RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PENYORTIR
BENDA BERDASARKAN WARNA BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
(DESIGN OF ROBOT ARM OBJECT SORTER BY COLOR BASED ON
MICROCONTROLLER ATMEGA 8535)
PROYEK AKHIR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Oleh : Arsyal Rahman
091311036
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
ABSTRAK
Penggunaan lengan robot pada dunia industri salah satunya dapat diaplikasikan sebagai alat penyortir benda. Lengan robot penyortir benda berdasarkan warna adalah lengan robot yang digunakan untuk melakukan pekerjaan secara otomatis menyortir benda berdasarkan warna merah, hijau dan biru yang telah ditentukan sebelumnya dan menempatkannya sesuai tempat yang telah disesuaikan. Terdapat 2 cara pengoperasian, yaitu dengan cara otomatis dan manual. Dengan sistem otomatis lengan robot akan bekerja sesuai dengan pembacaan dari sensor. Sedangkan dengan sistem manual operator/user dapat menggerakan sendiri lengan robot melalui kontroler tanpa terpengaruh oleh sensor. Digunakan sensor yang terbuat dari photodioda dan LED untuk pembacaan warna yang selanjutnya diproses oleh mikrokontroler. Lalu lengan robot dan gripper sebagai aktuator melaksakan tugasnya sesuai dari pembacaan sensor.
Kata Kunci : photodioda, LED, sensor, gripper, operator/user, microcontroller
ABSTRACT
The use of a robotic arm in industry can be applied as a means of sorting objects. Robot arm objects sorter by color does the job automatically classify objects by color red, green and blue then arrange according to a prearranged place. There are two ways of operation, namely by way of automatic and manual. With the robot arm automatic system will work according to the readings of the sensor. While the manual system, operator / user can move the robot arm through the controller itself are not affected by the sensor. Used sensors made of photodiode and color LED readout for further processing by the microcontroller. Then the robot arm and gripper as appropriate actuators do the task of sensor readings
Key words: photodiode, LED, sensor, gripper, operator/user, microcontroller
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat izin dan ridho-Nya laporan ini dapat diselesaikan. Laporan ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan ijazah Diploma III di Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. Laporan yang dikerjakan ini, berjudul “Rancang Bangun Lengan Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna Berbasis Mikrokontroler Atmega8535”.
Dalam kesempatan ini, penulis menyadari bahwa untuk dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang tulus serta penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Yth. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung.
2. Yth. Ibu Ervin Masita Dewi, ST ,MT Sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung.
3. Yth. Bapak Sabar Pramono,BSEE. selaku Pembimbing I yang telah memberikan petunjuk dan pengarahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini. 4. Yth. Bapak Endang Sukarna, ST., MT. selaku Pembimbing II yang telah memberikan
petunjuk dan pengarahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini. 5. Seluruh Dosen Elektronika yang telah memberikan ilmu dari semester I sampai
semester VI.
6. Bapak Ikhsan, selaku staf administrasi yang telah membantu penulis dalam perijinan. 7. Ibu Iyom, Bapak Agus, Ibu Imas, Bapak Salim dan semua teknisi di laboratorium
Program Studi Teknik Elektronika.
8. Motor Thunder T 5583 AP yang selalu mengantar ke JP, MK, Spektra dan tempat lainnya serta memberikan semangat kepada penulis dalam pengerjaan proyek akhir ini.
9. Faisal, Anggi, Echa, Andi dan semua teman – teman angkatan 2009, khususnya kelas 3B EC 2009, yang selalu memberikan perhatian, bantuan, dan motivasinya kepada penulis.
10. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan Proyek Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu – persatu.
