DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT
INDONESIA 2007
”Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl”
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Meraih Gelar Sarjana Program Strata Satu (S-1) Jurusan Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh:
ADIB FAIZIN NIM : 03530055
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2009
LEMBAR PENGESAHAN
DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT
INDONESIA 2007
”Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl”
TUGAS AKHIR Oleh:
ADIB FAIZIN NIM : 03530055
Dipertahankan Didepan Dewan Penguji Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Dan Dinyatakan Lulus
Pada Tanggal 16 Januari 2009
Majelis Penguji,
Penguji I Penguji II
Ir. Nurkhasan, MT Drs. Budi priyanto, Msi
NIP : 10893030293 NIP : 132093471
Mengetahui, Ketua Jurusan Elektro
Ir. Diding Suhardi, MT NIP : 10892100286
LEMBAR PERSETUJUAN
DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT
INDONESIA 2007
”Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl”
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Meraih Gelar Sarjana Program Strata Satu (S-1) Jurusan Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh:
ADIB FAIZIN NIM : 03530055
Disetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Nur Alif M., MT Ir. Nurhadi, MT NIP : 10803090403 NIP : 10890090183
Mengetahui, Ketua Jurusan Elektro
Ir. Diding Suhardi, MT NIP : 10892100286
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Adib faizin
Tempat/Tgl Lahir : Nganjuk / 03 Juli 1985
Nim/Nirm : 03530055
Menyatakan bahwa skripsi kami yang berjudul:
DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT INDONESIA
2007
”Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl”
Adalah bukan merupakan hasil karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sanksi akademis.
Malang, Februari 2009 Yang menyatakan,
Adib faizin
Mengetahui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Nur Alif M., MT Ir. Nurhadi, MT NIP : 10803090403 NIP : 10890090183
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Esa, yang Maha Bijaksana atas segala kasih sayang, rahmat dan hidayahNya, sehingga penyusun bisa menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul:
DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT INDONESIA 2007 ”Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl”
Tugas akhir ini merupakan perpaduan teori yang didapat selama kuliah dengan penelitian dan praktek dibidang robotika. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro Di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran dari dari semua pihak sangat kami butuhkan guna melengkapi tugas akhir ini.
Akhirnya kami berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin yaa robbal ‘aalamiin.
Malang, Februari 2009
Penulis
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberi kekuatan, petunjuk serta melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir.
Dalam penulisan skripsi ini tidak akan terselesaikan dengan baik tanpa adanya bimbingan dan sumbangan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tiada terhingga kepada:
1. Bapak dan Emak terimakasih atas kasih sayang dan do’a yang selalu terpanjatkan untukku tiada henti, inspirator buat aku menjalani hidup, baik dukungan moril serta materiil. Kakakku “Bogis” makasih atas do’ane, semua bantuan materi serta kekerasan sifat yang membuat aku menjadi mandiri, serta seluruh keluarga di Nganjuk terimakasih atas do’a dan bantuan berupa moril dan materiil.
2. Bapak Diding Suhardi, Ir. MT., selaku Ketua jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Ibu Nur Alif Mardiyah, Ir. MT selaku Pembimbing I yang telah banyak mengarahkan dan memberikan masukan serta selalu memberikan motivasi sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.
4. Bapak Nurhadi, Ir. MT., selaku Pembimbing II yang selalu mengarahkan dan banyak membantu dalam penyelesaian sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.
5. Semua dosen Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu dan pengetahuannya.
6. Seluruh Staff Administrasi di lingkungan Jurusan Elektro, Fakultas Teknik dan Universitas Muhammadiyah Malang
7. Workshop Tekologi FT-UMM beserta pengurusnya yang selalu memberikan inspirasi dan inovasi.
8. All crew team KRI-KRCI 2007, Ibu Alif, Gepeng, Bang khusnul, KhuluQ,
Halim, Toni, pak Ruri & pak Zuber, and All Crew terima kasih banyak atas semuane. Dari kalian aku mengenal dan belajar banyak hal tentang robot.
9. Sohib-Q Ansori & Iche, Thanks bos atas semua kebaikan kalian. Makasih dah mau menerima aku dalam lingkungan kalian.
10. Dhe-2k’e mas, makasih atas semua dukungan, perhatian, kasih sayang dan do’ane.
11. All crew asisten Laboratorium komputer ekonomi, Bapak Drs. Warsono, MM., terima kasih sudah mau menerima kami sebagai Anggota Lab, Mas Misbah, Catur, Nana, Nora, terima kasih atas kerja samanya serta ilmu yang telah kalian bagi.
