan konfugurasi selain di dalam modul XBee PRO

Tabel 2.2. Lebar frekuensi XBee PRO [4]

Frequency Band

Channel Numbering

Spreading

Parameters Data Paramaters Chip Rate Modulati on Bit Rate Symbol Rate Modulation 2.4-2.4835

GHz 11 to 26

2.0 Mchips O-QPSK 250 kb/s 62,5 kbaud 16-ary Orthogonal

Komunikasi secara serial digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain menggunakan media kabel serial. Komunikasi serial ini menggunakan metode asinkronus serial. Gambar 2.2. memperlihatkan komunikasi XBee PRO.

Gambar 2.2. Komunikasi XBee PRO [4]

2.3.

LCD

Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu karakter pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa

Liquid Crystal [5]. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan berpendar menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu karakter tertentu. Konstruksi LCD disajikan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Konstruksi LCD [5]

[image:30.612.99.525.241.656.2]

dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character General Read Only Memory), CGRAM (Character General Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit, maka akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit, maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). LCD 2 x 16 disajikan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. LCD 2 x 16 [5]

LCD jenis M1623 memiliki jumlahpinsebanyak 16 yang memiliki fungsi berbeda-beda. Fungsipin-pintersebut disajikan pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Fungsi pin-pin LCD [5]

Nomor

Pin

Simbol Nomor

Pin

Simbol

1 GND 9 DB2

2 Vcc(5V) 10 DB3

3 Vled 11 DB4

Tabel 2.4. (Lanjutan) Fungsi pin-pin LCD [5]

Nomor

Pin

Simbol Nomor

Pin

Simbol

5 R/W 13 DB6

6 E 14 DB7

7 DB0 15 A

8 DB1 16 K

Fungsi pin LCD pada Tabel 2.4. adalah :

1. Vlcd merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tebal tipisnya karakter yang tertampil dengan cara mengatur tegangan masukan.

2. DB0 s/d DB7 merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur LCD.

3. Register Select(RS) merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis data yang

dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ‘0’, maka data yang dikirim adalah perintah untuk

mengatur kerja LCD. Jika RS berlogika ‘1’, maka data yang dikirimkan adalah kode

ASCII yang ditampilkan.

4. Read/Write(R/W) merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan pengiriman dan

pengembalian data ke dan dari LCD. Jika R/W berlogika ‘1’, maka akan diadakan

pengambilan data dari LCD. Jika R/W berlogika ‘0’, maka akan diadakan pengiriman

data ke LCD.

5. Enable(E) merupakan sinyal singkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’ ke ‘0’, data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil diambil dari port mikrokontroler.

6. Anoda(A) danKatoda(K) merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan

backlightdari layar LCD.

2.4.

Mikrokontroler ATmega8535

memori, dan berbagai fitur, mikrokontroler menjadi pilihan dalam aplikasi prosesor mini untuk pengendalian skala kecil.

Mikrokontroler Alf and vegard’s Risc processor (AVR) dari Atmel menggunakan arsitektur Reduced Instruction Set Computer (RISC) yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitekturComplex Instruction Set Computer(CISC).

Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu sederhana), sehinggga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya, kecuali instruksi percabangan membutuhkan 2 siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga semakin cepat dan handal. Prosesdownloadingprogram relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistem.

Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, keluarga AT90CAN, keluarga AT90PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya perbedaan kelas tersebut membedakan masing-masing kelas adalah

peripheral, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan sistem ini digunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu ATmega8535.

2.4.1. Konfigurasi Pin

ATMega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada Tabel 2.5. dan Gambar 2.5.

[image:33.612.97.508.110.506.2]

Tabel 2.5. Deskripsi pin ATmega8535 [6]

2.4.2. Peta Memori

Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu Data Memori dan Program Memori. Sebagai tambahan fitur dari ATmega8535, terdapat EEPROM 512 byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi [6].

ATmega8535 terdiri atas 8 KbyteOn-chip In-System Reprogrammable Flash Memory

untuk menyimpan program. Karena seluruh instruksi AVR dalam bentuk 16 bit atau 36 bit,

flash dirancang dengan kompisisi 4K x 16. Untuk mendukung keamanan software atau program, flash program memori dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian Boot Program dan bagian Application Program. Gambar 2.6 mengilustrasikan susunan memori program flash

Gambar 2.6. Peta memori program [6]

2.4.3. Stack Pointer

Stack pointermerupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin [6].Stack pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu Stack Pointer High (SPH) dan Stack Pointer Low(SPL).

Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu. SPH merupakan byte atas / Most Significant Bit (MSB), sedangkan SPL merupakan byte

bawah / Least Significant Bit (LSB). Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256byte.

2.4.4. Reset dan Osilator Eksternal

[image:34.612.108.465.74.294.2]

Chipakanreset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0 [6]. Jika membutuhkan tombolreset, dapat ditambah dengan rangkaianresetseperti pada Gambar 2.7.

