TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Jurusan Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri
Universitas Pembangunan Nasional "Veteran" Jawa Timur Untuk menyusun Skripsi S-I
Diajukan Oleh :
Aditya Paramayudha
0634010177/FTI/TF
TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
JATIM
Aditya Paramayudha 0634010177/FTI/TF
Disetujui Oleh :
Tanggal : ……….
Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping
Basuki Rahmat S.si,MT Budi Nugroho S.kom
NPT. 369 070 602 09 NPT. 380 090 540 205
Basuki Rahmat S.si,MT
NPT. 369 070 602 09 Mengetahui
KETERANGAN REVISI
Mahasiswa dibawah ini :
Nama : Aditya Paramayudha
NPM : 0634010177
Jurusan : Teknik Informatika
Telah mengerjakan revisi / tidak ada revisi *) PRA RENCANA ( DESIGN ) / SKRIPSI /
TUGAS AKHIR. Ujian Gelombang II, TA. 2010 – 2011, dengan judul :
”Sistem Alarm Kebakaran dengan Sensor Suhu dan Asap Berbasis
Mikrokontroler AVR 8535”
Surabaya, Desember 2010
Dosen penguji yang memerintahkan Revisi :
1. Ir. H. Ahmad Fauzi, MMT ( ___________________ )
2. Budi Nugroho, S.Kom ( ___________________ )
3. Dian Puspita Hapsari, S.Kom ( ___________________ )
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Basuki Rahmat S.si,MT) ( Budi Nugroho, S.Kom)
yang berjudul : ” Sistem Alarm Kebakaran dengan Sensor Suhu dan Asap Berbasis Mikrokontroler AVR 8535 ”.
Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis menyadari telah banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak baik dari segi moril maupun materiil. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP Selaku Rektor UPN “Veteran” Jawa Timur. 2. Ir. Sutiyono, MT Selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Surabaya.
3. Bapak Basuki Rahmad S.si, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur yang juga sekaligus sebagai dosen pembimbing I yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Budi Nugroho, S.kom selaku dosen pembimbing II penulis di jurusan Teknik Informatika Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Surabaya yang telah memberikan arahan dan bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
5. Ibu tercinta yang telah memberikan dukungan, do’a, cinta, kasih sayang dan semua pengorbanan yang di berikan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir.
6. Bapak penulis yang telah memberikan dukungan dan bantuan kepada penulis mencari solusi dalam menyelesaikan Tugas Akhir meskipun dalam keadaan lelah sehabis bekerja tetapi beliau mau merelakan waktu istirahatnya untuk menemani penulis.
7. Teman seperjuangan penulis PK Soft, (makasi sudah mengajarkan penulis tentang segala hal yang belum penulis ketahui.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Oleh sebab itu penulis berharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca demi kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini. semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun para pembaca.
Surabaya, November 2010
LEMBAR PENGESAHAN DAN PERSETUJUAN
2.1.2 Pemrograman Bahasa Assembly MCS ………….... 22
2.3 Servo Kontrol DSR-08……….……… 27
2.4 Sensor Ultrasonik Modul Dsonar ………. 27
2.5 Tenaga/Power Sebuah Robot ……….. 31
2.6 Programmer DU-ISP V2.0 ……….. 32
2.7 Pemrograman Assembly dengan Menggunakan DStudio 3.7b ………. 33
3.4 Perancangan Diagram Mekanik Robot Pemadam ….. 44
3.4.1 Perancangan Dimiensi Robot Pemadam ….. 44
3.4.2 Perancangan Small Sistem AT89s51 …. 48
3.5 Daftar Komponen dan Alat yang dipergunakan ….. 50
4.1 Perakitan Robot ...……….... 61
5.2.1 Pengujian Small Sisitem AT89s51 ……… 72
5.2.2 Pengujian Motor Servo ...…… 74
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A : Gambar Rangkaian
LAMPIRAN B : Data Sheet Motor Servo
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Konfigurasi Pin AT 89s51 ... 13
Gambar 2.2 : Blok Diagram AT89s51 ... 14
Gambar 2.3 : Blok Diagram AVR ATMega 8535 ...…… 20
Gambar 2.3 : Skema Rangkaian Small System AT89s51 ... 26
Gambar 2.6 : Motor Servo ... 27
Gambar 2.7 : Infra Merah ... 29
Gambar 2.9 : Relay ... 30
Gambar 3.0 : Pantulan gelombang Infra merah ... 31
Gambar 2.9 : Catu Daya +5 volt ... 32
Gambar 2.10 : Layout DU ISP ... 32
Gambar 2.11 : Programmer DU-ISP V2.0 ... 33
Gambar 2.12 : Tampilan Utama Dstudio 3.7b ...………... 34
Gambar 2.13 : Tampilan utama AVR studio 4...………... 35
Gambar 3.5 : Rancangan Robot Pemadam tampak atas ……… 46
Gambar 3.6 : Rancangan Robot Pemadam tampak samping……… 46
Gambar 3.7 : Rancangan Robot Pemadam tampak depan……… 47
Gambar 3.8 : jarak sensor api dengan tempat kebakaran ...………… 48
Gambar 3.9 : Tata Letak Komponen Rangkaian AT89s51……… 49
Gambar 3.10 : Jalur Rangkaian Small Sistem AT89s51...……… 50
Gambar 3.11 : Diagram Alur Sistem ………...……… 52
Gambar 3.12: Diagram Alur Sensor Infra Merah…...……… 54
Gambar 3.13 : Diagram Alur Sensor Asap dan Api…...……… 55
Gambar 3.15 Diagram Downloader……… 56
Gambar 4.1 Mur penyangga ...……… 57
Gambar 4.2 Instalasi mur penyangga ………...……… 58
Gambar 4.3 Instalasi Motor Servo 1 ……… 58
Gambar 4.9 Setting port mikrokontroller ………...…… 62
Gambar 5.0 Read signature ……… 62
Gambar 5.1 Proses Downloader ke mikrokontroler ………..…… 63
Gambar 5.2 Layout belakang ……… 68
Gambar 5.8 Robot Pemadam yang sudah dirakit keseluruhan …… 79 Gambar 5.9 Port Downloader DU-ISP v2 ke Mikrokontroller …… 80
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Port Pin 1 ……… 16 Tabel 2.2 Port Pin 3 ……… 17 Tabel 3.1 Keterangan Gambar komponen small system AT89s51… 49
ABSTRAK
Robot sebagai bentuk inovasi pada bidang teknologi industri yang mengalami perkembangan pesat untuk mendukung kesejahteraan hidup manusia. Adanya pemilahan container pada industry peti kemas dan juga kontes robot cerdas Indonesia mendorong pembuatan robot yang mampu bergerak mendeteksi suatu kebakaran sesuai area kerja pergerakan robot. Dengan menggunakan motor servo sebagai penggeraknya, servo kontrol sebagai pengendali gerakannya dan sensor infra merah, tercipta sebuah robot yang memiliki mobilitas tinggi. Dengan demikian robot ini dapat bergerak pada lintasan yang dibuat. Sehingga robot ini dapat mendeteksi dan memadamkan suatu kebakaran.
Dalam pembuatan Robot ini penyusun mengguakan pemrograman bahasa assembly dan bascom AVR pada Mikrokontroller AVR ATMega 8535. Fungsi dari mikrokontroller adalah mengolah data sensor dan mengkontrol pergerakan robot. Robot ini menggunakan 2 buah motor servo untuk bergerak kearah tertentu dan satu buah sensor infra merah sebagai pendeteksi lintasan dan sensor Sensor Suhu LM 35DZ dan Sensor Asap AF30 untuk mendeteksi keberadaan suatu kebakaran. Robot ini menggunakan adaptor 12 volt sebagai power supply-nya.
Hasil yang dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah Robot pemadam yang dapat mendeteksi keberadaan suatu kebakaran. Waktu tercepat untuk dapat mendeteksi suatu kebakaran adalah 3 detik sehingga dapat meminimalisir adanya suatu kebakaran yang terjadi.