12. Keluarga Besar kost Jl. Notojoyo 160. Tegal gondo ( Belakang kampus), Alm. Mbah Siti, “suwon mbah pendongane”, mbak diah sekeluarga serta teman-teman kost, makasih atas semuane.
13. Teman-teman Elektro Angkatan 2003’B makasih atas kekompakannya serat guyonnya, serta semua Pihak yang tak dapat disebutkan satu persatu.
Demikian ucapan terimakasih ini saya buat, terima kasih atas segala dukungan dan bantuannya. Semoga Alloh SWT membalas ketulusan kita semua, Amin ya robbal Alamin.
Malang, Februari 2009
Penulis
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“Selalu berbuat dan berkatalah dengan jujur walaupun itu menyakitkan”
“Kerjakanlah apa yang kamu bisa lakukan sekarang jangan menunda sampai hari esok, karena kita tidak akan pernah tahu apa yang akan
terjadi esok hari”
“Taat dan berbaktilah kepada Tuhan dan Kedua orang tuamu serta berbuatlah sesuatu yang berguna buat sesama, Nusa, bangsa dan agamamu”
Tugas akhir ini kupersembahkan kepada orang-orang selalu dekat dihati :
ℵ Bapak, ibu dan keluarga di Nganjuk ℵ Dhe-2k’e Mas ℵ Teman-Teman Workshop_Teknologi ℵ All Crew Team KRI-KRCI 2007 ℵ Teman-teman Elektro ’03 B ℵ Teman- Teman kost 160 Tegal Gondo
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
SURAT PERNYATAAN ... iv
KATA PENGANTAR ... v
ABSTRAKSI ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL... ix
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan masalah ... 5
1.3 Tujuan ... 5
1.4 Batasan masalah ... 6
1.5 Metodologi penulisan ... 6
1.6 Sistematika pembahasan ... 7
BAB II. DASAR TEORI 2.1 Sensor dan Tranduser ... 9
2.1.1 LDR (Ligh Dependent Resistor) ... 12
2.1.2 Photodioda ... 14
2.1.3 LED ... 16
2.2 Komparator ... 18
2.3 Motor DC ... 21
2.4 Driver Motor DC ... 23
2.5 Bateral Sekunder ... 26
2.6 Mikrokontroller AT89S51 ... 26
2.6.1 Perangkat keras Mikrokontroller AT89S51 ... 27
2.6.2 Konfigurasi pena-pena Mikrokontroller AT89S51 ... 30
2.6.3 Organisasi memory ... 33
2.6.3.1 Program memory internal ... 34
2.6.3.2 Data memory internal ... 35
2.6.3.3 SFR (Special Function Register) ... 37
2.6.3.4 Program Status Word ... 40
2.6.3.5 PCON (Power Control) ... 40
2.6.4 Sistem Interrupt ... 41
2.6.5 Timer / Counter ... 42
2.6.6 Metode Pengalamatan ... 43
2.6.7 In System Progamming (ISP) ... 44
BAB III. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN 3.1 Analisa pengendali Black pearl ... 45
3.1.1 White line detector ... 46
3.1.2 Rangkaian pengendali Black pearl ... 48
3.2 Sistem Elektronika ... 53
3.3 Perancangan dan Pembuatan sensor ... 53
3.3.1 White line detector ... 54
3.3.2 Limit switch ... 58
3.4 Driver motor ... 59
3.5 Power supply ... 62
3.6 Motor ... 62
3.7 Encoder ... 64
3.8 Flowchart ... 65
BAB IV. PENGUJIAN ALAT 4.1 pengujian sensor pendeteksi garis putih ... 70
4.1.1 Langkah-langkah ... 70
4.1.2 Hasil pengujian ... 71
4.1.2.1 Hasil pengukuran dengan menggunakan osiloskop
ketika sensor mendeteksi garis putih ... 71
4.1.2.2 Hasil pengukuran dengan menggunakan osiloskop ketika sensor tidak mendeteksi garis putih ... 72
4.1.3 Analisa ... 72
4.2 Menguji driver motor DC ... 73
4.2.1 Langkah-langkah ... 73
4.2.2 Hasil pengujian ... 73
4.2.2.1 Hasil pengujian motor ketika dijalankan dengan program dari mikrokontroller ... 73
4.2.3 Analisa ... 74
4.3 Pengujian kecepatan RPM motor ... 74
4.3.1 Langkah-langkah ... 75
4.3.2 Analisa ... 75
4.4 Gambar alat dan cara kerjanya ... 76
4.4.1 Cara kerja alat ... 77
4.4.2 Kondisi sensor dan motor ketika robot jalan lurus ... 78
4.4.3 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan jalan Terus... 79