2.4.5. Timer ATmega8535

AVR ATMega8535 memiliki 3 buah timer, yaitu Timer/Counter0 (8 bit),

Timer/Counter1(16bit), danTimer/Counter2(8bit) [6].

2.4.5.1.

Timer/Counter1

Timer/Counter1 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi [6]. Fitur-fitur dari

Timer/Counter1pada ATmega8535 adalah sebagai berikut. a. Counter1 kanal.

b. Timerdi-nol-kan saat proses pembanding tercapai (compare match). c. Sebagai pembangkit gelombang PWM.

d. Sebagai pembangkit frekuensi. e. Clock prescaler10bit.

f. Sumber interupsi daricompare match(OCF0) danoverflow(TOV0).

2.4.5.2.

Register Pengendali Timer/Counter1 [image:35.612.86.519.199.582.2]

1. Timer/Counter1Control RegisterA_–TCCR1A

Tabel 2.6. Register TCCR1A [6]

Bit7:6_–COM1A1:0:Compare Output Mode for channelA Bit5:4–COM1B1:0:Compare Output Mode for channelB

Bit-bitini bertugas mengendalikan sifat/kelakuan pinOC1A atau OC1B yang berhubungan

[image:36.612.100.512.79.592.2]

Tabel 2.7. Normal dan CTC [6]

Tabel 2.8. Mode fast PWM [6]

Tabel 2.9. Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM [6]

Bit3_–FOC1A: Force Output Compare for channel A Bit2_–FOC1B: Force Output Compare for channel B

Bit – FOC1A/FOC1B hanya dapat digunakan ketika menggunakan mode operasi

non-PWM. Jikabit-bitini di-setmaka akan memaksa terjadinyacompare match.

Bit1:0_–WGM11:0:Waveform Generator Mode

Kedua bit ini bersamaan dengan bit WGM13:12 dalam register TCCR1B berguna untuk

[image:37.612.101.541.80.639.2]

Tabel 2.10. Mode operasi [6] WGM 13 WGM 12 WGM 11 WGM 10 Mode Operasi TOP Update OCR1x Set flag TOV1

0 0 0 0 Normal 0xFFFF immidiet MAX

0 0 1 1

PWMPhase Correct

10-bit

0x03FF TOP BOTTOM

0 1 0 0 CTC OCR1A immidiet MAX

0 1 0 1

FastPWM

8-bit 0x00FF BOTTOM TOP

0 1 1 0

FastPWM

9-bit 0x01FF BOTTOM TOP

0 1 1 1

FastPWM

10-bit 0x03FF BOTTOM TOP

1 0 0 0

PWMPhase

&Frequency Correct

ICR1 BOTTOM BOTTOM

1 0 0 1

PWMPhase

&Frequency Correct

OCR1A BOTTOM BOTTOM

1 0 1 0 PWMPhase

Correct

ICR1 TOP BOTTOM

1 0 1 1 PWMPhase

Correct

OCR1A TOP BOTTOM

1 1 0 0 CTC ICR1 immidiet MAX

1 1 1 0 FastPWM ICR1 BOTTOM TOP

2. Timer/Counter1Control RegisterB_–TCCR1B

Tabel 2.11. Register TCCR1B [6]

Bit7_–INC1:Input Capture Noise Canceler

Penge-set-an bit ini akan mengaktifkan Input Capture Noise Canceler pada saat menggunakan mode normal yang capture event [6]. Di mana noise canceler akan memfiltertrigeryang masuk kepinICP1 akan disaring selama 4 siklusclock, jika selama

4 siklusclocktersebuttrigernya berubah maka akan diabaikan.

Bit6_–ICES1:Input Capture Edge Select

Bit ini mendefinisikan triger yang masuk ke pin ICP1 (PB0) yang digunakan untuk

menangkap kejadian (capture event). Jika ICES1=0 makafalling edge(perpindahan dari 1

ke 0) digunakan sebagaitrigerdan jika ICES1=1 makarising edge(perpindahan dari 0 ke

1) digunakan sebagaitriger.

Ketika ada triger pada pin ICP1 (PB0) maka secara otomatis oleh CPU isi register

pencacah TCNT1 akan disalin ke register penangkap ICR1 dan juga berkebalikan pada flag statusICF1yang digunakan untuk interupsi capture event.

Bit5–Reserved Bit Tidak digunakan

Bit4:3_–WGM13:2:Waveform Generator Mode

Lihat tabel Mode Operasi

Bit2:0_–CS12:0:Clock Select

[image:39.612.88.510.74.489.2]

Tabel 2.12. Prescaler timer/counter1 [6]

3. Output Compare Register1 A_–OCR1AHandOCR1AL Tabel 2.13. Register 1A [6]

4. Output Compare Register1 B_–OCR1BHandOCR1BL Tabel 2.14. Register 1 B [6]

Registerini bertugas sebagairegisterpembanding yang bisa kita tentukan besarnya sesuai dengan kebutuhan [6]. Dalam praktiknya pada saat TCNT1(TCNT1H:TCNT1L) mencacah

maka otomatis oleh CPU akan dibandingkan dengan isi OCR1 (OCR1H:OCR1L) secara

kontinyu dan jika isi TCNT1 sama dengan isi OCR1 maka akan terjadi compare match

yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM. 5. Input Capture Register1_–ICR1H and ICR1L

RegisterICR1(ICR1H:ICR1L) akan selau diperbarui dengan isiregister pencacah TCNT1

(pada saat tersebut) sewaktu terjaditriger(capture event) padapinICP1[6].RegisterICR1

juga mempunyai fungsi lain untuk mendefinisikan TOP value pada mode tertentu (lihat tabel mode operasi).