Dalam pembuatan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangannya, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandung, 24 Juni 2012 Penulis
DAFTAR ISI
Hal. LEMBAR PENGESAHAN
LEMBAR RIWAYAT HIDUP LEMBAR PERSEMBAHAN
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan ... 2 1.3 Rumusan Masalah ... 2 1.4 Batasan Masalah ... 3 1.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II : LANDASAN TEORI 2.1 DOF (Degree of Freedom) / Derajat kebebasan ... 5
2.2 Mikrokontroler ATmega8535... 5
2.3 Sensor Warna Menggunakan Photodioda dan Led ... 9
2.3.1 Photodioda ... 11
2.3.2 LED (Light Emitting Diode) ... 13
2.4 Motor Servo ... 18
2.4.1 Konfigurasi Pin Motor Servo ... 18
2.5 Motor DC ... 19
2.5.1 Komponen Utama Motor DC ... 20
2.5.2 Mekanisme Kerja Motor DC... 21
2.6 Relay ... 22
2.7 LCD (Liquid Crystal Display) ... 24
2.8 Pull-Up Resistor ... 25
2.9 Potensiometer Sebagai Sensor Posisi ... 28
2.10 Bascom-AVR ... 29
BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Tujuan Perancangan ... 32
3.2 Cara kerja alat ... 32
3.2.1 Diagram Blok Sistem... 33
3.2.2 Spesifikasi Alat ... 34
3.3 Tahapan Perancangan... 35
3.3.1 Perancangan Mekanik... 35
3.3.2 Perancangan Perangkat Elektronika ... 41
3.3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 48
3.4 Realisasi... 51 3.4.1 Realisasi Mekanik ... 51
3.4.2 Realisasi Perangkat Elektronik ... 53
3.4.3 Realisasi Perangkat Lunak ... 55
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Tujuan Pengujian dan Analisa ... 56
4.2 Metode Pengujian ... 56
4.3 Alat yang Digunakan ... 56
4.4 Pengujian dan Analisa Alat ... 56
4.4.1 Pengujian dan Analisa Sistem Minimum ATMEGA8535 ... 56
4.4.2 Pengujian dan Analisa Sensor Warna dengan Photodioda... 59
4.4.3 Pengujian dan Analisa Posisi Motor DC ... 69
BAB V : PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 73
5.2 Saran ... 73
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A (Skematik Rangkaian, Layout PCB) LAMPIRAN B (Listing Program)
LAMPIRAN C (Datasheet)
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 2.1 Persamaan Derajat Kebebasan Pada Lengan Robot Dan Lengan Manusia 5
Gambar 2.2 Empat kelas AVR ... 7
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega 8535 ... 7
Gambar 2.4 Rangkaian ide awal pembuatan sensor warna ... 9
Gambar 2.5 Posisi Sensor terhadap objek ... 10
Gambar 2.6 Pemasangan Sensor dibuat tertutup ... 10
Gambar 2.7 Photodioda ... 11
Gambar 2.8 Photodioda dengan phototransistor ... 12
Gambar 2.9 5mm LED merah, biru dan hijau ... 13
Gambar 2.10 Bagian-bagian dan bentuk dari LED... 14
Gambar 2.11 Cara Kerja LED ... 15
Gambar 2.12 Proses LED mengeluarkan cahaya ... 15
Gambar 2.13 Motor Servo ... 18
Gambar 2.14 konfigurasi Pin Motor Servo ... 19
Gambar 2.15 Motor DC ... 20
Gambar 2.16 Bagian dalam motor DC... 20
Gambar 2.17 Mekanisme kerja motor DC ... 21
Gambar 2.18 Beberapa contoh Relay ... 22
Gambar 2.19 Konstruksi Relay ... 23
Gambar 2.20 Konfigurasi pin Relay ... 23
Gambar 2.21 LCD (Liquid Crystal Display) ... 24
Gambar 2.22 Skematik rangkaian Pull-Up ... 26
Gambar 2.23 Skematik rangkaian pull-up dengan tahanan dalam R2 ... 26
Gambar 2.24 Potensiometer ... 28
Gambar 2.25 Potensiometer sebagai sensor posisi ... 29
Gambar 2.26 Tampilan software Bascom-AVR... 30
Gambar 2.27 Tampilan software Extreme Burner ... 31
Gambar 3.1Diagram blok sistem ... 33
Gambar 3.2 Rancangan lengan robot per part sebelum disatukan... 36
Gambar 3.3 Rancangan desain lengan robot tanpa dan dengan motor ... 36
Gambar 3.4 Rancangan box PCB per bagian sebelum disatukan ... 37
Gambar 3.5 Rancangan desain box PCB setelah disatukan ... 37
Gambar 3.6 Rancangan bidang miring per bagian sebelum disatukan ... 38
Gambar 3.7 Rancangan desain bidang miring setelah disatukan ... 38
Gambar 3.8 Rancangan desain controler ... 39
Gambar 3.9 Rancangan Benda/Box Yang akan Diangkat ... 39
Gambar 3.10 Rancangan desain alat secara kseluruhan... 40
Gambar 3.11 Rangkaian skematik sistem minimum ATmega8535 ... 41
Gambar 3.12 Layout PCB Sistem Minimum Atmega 8535... 41
Gambar 3.13 Rangkaian skematik driver motor 2 arah putaran dengan relay ... 42
Gambar 3.14 Layout PCB driver motor 2 arah putaran dengan relay ... 43
Gambar 3.15 Rangkaian Skematik Konektor LCD ... 43
Gambar 3.16 Layout PCB Konektor LCD ... 44