Kata kunci : Mikrokontroler, AVR ATMega 8535, Sensor Infra Merah, Servo
Kontrol, Motor Servo.
1.1 Latar Belakang
Keunggulan dalam teknologi robot saat ini tidak dapat dipungkiri dan telah lama dijadikan salah satu icon kebanggaan negara–negara maju. Kecanggihan teknologi yang dimiliki, gedung-gedung tinggi yang mencakar langit, kota-kota yang modern, belum terasa lengkap tanpa kepiawaian dalam dunia robot.
Contoh robot pemadam api adalah AW Corner (Fire Robot). Robot ini dibuat oleh Sebuah perusahaan bernama Chula Vista di California bekerja sama dengan InventHelp membuat robot pemadam kebakaran yang diberi nama Fire Robot. Teknologi yang ditanamkan pada robot ini diharapkan dapat mengurangi jumlah korban jiwa dan harta akibat kebakaran.
Fire Robot yang dilengkapi dengan pompa air berkapasitas 3000 gallon air per menit ini akan menyemprotkan air dan zat kimia untuk memadamkan api. Selain itu, robot ini juga memiliki enam saluran untuk memancarkan air, pompa penekan yang berisi zat kimia pereda api, empat saluran pemancar untuk menyalurkan zat kimia, tiga pompa air penekan, dan memiliki serangkaian kamera video serta lampu khusus.
Robot berbentuk mirip tank militer ini dikendalikan dengan remote kontrol berbasis satelit. Dengan remote kontrol ini kita dapat menggerakan robot, kamera, mengoperasikan pompa, arah, dan tekanan air. Kita juga dapat melihat output kamera dari empat monitor. Sistem penggerakan robot ini digerakkan oleh motor diesel, 12 silinder dan sebuah pemancar. Untuk mendukung kerja robot, sebuah kendaraan pemompa air akan disertakan dengan penghubung selang karet. Kendaraan tersebut terdiri dari sebuah silinder 12 dan kamera serta berisi 25 ribu galon air.
Dalam perancangan dan pembuatan robot, salah satu hal penting yang tidak dapat ditinggalkan adalah sistem pengaturan motor. Tanpa pengaturan Motor yang baik sudah dapat dipastikan Robot tidak dapat bekerja dengan baik, hal ini dikarenakan hampir semua Robot menggunakan Motor sebagai penggeraknya. Pada Robot pemadam, Motor akan dituntut untuk melakukan gerakan-gerakan seperti putaran base yang disesuaikan oleh lintasan yang telah dibuat. sistem yang demikian tentunya memerlukan suatu pengaturan Motor yang baik, terlebih bila sistem tersebut dirancang untuk bekerja secara otomatis.
Dengan pengaturan Motor, Sensor infra merah, serta Switch dengan menggunakan mikrokontroller, diharapkan Robot Pemadam yang akan dibuat dapat bergerak sesuai dengan mekanis dan tugas dari pada Robot Pemadam tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
yang dibuat memiliki kemampuan mencari keber adaan suatu asap maupun apa, bahkan keduanya.
Berdasarkan permasalahan di atas, maka dapat dituliskan rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana cara mengontrol Motor Servo dengan menggunakan Servo Kontrol dan Mikrokontroller AVR8535 sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan robot .
2. Bagaimana cara mengontrol Sensor infra merah dengan menggunakan Mikrokontroller AVR8535 sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu kebakaran.
3. Bagaimana merancang suatu robot yang dapat membantu kerja manusiadalam mencegah dan mengatasi suatu kebakaran yang terjadi .
1.3 Batasan Masalah
Batasan-batasan atau ruang lingkup permasalahan yang akan ditangani yaitu :
1. Pengolahan mikrokontroler pada robot ini terbatas hanya untuk mengontrol putaran motor servo dan sensor infra merah saja.
3. Robot cerdas ini hanya mendeteksi suatu kebakaran atau tanda – tanda kebakaran pada suatu tempat atau lingkup yang telah dibuat.
4. Daerah kerja robot di desain sedemikian rupa sehingga memungkinkan tidak adanya kesalahan dalam menentukan adanya suatu kebakaran.
5. Jarak penempatan benda terhadap robot adalah sedemikian rupa sehingga pada jarak tersebut masih memungkinkan untuk robot bisa menjangkaunya.
6. Dalam pengujian robot akan berjalan sesuai lintasan dan akan memadamkan ketika robot menemukan adanya suatu tanda atau kebakaran.
7. Kecepatan pergerakan robot mengikuti benda disesuaikan dengan kemampuan mikrokontroler, Servo Kontrol dan mekanik robot.
8. robot bekerja baik di tempat yang memiliki cahaya yang rendah ( gelap ), karena menggunakan sensor cahaya untuk mendeteksi adanya api.
1.4 Tujuan Tugas Akhir
Tujuan kami untuk melaksanakan tugas akhir ini adalah :
1. Mengembangkan prototype robot cerdas jenis pemadam.
3. Merancang dan membuat Robot pemadam yang dapat bergerak sesuai lintasanyang telah ditentukan.
1.5 Manfaat Tugas Akhir
Adanya tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat yaitu :
1. Melatih kemampuan mahasiswa untuk memecahkan suatu permasalahan yang ada, terlebih dalam dunia industria yaitu membuat perangkat elektronik jenis robot untuk membantu kerja manusia.
2. Melatih mahasiswa untuk mendesain dan merakit robot.
3. Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang sudah didapat ke dalam dunia kerja. 4. Manfaat dalam dunia industri robot ini dapat mengetasi adanya statu
kebakaran Sejas dini, sehingga tidak akan terjadi kebakaran yang besar dan berakibat fatal.
5. Mencarikan solusi terbaik untuk membantu kerja manusia.
6. Mempermudah dan mempercepat kerja manusia terutama dalam bidang industri.
1.6 Metodologi Penulisan
Menganalisa masalah-masalah yang akan disajikan dan mengumpulkan data atau informasi.
2. Metoda Literatur
Merupakan usaha untuk lebih memudahkan dalam melengkapi data dan memecahkan masalah yang merupakan sumber referensi bagi penulis dalam mengambil langkah pengamatan dan melengkapi data.
3. Metoda Observasi
Observasi merupakan aktivitas melakukan pengamatan dan analisa terhadap kondisi sebenarnya di lapangan kemudian akan diberikan solusinya.
4. Metoda Evaluasi
Mengevaluasi hasil-hasil yang telah dikerjakan.
1.7 Sistematika Penulisan
Dalam laporan tugas akhir ini, pembahasan disajikan dalam enam bab dengan
sitematika pembahasan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pemecahan masalah yang berhubungan dan digunakan untuk mendukung dalam pembuatan tugas akhir ini.
BAB III ANALISIS DAN PERENCANAAN
Bab ini dijelaskan tentang tata cara metode perancangan sistem yang digunakan untuk mengolah sumber data yang dibutuhkan sistem antara lain : Flowchart, Desain mekanik.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini menjelaskan tentang hasil dan pembahasan yang didapat dari perancangan sistem yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
BAB V UJI COBA DAN EVALUASI
Bab ini menjelaskan tentang proses uji coba dari tugas akhir yang dibuat dan juga menjelaskan tentang evaluasi dari hasil ujicoba.
BAB VI PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang sumber-sumber literatur yang digunakan dalam pembutan laporan tugas akhir ini.
LAMPIRAN
2.1 Arsitektur AT89s51
Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis. Mikrokontroler merupakan komputer didalamm chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara umumnya bisa disebut ”pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
1. Register
Register merupakan memori sementara di dalam CPU. Beberapa register mempunyai fungsi tertentu, seperti program counter dan code register, yang lain bersifat lebih umum akumulator, B register. Tiap-tiap komputer memiliki panjang kata yang merupakan karakteristik dari CPU. Seperti pada keluarga MCS ’51 ini besarnya ditentukan oleh bus dan memori internal, oleh karenanya mikrokontroller keluarga MCS ’51 ini memiliki kemampuan menyimpan data 8 bit.