6. Timer/Counter Interrupt Mask Register–TIMSK

Tabel 2.16. Register TIMSK [6]

Bit5_–TICIE1: T/C1,Input Capture Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi input capture(penangkap kejadian pada

pinICP1/PB0) ketika bit di-set[6].

Bit4_–OCIE1A: T/C1,Output CompareAMatch Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare A Match ketika bit ini di-set.

Bit3_–OCIE1B: T/C1,Output CompareBMatch Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare B Match ketika bit ini di-set.

Bit2–TOIE1:Timer/Counter1, Overflow Interrupt Enable

Bitini berguna untuk meng-aktifkan interupsi overflowTCNT1ketikabitini di-set.

7. Timer/Counter Interrupt Flag Register_–TIFR

Tabel 2.17. Register TIFR [6]

Bit ini akan set secara otomatis ketika menagkap triger pada pin ICP [6]. Bit ini akan

clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi input capture. Untuk meng-clearsecaramanual bitini makabitini harus di-set.

Bit4_–OCF1A: T/C1,Output CompareAMatch Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match a. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare A. Untuk

meng-clearsecaramanual bitini hars di-set.

Bit3_–OCF1B:Timer/Counter1,Output CompareBMatch Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match b. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare B. Untuk

meng-clearsecaramanual bitini makabitini harus di-set.

Bit2_–TOV1:Timer/Counter1,Overflow Flag

Bitini akansetsecara otomatis ketika terjadioverflowpadaregisterpencacah TCNT1. Bit

ini akanclearjuga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor overflow timer/counter1. Untuk meng-clearsecaramanual bitini makabitini harus di-set.

2.4.5.3.

Mode Operasi

1. Mode Normal

Normal Overflow:

Dalam mode ini register pencacah TCNT1 bekerja secara normal selalu

mencacah/menghitung ke-atas atau counting-uphingga mencapai nilai maksimal 0xFFFF lalu 0x0000 lagi atau yang disebut overflow yang menyebabkan flag-TOV1 secara

otomatisset yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsitimer/counter1 overflow

diaktifkan [6]. Nilai TCNT1tidak harus selalu 0x0000 namun bisa kita tentukan misalnya

0xF89 atau berapapun sesuai kebutuhan.

Normal compare match:

Dalam mode iniregisterTCNT1 bekerja seperti mode normaloverflow, hanya jika kita isi

match yang menyebabkan flag OCF1x secara otomatis set yang menandakan terjadinya

interupsi jika interupsitimer1compare match x diaktifkan. Ketika compare match dalam mode ini TCNT1 akan terus menghitung hingga overflow dan mulai dari nol lagi. Kita

dapat mengaktifkan ketiga interupsi ini secara bersamaan (overflow, compare match A dan B).

Mode normal input capture:

Pada mode ini timer selalu mencacah ke atas (counting-up) dari BOTTOM (0x0000) hinggaMAX(0xFFFF) lalu mulai dari BOTTOMlagi. Jika meng-aktif-kan interupsiinput capture ketika pada saat ada triger pada pin ICP1 maka CPU akan menyalin (copy) isi

TCNT1pada saat itu keregisterpengkap ICR1.

2. Mode CTC (Clear Timer on Compare match)

Dalam mode iniregisterpencacah TCNT1mencacah naik (counting-up) hingga mencapai TOP(nilai TCNT1sama dengan nilai OCR1yang kita tentukan) lalu kemudian TCNT1nol

lagi yang akan otomatis men-set flag OCF1 dan akan membangkitkan interupsi timer/counter1compare matchjika diaktifkan.

Frekuensi CTC dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

=

_ /

. .( ) (2.1)

Dimana F clk_i/o adalah frekuensiclock chipyang kita gunakan.

N adalahprescalersumberclockyang kita gunakan (1, 8, 64, 256, 1024).

3. Fast PWM Mode

Timer/counter1 dalam modefast PWM digunakan untuk mengendalikan lama t on dan t

offmelaui isiregisterpembanding OCR1A atau OCR1B yang akan berakibat kepada besar duty cycleyang dihasilkan. Untukchanel(saluran) PWMtimer/counter1 adalahpinOC1A

atau OC1B sebagai keluaran saluran PWM. Dalam modefast PWM sifat cacahanregister

pencacah TCNT1 mencacah dari BOTTOM (0x0000) terus mencacah naik (counting-up)

misalnya resolusinya 10 _– bit maka nilai TOP=0x01FF) kemudian mulai dari BOTTOM

lagi dan begitu seterusnya atau yang dinamakansingle slope(satu arah cacahan).