Gambar 3.17 Rangkaian skematik sensor warna ... 45
Gambar 3.18 Layout PCB sensor warna ... 45
Gambar 3.19 Rangkaian skematik pull-up ... 46
Gambar 3.20 Layout PCB pull-up ... 46
Gambar 3.21 Rangkaian skematik regulator ekspansi tegangan ... 47
Gambar 3.22 Layout PCB regulator ekspansi tegangan ... 47
Gambar 3.23Diagram alir sistem otomatis ... 49
Gambar 3.24 Ilustrasi penggunaan port pada mikrokontroler ... 51
Gambar 3.25 Realisasi lengan robot ... 51
Gambar 3.26 Realisasi Controller ... 52
Gambar 3.27 Realisasi bidang miring ... 52
Gambar 3.28 Realisasi box PCB ... 52
Gambar 3.29 Realisasi keseluruhan ... 53
Gambar 3.30 Realiasasi sensor warna dengan photodioda ... 53
Gambar 3.31 Realiasasi driver motor 2 Arah Putaran dengan relay ... 53
Gambar 3.32 Realisasi Microcontroller ... 54
Gambar 3.33 Realisasi rangkaian pull-up ... 54
Gambar 3.34 Realisasi connector LCD ... 54
Gambar 3.35 Realisasi rangkaian regulator ... 55
Gambar 4.1 Blok pengujian sistem minimum ATMEGA8535 ... 57
Gambar 4.2 penggunaan port input dan output untuk pengetesan sensor ... 60
Gambar 4.3 Pemasangan potensiometer pada motor dc ... 69
Gambar 4.4 Posisi masing-masing motor pada lengan ... 70
DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATmega secara fungsional ... 7
Tabel2.2 Berbagai macam warna LED, panjang gelombang, Tegangan jatuh dan bahan ... 17
Tabel 2.3 konfigurasi dari pin-pin LCD ... 25
Tabel 3.1 Inisialisassi port input dan output... 50
Tabel 4.1 Hasil pengukuran output ATMEGA8535 ... 58
Tabel 4.2 penggunaan port input dan output untuk pengetesan sensor ... 60
Tabel 4.3 Hasil pembacaan nilai adc dari sensor ... 63
Tabel 4.4 Hasil pengujian pertidaksamaan pada sensor warna ... 66
Tabel 4.5 Hasil pengujian posisi ... 70
DAFTAR PUSTAKA
[1] ________,. 2003. Atmega8535 Datasheet.
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/A/T/M/E/ATMEGA8535/ [Diunduh pada tanggal: 24 Mei 2012]
[2] Iswara, P.J. 2011. Sensor Warna Sederhana (Low Cost).
http://joe4cva.wordpress.com/2011/10/27/sensor-warna-sederhana-low-cost/ [Diakses pada tanggal: 13 Maret 2012]
[3] Ivan. 2010. Color Sensor With Arduino.
http://blog.dr-ivan.com/2010/08/11/color-sensor-with-arduino/ [Diakses pada tanggal: 13 Maret 2012]
[4] Qimutafin. 2009. Simulasi lengan robot.
http://defaultworkshop.blogspot.com/2009/11/simulasi-lengan-robot.html [Diakses pada tanggal: 05 Maret 2012]
[5] Riansyah, I., dkk. Rancang Bangun Robot Gripper Menggunakan Penggerak Motor
DC Secara Direct Coupling. Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Elektronika
Negeri Surabaya Kampus PENS-ITS Sukolilo, Surabaya. [Diunduh pada tanggal: 25 Maret 2012]
[6] Sejati, P.A., dkk. 2011. Otomasi Sortir Objek Berdasar Warnanya Menggunakan
Robot Lengan. Yogyakarta.
http://blackbox86.blogspot.com/2011/01/sortir-objek-berwarna-menggunakan-robot.html
[Diakses pada tanggal: 05 Maret 2012]
“Ya Tuhanku, tunjukilah aku untuk mensyukuri nikmat Engkau
yang telah Engkau berikan kepadaku dan kepada ibu bapakku dan supaya aku dapat berbuat amal yang saleh yang Engkau ridai; berilah kebaikan kepadaku dengan (memberi kebaikan) kepada anak cucuku. Sesungguhnya aku bertobat kepada
Engkau dan sesungguhnya aku termasuk orang-orang yang berserah diri” (Al Ahqaaf : 15)
“Ya Tuhan kami, beri ampunlah aku dan kedua ibu bapaku dan sekalian orang-orang mukmin pada hari terjadinya hisab (hari kiamat).” (Ibrahim:41)
Kupersembahkan Tugas Akhir Ini Kepada: Ibuku dan Ayahanda Kalian adalah inspirasi atas apa yang telah aku lakukan saat ini Aku akan memberikan yang terbaik untukmu Karena kalian telah memberikan yang terbaik untukku yang selalu memberikan semangat dan doa tulus seperti air yang tak pernah berhenti yang terus mengalir demi kesuksesan anak-anaknya motivasi, kesabaran, ketabahan dan tetes air matamu yang terlalu mustahil untuk dinilai, walaupun jauh, engkaulah sebaik – baik panutan meski tidak selalu sempurna Kakakku dan Adikku atas Kebersamaan, dukungan, doa, kasih sayang, dan perhatian selama ini.
“Orang pintar kalah dengan orang beruntung, Orang beruntung kalah dengan Orang yang selalu bersyukur.
Kita tidak selalu mendapatkan apa yang kita inginkan. Tapi bersyukurlah atas apa yang kita dapatkan saat ini, karena Allah lebih tahu apa yang terbaik untuk kita.”