2. ALU (Arithmatic Logic Unit)
Dari namanya dapat diketahui bahwa ALU mampu menjalankan operasi aritmatika dan logika dengan bilangan-bilangan biner. Dalam keluarga MCS ’51 operasi ALU datanya terbatas pada jumlah bilangan biner 8 bit.
3. Unit Pengendali
Unit pengendali digunakan untuk menyerempakkan kerja yang sangat diperlukan oleh setiap prosessor. Sebuah instruksi diambil dan didekode, setelah prosessor mengetahui apa yang dimaksud dengan instruksi, maka unit pengendali akan memberikan signal pada aksi yang dimaksud.
1. Flash program memori ROM internal sebesar 4 Kbyte. Dengan flash PEROM ini mikrokontroller mampu diprogram dan dihapus hingga 1000 kali.
2. Memori data RAM internal sebesar 128 Byte.
3. Kemampuan kerja clock internal dari 0 hingga 24 MHz.
4. Terdapat 2 buah timer/counter yang dapat dipakai hingga 16 Bit.
5. Kemampuan mengalamati memori program dan data maksimum 64 Kbyte eksternal.
6. Dua buah tingkat prioritas interupsi.
7. Lima buah interupsi, yaitu 2 buah interupsi eksternal dan 3 buah interupsi internal.
8. Empat buah I/O masing-masing 8 Bit.
9. Port serial full duplex UART (Universal Asincronous Receive Transmit), dengan kemampuan pendeteksian kesalahan.
10. Mode pengontrolan daya, yaitu :
Mode Idle (daya akan berkurang jika CPU dikehendaki stad by).
Mode Power Down (oscillator berhenti yang berarti daya akan berkurang karena intruksi yang dieksekusi menghendaki power down). 11. Pengembalian ke mode normal setelah power down karena adanya
12. Dapat diprogram per bit sehingga pemrograman akan lebih leluasa dan efektif.
2.1.1. Konfigurasi AT89s51
Pada gambar 2.1 dan gambar 2.2 menunjukkan Susunan kaki pada AT89s51 beserta pin konfigurasinya dan blok diagram AT89s51 dapat dilihat dibawah ini :
Gambar 2.1 : Konfigurasi Pin AT 89s51
Sumber : www.delta-electronic.com
Gambar 2.2: Blok Diagram AT89s51
Sumber : http://www.toko-elektronika.com/tutorial/uc1.html
Pin Description :
1. VCC
Supply Voltage
2. GND
3. Port 0
Port 0 adalah 8 bit open drain bi-directional port 1/0. Pada saat sebagai port out, tiap pin dapat dilewatkan ke 8 input TTL. Ketika logika 1 dituliskan pada port 0, maka pin-pin ini dapat digunakan sebagai input yang berimpedansi tinggi. Port 0 dapat dikonfigurasikan untuk dimultiplex sebagai jalur data/address bus selama membaca program external dan memori data. Pada mode ini P0 mempunyai internal pull up. Port 0 juga menerima kode bit selama pemrograman flash. Dan megeluarkan kode bit selama ferifikasi program.
4. Port 1
Port 1 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 denga internal pull up. Port 1 mempunyai buffer output yang dapat dihubungkan dengan 4 TTL input. Ketika logika 1 dituliskan ke port 1, pin ini dipull high dengan menggunakan internal pull up dan dapat digunakan sebagai input. Ketika sebagai input, pin port 1 yang secara eksternal dipull low akan mengalirkan arus 1 L karena internal pull up.
Tabel 2.1: port pin 1
Port Pin Alternate Function
P1.5 MOSI (used for in system programming) P1.6 MISO (used for in system programming) P1.7 SCK (used for in system programming)
5. Port 2
Port 2 adalah 8 bit bi-directional port 1/0 dengan internal pull up. Port 2 output buffer dapat melewatkan 4 TTL input. Ketika logika 1 dituliskan ke port 2, maka mereka dipull high dengan internal pull up dan dapat digunakan sebagai input.
Port 2 memancarkan alamat byte tinggi selama memory program mengambilnya dengan external dan selama akses ke memory data external yang menggunakan alamat 16-bit (MOVX @ DPTR). Pada applikasi ini, port 2 menggunakan tarikan internal naik yang kuat saat ketika memancarkannya. Port 2 juga menerima alamat bit yang tinggi dan beberapa isyarat selama kendali memprogram flash dan verifikasi.
6. Port 3
1 dituliskan ke port 3 maka mereka akan di pull high dengan internal pull up dan dapat digunakan sebagai input. Port 3 juga mempunyai berbagai macam fungsi atau fasilitas. Port 3 juga menerima beberapa sinyal kontrol untuk pemrograman flash dan ferifikasi. Ditunjukkan ke dalam bentuk table sebagai berikut :
Table 2.2 : port pin 3
Port Pin Alternate Functions
P3.0 RXD (serial input port) P3.1 TXD (serial output port) P3.2 INT0 (external interrupt 0) P3.3 INT1 (external interrupt 1) P3.4 T0 (timer 0 external input) P3.5 T1 (timer 1 external input)
P3.6 WR (external data memory write strobe) P3.7 RD (external data memory read strobe)
7. RST
8. ALE/PROG
Address Latch Enable (ALE) merupakan keluaran berdenyut untuk mengunci byte yang rendah serta menunjukkan memory eksternal. Pin ini juga merupakan input pulsa program selama pemrograman flash. Operasi normal dari ALE dikeluarkan pada laju konstan 1/6 dari frekuensi oscilator, dan dapat digunakan untuk pewaktu eksternal atau pemberian pulsa. Jika dikehendaki, operasi ALE dapat didisable dengan memberikan setting bit 0 dari SFR pada lokasi 8 EH. Dengan bit set, ALE dapat diiaktifkan selama instruksi M0VX atau MOVC. Dengan mensetting ALE disabled, tidak akan mempengaruhi jika mikrokontroler pada mode eksekusi eksternal.
9. PSEN
Program store enable merupakan sinyal yang digunakan untuk membaca program pada memori eksternal. Ketika 8951 mengeksekusi kode dari program memori eksternal, PSEN diaktifkan 2 kali setiap siklus mesin, kecuali bahwa 2 aktifasi PSEN terlewati selama pembacaan ke memori data eksternal.
10.EA/VPP
memori yang dimulai pada lokasi 0000H sampai dengan FFFFH. EA harus diposisikan ke VCC untuk eksekusi program internal. Pin ini juga menerima tegangan pemrograman 12Volt (VPP) selama pemrograman flash.
11.XTAL 1
Input oscilator inverting amplifier dan input untuk internal clock untuk pengoperasian 2.
12.XTAL 2
Output dari inverting oscilator amplifier.
2.1.1.1 Mikrokontroler AVR ATMega 8535
AVR ATMega 8535 memiliki bagian sebagai berikut:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D 2. CPU yang memiliki 32 buah register
3. SRAM sebesar 512 byte 4. Flash memory sebesar 8kb 5. EEPROM sebesar 512 byte
6. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembanding 7. Two wire serial Interface
8. Port antarmuka SPI
9. Unit interupsi internal dan eksternal 10. Port USART untuk komunikasi serial
W3100A Embedded Ethernet Chip
module. Chip ini memiliki TCP/IP protokol stack seperti TCP, UDP, IP, ARP dan protokol ICMP.
2.1.2 Pemrograman Bahasa Assembly MCS
Bahasa assembly menggantikan kode-kode biner dari bahasa mesin dengan ”mnemonic” yang mudah diingat. Misalnya, sebuah instruksi penambahan dalam bahasa mesin disajikan dengan kode ”10110011” yang dalam bahasa assembly dapat disajikan dalam mnemonic ADD, sehingga mudah diingat.
Tidak hanya itu, perintah penambahan membutukan suatu operan baik berupa data langsung maupun suatu lokasi memori yang menyimpan data yang bersangkutan. Dengan demikian kode untuk ADD bisa berbeda-beda tergantung kebutuhan atau jenis operannya. Instruksi lainnya rata-rata juga membutuhkan operan dalam bentuk yang berbeda-beda. Bagian ini ada baiknya diawali dengan beberapa definisi berikut :
Program Bahasa Mesin adalah sebuah program yang mengandung kode – kode biner yang merupakan instruksi yang bisa dipahami prosesor. Program bahasa mesin sering disebut sebagai kode objek, dapat dijalankan (dikerjakan) oleh prosesor.