Resolusi fastPWM dapat ditentukan dengan resolusi yang sudah tetap seperti 8-, 9-,

10-bit atau bisa kita tentukan melalui register ICR1 atau OCR1A. Resolusi minimal yang

diizinkan adalah 2-bit (ICR1 atau OCR1A diisi 0x0003), dan resolusi maksimal yang

diizinkan adalah 16-bit(ICR1atau OCR1A diisi 0xFFFF). Resolusi dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

=

( )

( ) (2.2)

Dalam mode non-invertingsaluran keluaran PWM pin OC1x di-clear pada saat compare match(TCNT1==OCRx) dan di-setketikaBOTTOM(TCNT1=0x0000).

Gambar 2.8. Pulsa fast PWM [6]

Dalam modeinverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-set pada saat compare match

(TCNT1==OCRx) dan di-clearketikaBOTTOM(TCNT1=0x0000).

Secara kasar kita bedakan non-inverting dengan inverting dalam mode fast PWM yaitu dilihat dari bentuk pulsanya, di mana PWM non-inverting yang kita kendalikan adalah lama t on – nya melalui isi OCR1x, sedangkan PWM inverting yang kita kendalikan

adalah lama toff_–nya melalui isi OCR1x.

FrekuensifastPWM dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

=

_ /

.( ) (2.3)

N adalahprescalersumberclockyang kita gunakan (1, 8, 64, 256, 1024).

4. Phase Correct PWM Mode

Pada mode ini sama dengan “phase & frequency correct PWM” pada cara operasi

cacahanregisterTCNT1menggunakandual slope (dua arah/bolak-balik) di mana TCNT1

mencacah dari BOTTOM (0x0000) counting-up hingga mencapai TOP (resolusi yang digunakan) kemudiancounting-downhinggaBOTTOM(0x0000) dan begitu seterusnya. Resolusi modephase correctPWM dapat kita tentukan secara tetap 8-, 9-, 10-bitatau kita tentukan menggunakan register ICR1 atau OCR1A dimana resolusi minimal yang

diizinkan adalah 2-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan 0x0003) dan maksimal 16-bit

(ICR1/OCR1A diisi dengan 0xFFFF). Rumus untuk menentukan resolusi mode phase correctPWM.

=

( )

( ) (2.4)

[image:44.612.104.543.200.575.2]

Dalam modenon-inverting saluran keluaran PWM pinOC1x di-clearpada saat compare match (TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-set pada saat compare match ketika counting down.

Gambar 2.9. Pulsa phase correct PWM [6]

Dalam modeinverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-set pada saat compare match

(TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-clear pada saat compare match ketika counting-down.

Frekuensimode phase correctPWM ditentukan dengan rumus:

=

_ /

5. Phase and Frequency Correct PWM Mode

Mode ini sama dengan mode phase correct PWM, hanya berbeda pada waktu

peng-update-tan register OCR1x, di mana mode “phase & frequency correct PWM” register

OCR1x disangga (buffer) sehingga berakibat pada pulsa awal peng-update-tan menjadi

simetrik. Padamode phase correct PWM pada pulsa awal peng-update-tan tidak simetrik tapi pulsa selanjutnya simetrik (normal).

Untuk semua mode PWM yang perlu diperhatikan dalam mengubah-ubah nilai TOP

adalah tidak boleh di bawah nilai compare match (register pembanding OCR1x), jika hal

ini terjadi maka tidak akan terjadi compare match untuk periode cacahan TCNT1

selanjutnya. Begitu pula untuk mengubah nilai compare match, tidak boleh di atas nilai

TOP, jika hal ini terjadi maka tidak akan terjadi compare match untuk periode cacahan TCNT1selanjutnya.

Untuk flag-flag status akan set berhubungan dengan register-register yang digunakan, misalnya OCF1x berhubungan dengancompare matchOCR1x, ICF1berhubungan dengan

nilaiTOP, danflag TOV1akanset ketika TCNT1 mencacah kembali ke BOTTOM. Flag-flagtersebut dapat kita manfaatkan untuk membangkitkan interupsi yang berhubungan.

2.4.5.4.

Interupsi

ATmega8535 memiliki 21 buah sumber interupsi [6]. Interupsi tersebut bekerja jika bit 1 pada Register status atau Status Register (SREG) dan bit pada masing-masing register bernilai 1. Penjelasan sumber interupsi terdapat pada Tabel 2.18.

2.4.6. Osilator Mikrokontroler

Rangkaian osilator adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler [6]. Waktu yang dibutuhkan tiap satu siklus dapat dicari dengan persamaan :

TCycle = (2.6)

dengan adalah frekuensi osilator pada mikrokontroler.

2.4.7. Analog to Digital Converter

Analog To Digital Converter (ADC) pada ATmega8535 terhubung ke sebuah multiplekser analog yang diperlukan untuk memilih kanal ADC yang akan digunakan [6]. ATmega8535 memiliki 8 kanal ADC. ADC ATmega8535 dapat diaktifkan dengan memberikansupplytegangan padaportADC.

ADC memiliki dua jenis mode yang dapat digunakan, yaitu mode single conversion

dan mode free running [6]. Pada mode single conversion, ADC harus diaktifkan setiap kali akan digunakan. Padamode free running, ADC cukup diaktifkan sekali dan selanjutnya ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.

Pada saat mengakses ADC, register-register I/O yang terlibat dalam ADC akan mengalami beberapa proses pengaturan. Proses-proses pengaturan tersebut antara lain [6]: a. Menentukan sumber tegangan referensi

Tegangan referensi pada ADC merupakan batas rentang representasi nilai digital hasil konversi. Hasil konversi padamode single ended cenversiondirumuskan sebagai berikut:

REF IN

V V

ADC 1024 (2.7)

dengan VIN adalah tegangan masukkan analog pada kanal ADC yang aktif dan VREF

Tabel 2.19. Konfigurasi bit-bit ADMUX [6]

MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 Kanal aktif

0 0 0 0 0 ADC0

0 0 0 0 1 ADC1

0 0 0 1 0 ADC2

0 0 0 1 1 ADC3

0 0 1 0 0 ADC4

0 0 1 0 1 ADC5

0 0 1 1 0 ADC6

0 0 1 1 1 ADC7

b. Memilih kanal yang aktif

Kanal yang aktif ditentukan oleh bit-bit MUX4-MUX0 pada register ADMUX. Tabel 2.19. menunjukkan konfigurasibit-bittersebut.

c. Menentukanprescaler

Prescaler (clock ADC) merupakan faktor pembagi yang diterapkan pada clock

mikrokontroler. ADC mikrokontroler harus menerima frekuensiclockyang tepat agar data hasil konversi cukup valid. Nilai prescaler ditentukan oleh bit-bit ADC Prescaler Select Bits(ADPS).Tabel 2.20. menunjukkan konfigurasibit-bitADPS.

Tabel 2.20. Konfigurasi bit-bit ADPS [6]

ADPS2 ADPS2 ADPS2 Nilai

Prescaler

0 0 0 2

0 0 1 2

0 0 0 2

0 0 1 2

0 1 0 4

0 1 1 8

1 0 0 16

1 0 1 32

1 1 0 64

1 1 1 128

d. Inisialisasi ADC

Untuk mengaktifkan ADC, bit ADC Enable (ADEN) harus diberi logika ‘1’ (set). Untuk

Waktu yang diperlukan untuk konversi adalah 25 siklusclock ADCpada konversi pertama dan 13 siklusclock ADCuntuk konversi berikutnya.

2.5.

Rangkaian Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan digunakan untuk memperoleh tegangan yang diinginkan dari suatu sumber tegangan yang besar [7]. Gambar 2.10. memperlihatkan bentuk rangkaian pembagi tegangan.

Gambar 2.10.Rangkaian pembagi tegangan [7]

Rumus dari rangkaian pembagi tegangan :

= (2.8)

dimanaVoutdalah teganganoutputyang diinginkan.

2.6.

Operational Amplifier

Operational amplifier (op-amp) pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier

(penguatdifferential) yang memiliki 2 buah terminal input [8]. Terminal inputop-amp terdiri dari input inverting (-) dan input non-inverting (+). Gambar 2.11. menunjukkan simbol dan rangkaian pengganti dari op-amp.

(a). Simbol op-amp (b). Rangkaian pengganti op-amp

Karakteristik dari op-amp ideal adalah sebagai berikut:

a. Op-amp ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang besarnya tak terhingga. Penguatan yang besar ini membuat op-amp menjadi tidak stabil dan penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Untuk membuat op-amp menjadi aplikasi yang memiliki nilai penguatan yang terukur (finite), op-amp memerlukan rangkaian umpan balik negatif (negative feedback).

b. Besarnya impedansiinputop-amp ideal adalah tak terhingga, sehingga tidak ada arus yang masuk pada kedua terminalinput.

2.7.

Komparator

Rangkaian dengan op-amp dapat digunakan sebagai pembanding tegangan yang akan membandingkan tegangan masukan (Vin) dengan tegangan referensi (Vref) [8]. Tegangan keluaran (Vo) tergantung besarnya Vin apakah lebih besar daripada Vref atau lebih kecil dari Vref.

Gambar 2.12. Op-amp komparator dan karakteristik tegangan output (Vo) [8]

Gambar 2.13. Grafik Vout dan Vin yang sudah dibandingkan dengan Vref [8]

2.8.

Penguat Non

–

Inverting

Rangkaian non – inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada teganganinputnya dari masukan non inverting [8]. Gambar 2.14. menunjukan rangkaian penguatnon–inverting.

Gambar 2.14. Non–inverting amplifier [8]

Rumus perhitungan penguatnon–inverting:

= 1 + (2.9)

dimana adalah teganganoutputdari penguatnon–inverting dan adalah teganganinput

yang akan dikuatkan.

2.9.