Assembler adalah suatu program yang dapat menerjemahkan program bahasa assembly ke program bahasa mesin. Proggram dalam bahasa mesin ini dapat berbentuk ”absolute” atau ”relocatable”. Berikutnya dilakukan ”linking” untuk mengatur alamat absolute agar program dapat dijalankan. Linker adalah suatu program yang dapat menggabungkan program –
program objek modul – modul dan menghasilkan suatu program objek absolute yang dapat dijalankan oleh prosesor.
Segmen adalah suatu unit memory kode atau data. Sebuah segmen dapat direlokasi, mempunyai nama, tipe dan atribut – atribut lain yang membolehkan linker untuk menggabungkan engan bagian – bagian segmen yang lain jika dibutuhkan.
Program merupakan modul absolute tunggal, menyatakan semua segmen absolute dan relocatable dari modeul –modul yang terlibat. Sebuah program hanya mengandung kode – kode biner instruksi – instruksi (dengan alamat – alamat dan konstanta data) yang dapat dipahami komputer.
2.1.3 Pengenalan Bascom AVR
BASCOM dikembangkan oleh MCS Electronics, dan merupakan
BASIC compiler. Program yang dibuat dalam bahasa BASIC, akan
di-kompilasi menjadi machine code, untuk kemudian dimasukkan ke dalam
mikrokontroler melalui sebuah programmer. Saat ini, sesuai dengan referensi
dari situs web MCS Electronics, BASCOM baru mendukung mikrokontroler
keluarga MCS51 (BASCOM-8051) dan keluarga AVR (BASCOM-AVR),
keduanya produk dari Atmel Corp. Kita bisa memperoleh chip kelas
AT89S51/52 dengan harga sangat terjangkau, dan dapat diprogram secara ISP
(In-System Programming). Tutorial pemrogaman Bascom AVR dapat dilihat
pada situs (http://web.sfc.keio.ac.jp/~esoc/avr/datas/bascavr.pdf, 2009)
diakses pada tanggal 30 Februari 2010.
BASCOM-AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan /
pembuatan program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada
Mikrokontroler terutama Mikrokontroler keluarga AVR . BASCOM-AVR
lingkungan kerja yang terintegrasi, karena disamping tugas utamanya
(meng-compile kode program menjadi file HEX / bahasa mesin), BASCOM-AVR
juga memiliki kemampuan / fitur lain yang berguna sekali,contoh:
a. Terminal (monitoring komunikasi serial)
b. Programmer (untuk menanamkan program yang sudah di-compile ke Mikrokontroler)
BASCOM (Basic Compiler) dasarnya hampir sama dengan bahasa
BASIC. Jadi, penggunaan bahasa BASIC (Visual Basic, Turbo Basic, dll),
akan menjadi modal penting untuk mempelajari tool ini karena secara struktur
pemrograman dasar tidak ada perbedaan.
2.1.4 Timer dan Counter
Pada dasarnya saran masukan yang satu ini merupakan seperankat pencacah biner (biner counter) yang terhuung langsung ke saluran data mikrokontroller, sehingga mikrokontroler dapat pula merubah kondisi pencacah tersebut.
Baik bekerja dengan frekuensi tetap maupun variatif, sumber detak utamanya sama yaitu dari frekuensi kristal yang terpasang. Jika sebuah frekuensi pencacah bekerja dengan frekuensi tetap, dikatakan pencacah tersebut bekerja sebagai timer atau pewaktu. Jika sebuah pencacah bekerja dengan frekuensi yang bervariasi dikatakan pencacah tersebut bekerja sebagai counter. Kondisi pencacah tersebut menyatakan banyaknya pulsa detak yang sudah diterima. Untai pencacah biner tersebut merupakan pencacah biner naik (count up binary counter).
2.1.5 Rangkaian Small System AT89s51
Merupakan rangkaian yang digunakan untuk mengoperasikan dari pada mikrokontroller AT89s51. Dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut.
Gambar 2.3 : Skema Rangkaian Small System AT89s51
2.2 Motor Servo
Servo adalah DC motor dengan tambahan elektronika untuk kontrol PW dan digunakan untuk tujuan hobbyist, pada pesawat terbang model, mobil dan kapal. Servo memiliki 3 kabel, yaitu Vcc, ground, dan PW input. Tidak seperti PWM pada DC motor, inpit sinyal untuk servo tidak digunakan untuk mengatur kecepatan, tetapi digunakan untuk mengatur posisi dari putaran servo.
Servo motor standart dilengkapi dengan motor DC untuk mengendalikan posisi sebuah robot/diposisikan hingga 180 derajat. Motor tersebut harus dapat menangani perubahan yang cepat pada posisi, kecepatan, dan percepatan, serta harus mampu menangani intermittent torque. Berikut merupakan tampilan dari Motor Servo dapat dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini :
Gambar 2.6 : Motor Servo
2.4 Sensor Infra Merah
akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima. Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam penerapannya antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, otomatisasi pada sistem.Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra merah yang dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah module yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
2.4.1 LED Infra Merah
Gambar 2.7 : Infra Merah
Cahaya LED timbul sebagai akibat penggabungan elektron dan hole pada persambungan antara dua jenis semikonduktor dimana setiap penggabungan disertaidengan pelepasan energi. Pada penggunaannya LED infra merah dapat diaktifkan dengan tegangan DC untuk transmisi atau sensor jarak dekat, dan dengan teganganAC (30–40 KHz) untuk transmisi atau sensor jarak jauh
2.4.2 Fototransistor
menangkap sinar,dan elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya padajunction ini di-injeksikan di bagian basis dan diperkuat dibagian kolektornya.
Pada fototransistor, jika kaki basis mendapat sinar maka akan timbul tegangan pada basisnya dan akan menyebabkan transistor berada pada daerah jenuhnya(saturasi), akibatnya tegangan pada kaki kolektor akansama dengan ground (Vout=0 V). Sebaliknya jika kakibasis tidak mendapat sinar, tidak cukup tegangan untuk membuat transistor jenuh, akibatnya semua arus akandilewatkan ke keluaran (Vout=Vcc).
2.4.3 Relay
Relay adalah komponen yang menggunakan prinsip kerja medan magnet untuk menggerakan saklar. Saklar ini digerakkan oleh magnet yang dihasilkan oleh kumparan didalam relay yang dialiri arus listrik. Susunan relay sederhana adalah sebagai berikut.
Gerakan armatur ini menyebabkan kontak membuka/menutup dengan konfigurasi sebagai berikut:
Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu. Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu.Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.
Gambar 3.0 : Pantulan gelombang Infra merah
Sumber :www.delta-electronic.com
2.5 Tenaga/Power Sebuah Robot
Baterai adalah tenaga penggerak robot yang paling banyak digunakan karena penggunaannya sangat mudah. Ada banyak sekali jenis baterai untuk menggerakkan sebuah robot, tetapi beberapa jenis baterai sangat umum digunakan adalah carbon-zinc, alkalin, nickel-cadmium, lead-acid, dan lithium.
Tenaga lain dari sebuah robot adalah dengan menggunakan Power Supply yaitu dengan mengkonversi tengangan bolak balik (AC) menjadi tegangan searah (DC).
Gambar 2.9 : Catu Daya +5 volt
Sumber : Buku Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroller, karangan
Sulhan Setiawan, Penerbit : Andi Yogyakarta
2.6 Programmer DU-ISP V2.0
Merupakan unit programmer ISP dengan antarmuka USB dan didesain dengan kecepatan download program yang tinggi dan dengan bentuk yang ringkas. Dalam Programmer DU-ISP V2.0 terdapat ISP Port yang merupakan bagian konektor untuk pengisian program secara ISP dengan susunan I/O standart DST dan kompatibel dengan Delta ISP Cable.