IC LM339

op-amp. Pada dasarnya, jika tegangan Vin lebih besar dari Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 1 yang berarti 5 Volt atau setara dengan Vcc. Sebaliknya, jika tegangan Vin lebih kecil dari Vref, maka output Vo akan mengeluarkan logika 0 yang berarti 0 Volt. Gambar 2.15. menunjukkan konfigurasi IC LM339.

Gambar 2.15. Konfigurasi IC LM339 [9]

2.10. Keypad

Keypad 4x4 memiliki konfigurasi tombol-tombol yang tersusun secara matrik 4x4 sehingga hanya dibutuhkan 4 pin masukan dan 4 pin keluaran dengan 16 variasi keadaan [6]. Antarmuka keypad 4x4 pada program dilakukan dengan sistem scanning. Gambar 2.16. menunjukkan skema data keypad dari baris dan kolom yang akan diproses oleh mikrokontroler.

2.11. IC Driver L298

[image:52.612.96.514.202.449.2]

IC driver L298 memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan tegangan maksimum 46V DC untuk satu kanalnya [10]. Rangkaian driver motor DC dengan IC L298 diperlihatkan pada Gambar 2.17.Pin EnableA dan B untuk mengendalikan jalan atau kecepatan motor, pin input 1 sampai 4 untuk mengendalikan arah putaran. Pin enable diberi VCC 5V untuk kecepatan penuh dan Pulse Width Modulation (PWM) untuk kecepatan rotasi yang bervariasi tergantung dari levelnya.

Gambar 2.17. IC driver L298 [10]

2.12. Sensor Flexiforce

Sensor flexiforce merupakan sebuah sensor gaya (force) atau beban (load), sensor ini berbentukprinted circuit yang sangat tipis dan fleksibel [11]. Sensorflexiforcesangat mudah diimplementasikan untuk mengukur gaya tekan antara dua permukaan dalam berbagai aplikasi. Sensor flexiforce bersifat resistif dan nilai konduktansinya berbanding lurus dengan gaya/beban yang diterimanya. Semakin besar beban yang diterima sensor flexiforce, nilai hambatan output akan semakin menurun. Pada keadaan tanpa beban, resistansi sensor ini sebesar kurang lebih 20MΩ . Ketika diberi beban maksimum, resistansi sensor akan turun hingga kurang lebih 20KΩ . Rating beban maksimum sensor flexiforce bermacam-macam, yaitu 1 lb. (4,4 N), 25 lb. (110 N) dan 100 lb. (440N). Persamaan untuk memperoleh tegangan

outputsensor (Vo) sebagai berikut :

dengan Rf adalah hambatan tegangan referensi pada op-amp dan Rs adalah hambatan pada

[image:53.612.103.510.195.581.2]

tegangan masukan pada op-amp, dan VTadalah teganganinputsensor.

Gambar 2.18. menunjukkan bentuk dari sensorflexyforce. Gambar 2.19. menunjukkan nilai resistansi keluaran flexiforceberbanding terbalik dengan gaya yang diterima. Jika sensor mendapatkan gaya semakin besar, maka nilai resistansi akan semakin kecil. Jika sensor mendapatkan gaya semakin kecil, maka nilai resistansi akan semakin besar.

Gambar 2.18. Sensor flexiforce [12]

Gambar 2.19. Grafik perbandingan hambatan dengan gaya [11]

2.13. Sensor Jarak Ultrasonik PING

[image:54.612.87.512.331.605.2]

membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5V danground. Gambar 2.20. menunjukkan gambar dan instalasi sensor ping.

Gambar 2.20. Instalasi sensor ping [12]

Sensor ping mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 KHz ) selama t = 200us kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor ping memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger

dengan toutmininimal 2us). Gambar 2.21. menunjukkan grafik prinsip kerja sensor ping.

Gambar 2.21. Grafik prinsip kerja sensor ping [12]

2.14. Motor DC

[image:55.612.90.520.156.397.2]

berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Gambar 2.22. menunjukkan konstruksi motor DC.

Gambar 2.22. Konstruksi motor DC [13]

Motor DC memiliki 2 bagian dasar :

1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.

2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir.

2.15. Fotodioda (Photodiode)

[image:56.612.81.539.331.594.2]

memberikan prategangan balik pada fotodioda. Bila cahaya makin cerah, arus balik naik. Dalam fotodioda yang lazim, arus balik tersebut besarnya berkisar pada nilai puluhan mikroamper.

Gambar 2.23. Simbol dan rangkaian fotodioda [14]

2.16. Light Emiting Diode (LED)

LED adalah dioda berprategangan maju, dimana elektron bebas melintasi sambungan dan jatuh ke dalam lubang (hole) [14]. Ketika elektron jatuh dari tingkat energi tinggi ke rendah, elektron akan mengeluarkan energi. Pada diode biasa, energi dikeluarkan dalam bentuk panas. Tetapi pada LED, energi dikeluarkan dalam bentuk sinar. Dengan menggunakan elemen sepertigallium, arsenik, danfosfor,pabrik dapat memproduksi LED berwarna merah, hijau, kuning, biru, orange / jingga, dan inframerah / infrared (tak terlihat). Gambar 2.24. menunjukkan simbol LED.

Gambar 2.24. Simbol LED [14]

2.17. Optocoupler

[image:57.612.86.538.114.598.2]

LED. Sebagai gantinya, cahaya dari LED mengenai fotodioda, dan ini menyebabkan timbulnya arus balik I2.

Gambar 2.25. Rangkaian optocoupler [14]

Persamaan dari rangkaianoptocoupler:

− − = 0 (2.11)

atau

= −

dengan Vo adalah tegangan output dari fotodioda, I2 adalah arus yang mengalir pada

38

BAB III

PERANCANGAN

Sistem ini akan menggunakan kendali jarak jauh dengan memanfaatkan suatu frekuensi bebas 2,4 Ghz untuk pengiriman data. Perancangan sistem tempat sampah berjalan menggunakan sistem komunikasi radio dengan frekuensi 2,4 GHz terdiri dari 2 bagian utama, yaitu: bagian perancangan perangkat keras (rangkaian pengirim, rangkaian penerima, danline follower) dan bagian perancangan perangkat lunak. Bagian perangkat keras terdiri atas: sensor jalur, sensor berat, sensor ultrasonik, rangkaian pengondisi sinyal, rangkaian komparator, rangkaiandriver, mikrokontroler ATmega8535, modul XBee PRO, tombol, dan LCD sebagai penampil informasi yang telah dikirimkan.

Sistem menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi benda yang masuk ke tempat sampah dan sensor berat sebagai pembatas maksimal beban yang dapat dibawa oleh robot. Mikrokontroler memproses hasil keluaran dari sensor yang bekerja dan melanjutkan kepada driver untuk mengatur kecepatan putar motor. Robot akan dikendalikan secara jarak jauh menggunakan jaringan nirkabel. Jika user telah membuang sampah, maka robot akan kembali kebase. Jika berat melebihi batas maksimum, maka robot tidak akan berjalan.

Penelitian ini menggunakan tiga buah mikrokontroler. Mikrokontroler 1 digunakan pada rangkaian XBee pengirim, mikrokontroler 2 digunakan pada rangkaian XBee penerima, dan mikrokontroler 3 digunakan pada robotline follower.

3.1.

Diagram Blok

Diagram blok pengendali jarak jauh dalam perancangan ini terdiri dari 2 bagian yaitu modul pemancar dan modul penerima. Diagram blok modul pemancar ditunjukkan pada Gambar 3.1., diagram blok modul penerima ditunjukkan pada Gambar 3.2., dan diagram blok robotline followerditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.1. Diagram blok pemancar

Mikrokontroler 1 Modul XBee

Pemancar Tombol 1

[image:59.612.105.518.90.544.2]

Gambar 3.2. Diagram blok penerima

Gambar 3.3. Diagram blok line follower

Diagram blok modul pemancar terdiri dari tombol, IC mikrokontroler ATmega8535 sebagai IC pengatur pengiriman data, dan modul XBee PRO sebagai pemancar sinyal.Keypad

sebagaiinput untuk menentukan titik pemberhentian, dan output berupa 1 buah LCD sebagai penampil untuk user. Diagram blok modul penerima terdiri dari modul XBee PRO sebagai penerima sinyal, IC mikrokontroler ATmega8535 sebagai pengolah data untuk menentukan titik pemberhentian robot, dan LCD sebagai penampil untukuser.

Modul XBee

Penerima Mikrokontroler 2

Robot Line Follower

Tempat Sampah

Mikrokontroler 3 Sensor

proximity

Sensor ultrasonik

Sensor berat Komparator

Driver

Pengondisi sinyal

Sistem ini akan bekerja jika mikrokontroler 1 pada modul pemancar menerima data dari tombol dan kemudian mikrokontroler 1 akan megolah data tersebut sebagai input untuk modul XBee PRO. Kemudian modul XBee PRO akan mengirimkan data sesuai data yang dikirim oleh mikrokontroler 1.

Setelah modul pemancar mengirimkan data melalui frekuensi 2,4 Ghz, modul penerima akan menerima data yang dikirim. Data yang telah diterima kemudian akan diolah oleh mikrokontroler 2 sebagai data titik pemberhentianline follower. Line followeryang telah menerima data dari mikrokontroler 2 akan langsung menuju titik pemberhentian. Ketika robot telah sampai pada titik pemberhentian, buzzer akan berbunyi sebagai penanda bahwa robot telah sampai. Ketikausermemasukkan sampah, mikrokontroler 3 akan mengolah data tersebut danbuzerakan berhenti menyala. Jika sampah yang diterima tidak melebihi batas maksimum kemampuan robot, maka robot akan segera kembali menujubase.

3.2.

Perancangan Perangkat Keras

[image:60.612.108.533.412.653.2]

3.2.1. Robot Line Follower dan Letak Sensor

Gambar 3.4. memperlihatkan model line follower dan sensor pada robot line follower. Sensor flexyforce yang digunakan pada perancangan ini diletakkan di bawah kotak sampah. Sensor ultrasonik diletakkan di dalam kotak sampah.