Gambar 2.10 : Layout DU ISP
Spesifikasi :
1. Kompatibel Code Vision, AVR Studio dan AVR Dude
2. Support untuk semua jenis AVR type AT89Sxx, ATTinyxx, ATMegaxx dan keluarga MCS-51 AT89S5x
3. USB/target Power Selector
4. Kecepatan transfer program 128Kb/menit
Berikut merupakan tampilan dari Programmer DU-ISP V2.0 dapat dilihat pada gambar 2.11 dibawah ini :
Gambar 2.11 : Programmer DU-ISP V2.0
2.7 Pemrograman Assembly dengan menggunakan DStudio 3.7b
adalah file .asm dan file .hex dimana file .hex nanti ditransfer ke Mikrokontroller dengan menggunakan ISP programmer. instalasi DStudio 3.7b yaitu cukup dengan mengeksekusi file instalasi DStudio 3.7b.exe maka software sudah bisa digunakan untuk memprogram bahasa assembly. Gambar 2.12 dibawah ini adalah gambar tampilan utama dari Dstudio 3.7b saat pertama kali dijalankan.
Gambar 2.12 : Tampilan Utama Dstudio 3.7b
2.8 AVR Studio 4
menghasilkan file dengan extensi . hex yang bisa di download ke dalam IC Mikrokontroller.
Untuk pertama kalinya kita harus menginstal AVR studio 4 ini ke dalam komputer, cara menginstalnya pun mudah layaknya kita menginstal software komputer yang lain. Pada AVR studio 4 mempunyai menu-menu yang meliputi File,
Edit, Debug, View, Window dan help. Menu-menu tersebut merupakan tool yang
Mikrokontroler AVR merupakan mikrokontroler berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga
8051 yang mempunyai arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computing), AVR
menjalankan sebuah instruksi tunggal dalam satu siklus dan memiliki struktur I/O yang cukup lengkap sehingga penggunaan komponen eksternal dapat dikurangi. Mikrokontroler AVR didesain menggunakan arsitektur Harvard, di mana ruang dan jalur bus bagi memori program dipisahkan dengan memori data. Memori program diakses dengan single-level pipelining, di mana ketika sebuah instruksi dijalankan, instruksi lain berikutnya akan di-prefetch dari memori program.
AVR ATMega 8535 memiliki bagian sebagai berikut:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D
2. CPU yang memiliki 32 buah register
3. SRAM sebesar 512 byte
4. Flash memory sebesar 8kb
5. EEPROM sebesar 512 byte
6. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembanding
7. Two wire serial Interface
8. Port antarmuka SPI
9. Unit interupsi internal dan eksternal
2.9 Sensor suhu LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh NationalSemiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak
memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.10 Sensor Asap /Gas AF30
Gambar 2.15 sensor Asap /Gas AF30
Sensor asap AF-30 yang termasuk seri AF dapat mendeteksi keberadaan hanya gas tertentu yaitu Hidogen dan etanol, sehingga sensor ini sangat cocok digunakan untuk aplikasi pendetektor asap rokok.
Spesifikasi sensor asap rokok AF-30 ini :
- Supply voltage 5V DC atau 5V rms AC (max 12V) - Supply for heater 5 +/- 0.2V DC
- Power consumption 535mW (max) - Preheat time 48 hours (typ)
- Output tegangan
- Test gas Hidrogen ratio at 10ppm
- Operating temperature -10 sampai 55 derajat Celcius - High Sensitivity
Setelah melakukan penelitian menggunakan Mikrokontroler AVR ATMega
8535, Sensor infra merah sebagai pendeteksi keberadaan line tacking / garis, sensor
suhu, sensor asap dan motor/dynamo untuk penggerak benda, maka dalam bab ini
akan membahas analisa dan desain dari Robot Pemadam ini. Pembahasan dimulai
dengan Analisa Sistem, perancangan hardware kemudian diikuti dengan algoritma
software pendukung.
3.1 Analisis Sistem
Robot Line smoke ini merupakan gabungan dari beberapa hardware yaitu
Mikrokontroller ATMega 8535, Sensor infra merah , sensor suhu, sensor asap dan
motor/dynamo. Tiap-tiap perangkat hardware tersebut memiliki tugas yang
berbeda-beda sesuai dengan spesifikasi kerja hardware masing-masing. Oleh karena itu
dibutuhkan software pendukung untuk menterjemahkan dari bahasa manusia ke
bahasa mesin. Perangkat lunak tersebut yaitu DStudio 3.7b sebagai editor dan AVR
Studio 4 sebagai penterjemah (downloader) dari bahasa manusia ke bahasa mesin.
Proses bergeraknya robot yaitu atas dasar perintah-perintah yang dikeluarkan
oleh mikrokontroller. Awal mula proses kerjanya yaitu sensor api , sensor asap dan
sensor infra merah ,ketika sensor infra merah menerima perintah untuk berjalan
bersamaan sensor panas dan sensor asap pun bakerja. Kemudian ketika sensor api
bekerja atau menemukan adanya api maka sensor infra merah akan berhenti bakerja.
sensor tersebut akan mengirim pesan pada mikrokontroller bahwa keberadaan api
terdeteksi, maka mikrokontroller tersebut akan memerintahkan Servo Kontrol untuk
berhenti bergerak. Ketika motor berhenti bergerak maka kipas sebagai pemadam api
akan menyala dan akan mamatikan api. Setelah api padam maka motor akan kembali
bergerak.
3.2 Diagram Blok Penelitian
Gambar 3.1 : Diagram Blok Sistem
Sensor infra merah
Motor / dinamo
Pemadam (kipas)
Sensor asap Sensor suhu
Mikrokontroler AVR ATMega 8535
Layar LCD Supply / baterai
Dari gambar 3.1 dapat dilihat bahwa Robot pemadam ini bekerja dengan
menggunakan mikrokontroler AVR ATMega 8535 sebagai otak dari pada robot
tersebut dan sensor infra merah sebagai pendeteksi garis lintasan , dan microkontroler
AVR ATMega 8535 sebagai pendeteksi adanya asap yang terjadi. Ketika sensor
panas mendeteksi adanya suatu api maka Robot ini akan bekerja yaitu dengan
menyalakan pemadam (kipas). Apabila sensor api tidak menemukan adanya panas
atau api maka secara otomatis motor akan barjalan seperti semula.
Pada robot ini terdapat pula pendeteksi kadar kandungan Co2 yang ber ada
pada ruangan atau lintasan yang dibuat dan dimunculkan malalui layarLCD.
3.3 Area Kerja Robot Pemadam
Area kerja merupakan lingkungan dimana tempat robot bekerja. Berikut
merupakan gambar dari rung kerja Robot Pemadam, dapat dilihat pada gambar
dibawah ini:
Gambar 3.2 : Area Kerja Robot Lengan api
Keterangan Gambar :
A. Area Kerja, berukuran sesuai dengan lintasan yang di buat
B. Garis / line kerja robot selebar 2 cm dan dapat disesuaikan
C. Jarak Robot ke tempat terjadi kebakaran maximum 20-30 cm
3.4 Perancangan Diagram Mekanik Robot Pemadam
Struktur robot sebagian besar dibangun berdasarkan konstruksi mekanik.
Robot yang memiliki kemampuan navigasi dan manipulasi secara relative memiliki
konstruksi mekanik yang lebih rumit dibanding dengan yang berkemampuan navigasi
saja.
3.4.1 Perancangan Dimensi Robot Pemadam
Pada perancangan dimensi robot pemadam ini akan dibahas beberapa bagian
yaitu bagian kerangka mekanik, bagian sensor, dan gerak.
a. Kerangka mekanik
1. Kerangka Bawah
Kerangka Bawah merupakan pondasi utama Robot
Pemadam. Selain itu juga pada Box ini dipakai untuk tempat
rangkaian elektronika seperti Rangkaian AT89s51 dan Servo
Kontrol DSR-08. Adapun gambar Kerangka Bawah dapat
2 cm 20cm
5 cm
25 cm
Gambar 3.3 : Kerangka Bawah Robot
2. Kerangka Atas
3.
Penyangga Utama merupakan bagian penting dari
Robot pemdam. Yaitu sebagai penopang komponen yang ber
ada pada atas robot gambar 3.4 dibawah ini :
5,7 cm
14,8 cm
3. Rancangan Robot Pemadam
a. robot tampak atas
6
2
5 4
3
Gambar 3.5 : Rancangan Robot Pemadam tampak atas
b. robot tampak samping
2
3
7 4
8
6
5
Gambar 3.6 : Rancangan Robot Pemadam tampak samping
c. robot tampak depan
7
8 4
3 5
Gambar 3.7 : Rancangan Robot Pemadam tampak depan
Keterangan gambar :
1. supply (baterai)
2. microkontroler
3. sensor asap dan api
4. pemadam (kipas)
5. sensor line (infra merah)
6. roda
7. layar LCD
8. penyangga
b. Bagian Sensor
benda yang akan diambil. Digunakan unntuk mendeteksi keberadaan
suatu kebakaran / api.
Gambar 3.8 : jarak sensor api dengan tempat kebakaran
c. Gerak
Untuk menjadikan robot ini dapat bekerja sebagaimana yang
diharapkan, maka digunakan variasi gerakan dari masing-masing
motor servo untuk menghasilkan arah pergerakan robot. Bagian base
akan berputar secara horisontal yaitu kedepan dan kebelakang, sesuai
perintah yang telah di program dalam microkontroler.
3.4.2 Perancangan Small Sistem AT89s51
Small sistem At89s51 merupakan otak dari pada robot lengan. Dimana
pada baian ini berfungsi mengendalikan keseluruhan rangkaian elektronik
robot lengan. Berikut ini merupakan gambar dari tata letak komponen small
sistem AT89s51 yang dibuat. Dimana pada bagian ini merupakan pusat utama
25-30 cm
pengendalian dari Robot Lengan ini. Dapat dilihat pada gambar 3.8 dibawah
ini :
Gambar 3.9 : Tata Letak Komponen Rangkaian AT89s51
Tabel 3.1 : Keterangan Gambar komponen small system AT89s51
No Komponen Resistansi
1 R1 1 kΩ
9 Ic Mikrokontroller At89s51
Pada waktu menggambar disarankan untuk membuat jalur yang tidak
terlalu kecil sehingga dalam pelarutan nanti tidak hilang gambar jalurnya Dan
juga ketebalan dalam menggambar sangat dianjurkan. Pada waktu proses
mencetak dan melarutkannya agar lebih hati-hati. Berikut ini merupakan
Gambar 3.10 : Jalur Rangkaian Small Sistem AT89s51
3.5 Daftar Komponen dan Alat yang dipergunakan
Adapun komponen-komponen yang akan digunakan dalam pembuatan modul
ini antara lain :
Tabel 3.2 : Komponen yang diperlukan
No Nama Komponen Jumlah satuan
1 IC Mikrokontroler AT89s51 1 buah
2 Socket IC AT89s51 1 buah
11 Ferri Chlorida Secukupnya
12 Rugos gambar kaki komponen 1 lembar
13 Rugos gambar kaki IC 1 lembar
15 Motor / Dinamo 2 buah
22 Timah Secukupnya
23 Dioda Photo 1 buah
Peralatan yang digunakan sebagai sarana pendukung dalam pembuatan tugas
akhir ini dapat disebutkan sebagai berikut :
Tabel 3.7 : Peralatan yang diperlukan
No Nama Peralatan Jumlah
3.6 Diagram Alur Sistem
Gambar 3.11 : Diagram Alur Sistem
Pada Robot Lengan ini mikrokontroller yang digunakan adalah AT89s51 dan
AVR ATMega 8535 sebagai sistem pemroses semua perangkat. Alur daripada system
adalah Ketika saklar on/off dinyalakn pada posisi On maka tegangan akan masuk
keseluruh rangkaian elektronika. Pada kondisi seperti ini mikrokontroller yang Start
Sensor infra merah Sensor suhu Sensor asap
Deteksi garis
Mengirim perintah LCD
Jika ditemukan api
Kipas on Motor off
Finish Deteksi api Deteksi asap
MicroATMega 8535
Data suhu dan asap
Motor on
Kipas off
sedang aktif akan memerintahkan sensor infa merah untuk mengukur jarak lintasan
yang telah dibuat. Saat informasi lintasan diketahui oleh sensor infra merah maka
akan mengirimkan pesan data pada mikrokontroller. Kemudian mikrokontroller akan
memerintahkan motor / dynamo untuk menggerakkan motor sesuai lintasan atau jalur
yang ada dan microkontroler akan memerintahkan sensor asap dan sensor api untuk
bekerja sesuai program yang diberikan, ketika menemukan sebuah api maka
microkontroler akan memerintahkan motor / dynamo untuk berhenti bergerak dan
akan memerintahkan pemadam (kipas ) untuk bekerja mematikan api. Setelah api
padam maka microkontroler memerintahkan kipas untuk berhenti dan memerintahkan
kembali motor / dynamo untuk berjalan kembali.
Ketika terdapat adanya api dan asap maka pada layer LCD akan muncul
indikasi yang sedang terjadi seperti bagaimana suhu pada ruangan tersebut dan berapa
3.7 Diagram Alur Sensor Infra Merah
Gambar 3.12: Diagram Alur Sensor Infra Merah
Ketika saklar dalam posisi on maka Mikrokontroller dan sensor infra merah
akan dalam keadaan aktif. Mikrokontroller ini akan memerintahkan sensor infra
merah untuk melakukan pendeteksian garis atau jalur yang ada didepannya dengan
mengukur lebar lintasan yang telah ada. Apabila terdapat warna lain maka sensor
akan tidak mengenalinya sebab yang di program pada microkontroler adalah
pengenalan pada garis berwarna putih sehingga apabila terdapat garis yang berwarna
gelap maka robot akan melakukan gerakan sebaliknya yaitu bergerak pada arah yang
3.8 Diagram Alur Sensor Asap Dan Api
Gambar 3.13 : Diagram Alur Sensor Asap dan Api
Untuk menentukan adanya suatu kebakaran sensor ini akan berjalan secara
bersamaan sesuai dengan yang diperintahkan oleh mikrokontroller. Yaitu berjalan
menuju step-step yang sudah ditentukan.dan hasilyang diperoleh akan di tampilkan
pada layer LCD yang ada. Sehingga hasil yang diperoleh akan semakin akurat. Start
Finish
Sakelar
Input micro ATMega 8535
3.9 Diagram Alur Proses Downloader ke Mikrokontroller AVR ATMega 8535
Gambar 3.15 : Diagram Downloader
Untuk membuat mikrokontroller bekerja terlebih dahulu butuh proses
pentransferan data dari bahasa manusia ke dalam bahasa mesin. Untuk itu butuh yang
namanya downloader. File hasil eksekusi .asm menghasilkan file .hex. file ini yang
Setelah proses instalasi mekanik dan komponen dilakukan pada bab sebelumnya, maka berikutnya pada bab ini akan menjelaskan mengenai proses uji coba dari Robot Pemadam yaitu meliputi cara pengoperasian robot, uji coba robot menggunakan benda dan evaluasi dari ujicoba yan dilakukan.