Keterangan gambar : 1. Sensorflexy force

2. Sensor ping 3. Tempat sampah

3.2.2. Track Robot

[image:61.612.95.518.243.584.2]

Perancangan track robot pada penelitian ini menggunakan garis hitam diatas putih. Pada track robot terdapat dua buah pos yaitu Pos 1 dan Pos 2 sebagai titik pemberhentian robot. Start robot akan dimulai dari base yang ditentukan sebagai titik awal robot dan titik pemberhentian terakhir robot.

Gambar 3.5. Track robot

3.2.3. Rangkaian Pemancar Xbee PRO

Rangkaian pemancar XBee PRO berfungsi menjalankan mikrokontroler 1 ATmega8535 yang telah diprogram untuk pengendalian sistem pada rangkaian pemancar. Mikrokontroler 1 ATmega8535 mengolah data input yang berasal dari tombol, modul XBee PRO, indikator LED, dan penampil LCD. Mikrokontroler 1 membutuhkan sistem minimum yang terdiri dari rangkaian eksternal, yaitu resistorpulldown, rangkaian osilator, dan rangkaian

reset. Rangkaian pemancar XBee PRO berfungsi sebagai komunikasi serial dengan rangkaian penerima XBee PRO. Nilai baudrate yang digunakan dalam penelitian ini adalah 9600. Pengaturan nilaibaudratedilakukan menggunakansoftwareXCTU.

[image:62.612.94.508.341.585.2]

Mikrokontroler 1 ATmega8535 memiliki rangkaian osilator internal (On Chip Osilator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Untuk dapat menggunakan osilator internal, harus ditambahkan sebuah kristal dan dua buah kapasitor pada pin XTAL 1 danpinXTAL 2. Rangkaian osilator pada perancangan ini menggunakan kristal 11.0592 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.6 [16].

Gambar 3.6. Rangkaian osilator pemancar XBee PRO

Selain itu, tersedia juga fasilitasresetyang bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler diulang dari awal. Bila tombol reset ditekan, maka pin reset akan mendapat

[image:63.612.103.511.77.600.2]

Gambar 3.7. Rangkaian reset pemancar XBee PRO [6]

Gambar 3.8. Rangkaian pemancar Xbee PRO

Xbee PRO dengan komunikasi nirkabel frekuensi 2,4 Ghz. Tombol yang digunakan adalah tombol 1 dan 2, sebagai penentu titik pemberhentian. Data yang dikirim merupakan data digital yang dikirim melalui sinyal carrier dari Xbee PRO. Tabel 3.1. menunjukkan penggunaanport-portpada mikrokontroler 1.

Tabel 3.1. Penggunaan port-port pada mikrokontroler 1

No Nama Port Keterangan

1 PortA.0 -PortA.7 LCD

2 PortC.0 -PortC.7 Tombol atauKeypad

3 PortD.0 XBee (RX)

4 PortD.1 XBee (TX)

3.2.4. Rangkaian Penerima Xbee PRO

[image:64.612.86.495.364.636.2]

Rangkaian penerima Xbee PRO berfungsi sebagai penerima data digital yang dikirimkan oleh rangakaian pemancar Xbee PRO. Data yang diterima kemudian diolah oleh mikrokontroler 2 sebagai penentu titik pemberhentian robot yang ditampilkan LCD. PortD.0 dan portD.1 digunakan sebagai komunikasi serial antara mikrokontroler 2 dan Xbee PRO. Gambar 3.9. menunjukkan rangkaian osilator penerima Xbee PRO. Rangkaian osilator pada penerima XBee PRO dengan menggunakan kristal 11.059 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF [16].

Pada rangkaian penerima XBee PRO terdapat juga rangkaian reset. Bila tombol reset

ditekan, maka pin reset akan mendapat input logika rendah, sehingga mikrokontroler 2 akan mengulang proses eksekusi program dari awal. Gambar 3.10. menunjukkan rangkaian reset

[image:65.612.105.506.157.671.2]

untuk penerima XBee PRO.

Gambar 3.10. Rangkaian reset penerima XBee PRO [6].

Gambar 3.11. menunjukkan rangkaian penerima Xbee PRO. Rangkaian penerima Xbee PRO berfungsi sebagai penerima untuk komunikasi serial dengan rangkaian pemancar. Rangkaian ini menggunakan LCD sebagai penampil data yang diterima. Data yang diterima berupa data penentuan pos atau titik pemberhentian robot. Tabel 3.2. menunjukkan penggunaan port-port pada mikrokontroler 2 ATmega8535. Nilai baudrate yang digunakan sama dengan rangkaian pemancar yaitu 9600.

Tabel 3.2. Penggunaan port-port pada mikrokontroler 2

No Nama Port Keterangan

1 PortA.0 -PortA.7 LCD

2 PortC.0 OutputData Tombol 1 3 PortC.1 OutputDa