4.1 Perakitan Robot
Tahap perakitam merupakan tahap menggabungkan seluruh komponen-komponen pembentuk robot Pemadam. Dimulai dengan merakit kerangka mekanik, instalasi komponen elektronika, hingga instalasi kabel-kabel penghubung rangkaian dan panel. Tahap-tahap merakitan robot Pemadam adalah sebagai berikut:
1. Siapkan mur penyangga utama sebagai penopang lantai dasar, sebagai tempat berdirinya robot Pemadam. Bentuk mur penyangga utama dapat dilihat pada gambar 4.1 dibawah ini :
2. Pasang mur penyangga pada bagian robot yang sudah dibuat seperti gambar 4.2 dibawah ini :
Gambar 4.2 : Instalasi mur penyangga
3. Pasang motor servo 1 pada bawah papan pcb , kemudian kuatkan dengan baut sehingga tidak lepas ketika motor servo bekerja. Dapat dilihat pada gambar 4.3 dibawah ini :
Gambar 4.3 : Instalasi Motor Servo 1
Gambar 4.4 : Memasang Roda
5. Pasang dan tambahkan triplek diatas pcb tempat motor untuk menempatkan sensor Asap, Sensor Suhu / Api, dan LCD, seperti terlihat pada gambar 4.5 dibawah ini :
Gambar 4.5 : instalasi tempat sensor – sensor dan LCD
Gambar 4.6 : instalasi alat pemadam (kipas)
7. pasang sensor asap dan suhu sesuai dengan arah putaran lintasan tang dibuat. seperti terlihat pada gambar 4.7 dibawah ini
Gambar 4.7 : instalasi sensor asap dan suhu
8. pasang LCD di tempat yang mudah terlihat. seperti terlihat pada gambar 4.8 dibawah ini.
4.2 Cara Pengoperasian Robot
Awal mula untuk mengaktifkan robot pemadam ini yaitu dengan menghubungkan tengangan dari power supply ke motor dan microkontroler, maka semua komponen akan aktif dan robot akan berjalan sesuai dengan program yang dimasukkan kedalam mikrokontroller. Dengan aktifnya mikrokontroller, maka mikrokontroller tersebut akan memerintahkan sensor untuk mendeteksi keberadaan api dan asap.
4.2.1 Mengisi Data Program Mikrokontroler AVR ATMega 8535
Mikrokontroler sebagai pengendali dari alat-alat yang lain sehingga didalam mikrokontroler membutuhkan perintah-perintah yang akan digunakan untuk menjalankan sensor sensor ultrasonic, Servo Kontrol dan motor servo.
Penggunaaan mikrokontroler dengan komputer harus memenuhi semua alat yang dibutuhkan, apabila terdapat salah satu alat yang tidak berfungsi maka perangkat lunak AVR Studio 4 tidak mendeteksi mikrokontroler atau muncul pesan “hardware error”.
1. Untuk memasukan data ke dalam mikrokontroler menggunakan downloader yang terhubung ke port mikrokontroller.
2. Buka DStudio 3.7b setelah itu compile, maka hasil compile tersebut akan menghasilkan file .hex. file ini yang nantinya akan digunakan untuk di convert kedalam mikrokontroller dengan downloadernya. 3. Buka AVR Studio 4 setelah itu lakukan setting port yang digunakan.
Gambar 4.9 : Setting port mikrokontroller
4. Setting device perangkat mikrokontroller yang digunakan yaitu AT89s51, kemudian setting frekwensi pada 125 kHz. Lalu lakukan Cek koneksifitas dengan mengklik read signature. maka computer akan melakukan pengecekan pada mikrokontroller yang akan di downloader. Dapat dilihat pada gambar 5.0 dibawah ini :
Gambar 5.0 : Read signature
Gambar 5.1 : Proses downloader program ke mikrokontroller 6. Proses Downloader selesai dan Mikrokontroler siap bekerja mengirim
perintah-perintah ke komponen elektronika yang telah dipasang diantaranya yaitu Servo Kontrol, SensorInfra Merah,sensor suhu / api , sensor Asap, alat pemadam dan Motor Servo.
Adapun potongan program tersebut :
Start Adc
Suhu = Getadc(0)
Stop Adc
Suhu = Suhu - 85
Temps(1) = "Rendah"
Setelah api ditemukan maka sensor akan mengirimkan pesan pada mikrokontroller bahwa benda telah terdeteksi kebakaran. Setelah itu mikrokontroller akan memerintahkan motor untuk berhenti, kemudian akan menggerakkan pemadam (kipas) untuk mamadamkan api tersebut.
Sebelumnya microkontroler tersebut telah di set sedemikian rupa apa yang akan dilakukan oleh motor maupun pemadam . Berikut potongan programnya :
Dimana pada perintah pertama menerangkan bahwa pemadam dan motor telah di set apabila pada waktu di temulan suato kebakaran maka motor akan berhenti dan kipas akan berjalan.dan apabila tidak ditemukan adanya suatu api atau kebakaran maka motor akan terus bergerak dan pemadam akan mati.
Pada waktu motor servo bergerak sesuai dengan lintasan yang ada maka saat itu juga mikrokontroller akan melakukan pengecekn terhadap keadaan sekitar yang masih berada pada lingkup lintasan yang telah dibuat . dan ketika pada lingkup tersebut telah ditemukan adanya api maka microkontroler akan memerintahkan pemadam untuk mematikan api tersebut dan pada layer LCD akan muncul indikasi berapa besar panas dan kandungan asap yang ada pada ruangan tersebut.. Berikut potongan program eksekusi :
Case 1001 To 1024 :
Gas = Lookupstr(10 , Gasrange)
Case Else:
nop
End Select
Return
End Sub
End 'end program
Gasrange:
Data "200" , "210" , "220" , "230" , "240" , "250" , "260" , "270" , "280" , "290" , "300"
4.3 Evaluasi
5.1 Implementasi Sistem
Dalam pembahasan implementasi system ini akan menjelaskan mengenai proses pembuatan dari Robot Pemadam. Pembahasan dimulai dengan pembuatan hardware Small System AVR ATMega 8535 , instalasi komponen elektronika, pengujian perangkat keras, Perakitan Robot, pengujian perangkat lunak, pengujian system control dan analisa Robot Pemadam yang dibuat.
5.1.1 Pembuatan PCB (Printed Circuit Board) Small Sistem AVR ATMega
8535
Sebelum membuat PCB dibutuhkan skema rangkaian Small system AVR ATMega 8535 yang dapat dilihat pada gambar 5.1 diatas. Berikut tahapan dalam membuat PCB Small System AVR ATMega 8535 :
1. Buat jalur rangkaian.
2. Potonglah PCB kosong sesuai dengan ukuran 10 cm x 5 cm.
Spidol Permanen atau Rugros jalur dan kaki komponen elektronika. Seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 5.2 (a): layout belakang
4. Larutkan feryclorida secukupnya pada tempat yang sudah disediakan.
5. Larutkan PCB yang sudah digambar tadi ke dalam larutan feryclorida, sambil digoyang-goyang perlahan sampai tembaga yang tidak digambar hilang sehingga terbentuk jalur PCB yang di inginkan.
Gambar 5.3 : Proses pelarutan PCB dengan larutan feryclorida
Gambar 5.4 : Hasil PCB yang sudah dilarutkan
7. Bor PCB yang sudah dibersihkan dengan menggunakan bor ukran 1 mm sesuai dengan tata letak kaki komponen yang dibuat.
Gambar 5.5 : Proses pengeboran PCB
5.1.2 Instalasi Komponen Small System AVR ATMega 8535
Gambar 5.6 : Rankaian mikrokontroller yang sudah di instalasi
30 sampai 40 watt. Penggunaan solder yang telalu panas mengakibatkan rusaknya komponen. Sehingga cukup memakai daya yang kecil.
5.2 Pengujian Perangkat Keras
Setelah hardware atau perangkat keras selesai dibuat dan disiapkan maka tahap berikutnya adalah proses pengujian sebelum digabungkan menjadi robot yang akan dibuat. Hal ini dilakukan guna mengetahui kesiapan perangkat keras yang digunakan. Pengujian perangkat keras pada Robot Pemadam ini meliputi pengujian peralatan input-output. Pengujian perangkat keras tersebut mengacu pada perangkat keras yang digunakan pada system pengaturan Motor Servo.
5.2.1 Pengujian small system AVR Atmega 8535
A. Tujuan Pengujian
1. Untuk mengetahui koneksi antar komponen sudah terhubung dengan baik dan masing-masing komponen dapat digunakan sebagaimana mestinya.
2. Untuk mengetahui apakah system dari rangkaian Mikrokontroller sudah dapat menerima data(input), mengolah data(input), serta mengeluarkan output sesuai dengan yang telah direncanakan.
B. Prosedur Pengujian
1. Menyiapkan rangkaian dari system Mikrokontroller
2. Menghubungkan Vcc dan Gnd rangkaian pada Power Supply (5 Volt).
3. Mengamati lampu indicator Led. Apabila Led menyala berarti tegangan dari Power Supply sudah masuk ke rangkaian, dan apabila lampu Led tidak menyala berarti masih belum ada tegangan yang masuk ke rangkaian.
5.2.2 Pengujian Dynamo / Motor
peranan yang sangat penting dalam system pengendalian Motor Servo yaitu bertindak sebagai interface antara Mikrokontroller dengan Motor Servo.
A. Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui apakah rangkaian Servo Kontrol telah bekerja dengan baik dan mampu mengendalikan Motor Servo memutar sesuai dengan yang diharapkan.
B. Prosedur Pengujian
1. menghubungkan rangkaian Servo Kontrol dengan Power Supply , Mikrokontroller AVR Atmega 8535.
2. Menghubungkan Output dari Servo Kontrol ke Motor Servo
3. Melakukan Pengamatan pada arah putaran Motor Servo terhadap perubahan inputan.
5.2.3 Pengujian Motor Servo
A. Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui apakah Motor Servo telah bekerja dengan baik dan mampu memutar sesuai dengan yang diharapkan.
B. Prosedur Pengujian
1. Menghubungkan Motor Servo ke rangkaian Servo Kontrol dengan Power Supply, Mikrokontroller AVR Atmega 8535.
2. Menghubungkan Output dari Servo control ke Motor Servo
3. Melakukan Pengamatan pada arah putaran Motor Servo terhadap perubahan inputan.
5.2.4 Pengujian Sensor Infra Merah
Pengujian perangkat keras berikutnya adalah Sensor Infra Merah. Sensor ini bertindak sebagai pendeteksi lintasan (garis) yang telah dibuat.
A. Tujuan Pengujian
B. Prosedur Pengujian
1. Menghubungkan rangkaian Sensor Infra Merah dengan Power Supply dan Mikrokontroller AVR Atmega 8535.
2. Menghubungkan Output dari Mikrokontroller ke Sensor Infra Merah.untuk melihat apakah dapat berjalan sesuai lintasan yang dibuat ataukah tidak.
5.2.5 Pengujian Sensor Asap
Pengujian perangkat keras berikutnya adalah Sensor Asap. Sensor ini bertindak sebagai pendeteksi adanya asap (CO2) yang terdapat pada tempat robot berada.
C. Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui apakah Sensor Asap ini telah bekerja dengan baik dan mampu mendeteksi kadar asap (CO2) sesuai dengan yang diharapkan.
D. Prosedur Pengujian
2. Menghubungkan Output dari Mikrokontroller ke Sensor Asap. Untuk melihat apakah dapat berjalan sesuai dengan perintah yang dibuat atau kah tidak.
5.2.6 Pengujian Sensor Api / Suhu
Pengujian perangkat keras berikutnya adalah Sensor Api. Sensor ini bertindak sebagai pendeteksi adanya api dan suhu yang terdapat pada lintasan robot berada.
E. Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui apakah Sensor Api / Suhu ini telah bekerja dengan baik dan mampu mendeteksi adanya api dan berapa suhu disekitar robot sesuai dengan yang diharapkan.
F. Prosedur Pengujian
1. Menghubungkan rangkaian Sensor Asap dengan Power Supply, LCD dan Mikrokontroller AVR Atmega 8535.
5.2.7 Pengujian Mekanik Robot
1. Kerangka mekanik yang sudah dirakit akan tampak seperti gambar 5.14 dibawah ini :
Gambar 5.7 : Meknik robot Pemadam yang sudah dirakit
Gambar 5.8 : Robot Pemadam yang sudah dirakit keseluruhan
5.3 Penjelasan Perangkat Lunak
Pada penjelasan perangkat lunak kali ini akan dibahas tentang implementasi program yang merupakan hasil dari analisa dan perancangan sistem pada bab sebelumnya. Implementasi program ini ditujukan untuk Robot dalam berinteraksi dengan sistem yang dihasilkan.
5.4.1 Menghubungkan Port Mikrokontroller dengan Komputer
driver yang digunakan untuk mengindentifikasi perangkat downloader Du-ISP v2 dengan menginstal AVR Studio 4. Awal mula kita hubungkan downloader dengan komputer melalui port USB maka computer seperti pada gambar 5.24 maka computer akan mengenali adanya perangkat baru. Karena AVR sudah terinstal maka lakukan pengenalan perangkat. setelah terhubung proses downloader sudah bisa dilakukan. Yaitu dengan mengeksekusi file .hex.
Sebelum memulai penjelasan harus melewati beberapa tahap untuk dapat menyelesaikan Robot Pemadam ini. Adapun tahap-tahap yang harus dilalui antara lain yaitu :
1. Menghubungkan port Mikrokontroler dengan Komputer menggunakan downloader Du-ISP v2.
2. Mengisi data program Mikrokontroler AVR ATMega 8535
6.1 Kesimpulan
Setelah melalui proses pengerjaan Tugas Akhir pembuatan Sistem Alarm Kebakaran dengan Sensor Suhu dan Asap Berbasis Mikrokontroler AVR 8535 ini dari awal hingga akhir, baik dalam pengerjaan hardware, Software secara umum penulis dapat menyimpulkan beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut :
1. Hasil pembuatan prototype Robot Pemadam ini telah selesai.
2. Mikrokontroller AVR ATMega 8535 mampu menerima inputan dari sensor infra merah, sensor asap dan sensor api. sehingga robot dapat bergerak dan berjalan sesuai dengan yang diharapkan.
3. Gerak robot hanya pada ruang lingkup area kerja robot.
4. Pemadam dapat melakukan pemadaman api sesuai dengan jarak yang dapat dicapai olek pemadam (kipas).
5. Beberapa gangguan pada gerak Robot pemadam ini terutama disebabkan oleh beban objek (api) yang ada terlalu jauh dari jangkauan kekuatan pemadam, sehingga pemadam tidak dapat bekerja dengan maksimal dan terkadang tidak mau mematikan api sama sekali.
6.2 Saran
Dari hasil pengerjaan Tugas Akhir pembuatan Robot Pemadam ini penulis memberikan saran untuk pengembangan system yang telah dirancang yaitu sebagai berikut :
1. Untuk menjaga keseimbangan system bekerja dengan baik, maka diperlukan
pemadam (kipas ) yang baik sehingga dapar mematikan api sesuai jangkauan
lintasan yang ada.
2. Mengganti kerangka mekanik dengan menggunakan bahan yang lebih baik dari
yang penulis buat agar Robot Pemadam yang dibuat lebih kuat dan kokoh.
Seperti Plat aluminium, besi, dsb.
3. Pengembanganrobot pemadam ini dapat dilakukan agar dapat mempermudah
kinerja dari manusia dan dapat meminimalisir adanya kebakaran yang terjadi
pada suatu tempat.
4. Pengembangan menggunakan LCD, sehingga memudahkan untuk mengetahui
seberapa banyak tingkat kadar Co2 yang ada pada ruangan tersebut dan berapa
tingkat kepanasan yang terjadi.
5. Pengembangan menggunakan sensor ultra sonic sehingga robot dapat bergerak
leluasa tanpa adanya track / garis yang membatasinya.
6. Robot ini dapat dikembangkan untuk mengikuti Kontes Robot Cerdas Indonesia
Yogyakarta, 2009.
- Budiharto, Widodo, Membuat Robot Cerdas, Elex Media Komputindo, 2006.
-. Budiharto, Widodo, Membuat Sendiri Robot Humanoid, Elex Media Komputindo, 2009.
- Budiharto, Widodo, Interfacing Komputer dan Mikrokontroller, Elex Media Komputindo, 2004.
- Pitowarno, Endra, Desain Kontrol dan Kecerdasan Buatan, Andi Offset Yogyakarta, 2006.
- www.parallax.com
- www.microcontroler.com
- www.delta-electronic.com
- http://www.crustcrawler.com/motors/servos/index.php