4.4.4 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kanan kemudian jalan... 80
4.4.5 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kiri kemudian jalan... 81
4.4.6 Kondisi robot ketika mendeteksi blok ... 82
4.4.7 Kondisi robot ketika mendeteksi pulau ... 83
BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 84
5.2 Saran-saran ... 85
DAFTAR PUSTAKA ... 86 LAMPIRAN ... 87
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik daerah kerja mosfet ... 2
Gambar 1.2 Rangkaian mosfet dengan beban pasif ... 3
Gambar 2.1 Bentuk fisik dan simbol LDR... 13
Gambar 2.2 Karakteristik LDR ... 13
Gambar 2.3 Bentuk fisik dan simbol Photo Dioda ... 14
Gambar 2.4 Cara Pemberian Reverse Bias Pada Photo Dioda ... 15
Gambar 2.5 Karakteristik Photo Dioda ... 15
Gambar 2.6 Bentuk fisik dan SImbol LED ... 17
Gambar 2.7 Macam – macam bentuk LED ... 18
Gambar 2.8 Penguat Operasional ... 19
Gambar 2.9 Rangkaian komparator sederhana dan grafik input-uotput komparator ... 20
Gambar 2.10 Motor DC... 21
Gambar 2.11 Kontruksi Motor DC ... 22
Gambar 2.12 Cara mengatur putaran Motor DC ... 25
Gambar 2.13 Driver motor H-Bridge ... 24
Gambar 2.14 Rangkaian Driver Motor Dengan Menggunakan Mosfet ... 25
Gambar 2.15 Blok diagram MC AT89S51 ... 28
Gambar 2.16 Konfigurasi Pena MC AT89S51 ... 29
Gambar 2.17 Memory program AT89S51 ... 34
Gambar 2.18 Organisasi RAM internal ... 37
Gambar 2.19 Kegunaan Program Status word ... 40
Gambar 2.20 Kegunaan Power Control ... 41
Gambar 2.21 Kegunaan Interrupt Enable Register ... 43
Gambar 2.22 Konfigurasi dan Guna TMOD ... 43
Gambar 3.1 Diagram blok system hardware robot otomatis Black Pearl ... 45
Gambar 3.2 White Line Detector ... 46
Gambar 3.3 Rangkaian Pengendali Robot Otomatis Black Pearl ... 48
Gambar 3.4 diagram blok pengujian driver motor Black pearl ... 48
Gambar 3.5 Gambar (a) diatas adalah pengendali motor dengan menggunakan sistem H-bridge dan gambar (b) contoh dengan menggunakan
saklar manual ... 50
Gambar 3.6 Diagram blok system hardware yang dirancang ... 53
Gambar 3.7 Rangkaian White Line Detector dengan menggunakan sistem Tone Decoder ... 55
Gambar 3.8 Limit Switch ... 58
Gambar 3.9 Kondisi Mosfet ketika diberi V-gate pada proses switching ... 60
Gambar 3.10 Driver pengendali yang baru ... 61
Gambar 3.11 Gambar rangkaian power supply ... 62
Gambar 3.12 Gambar kontruksi encoder ... 64
Gambar 3.13 Flowchart ketika robot berjalan lurus ... 65
Gambar 3.14 Flowchart ketika robot belok kanan ... 66
Gambar 3.15 Flowchart ketika robot belok kiri ... 67
Gambar 3.16 Flowchart ketika gripper memcengkeram dan melepas blok .. 68
Gambar 3.17 Flowchart ketika lift mengangkat dan menurunkan blok ... 69
Gambar 4.1 Diagram pengujian sensor pendeteksi garis putih dengan menggunakan osiloskop ... 71
Gambar 4.2 Sensor garis mendeteksi garis putih ... 71
Gambar 4.3 Sensor garis tidak mendeteksi garis putih ... 72
Gambar 4.4 Diagram pengujian driver motor menggunakan Osiloskop ... 73
Gambar 4.5 Keluaran dari mikrokontroller ... 73
Gambar 4.6 Pengujian kecepatan putaran RPM menggunakan Tacho meter ... 74
Gambar 4.7 Hasil dari pengukuran kecepatan RPM ketika diber beban yang berbeda ... 75
Gambar 4.8 (a) Foto alat tampak dari atas. (b) Sensor pendeteksi garis putih yang dirangkai dengan roda. (c) Gambar denah lapangan ... 76
Gambar 4.9 Posisi sensor dan roda ketika dijalankan mengikuti garis putih ... 78
Gambar 4.10 Ketika robot jalan lurus ... 78
Gambar 4.11 Sensor melewati perempatan ... 79 Gambar 4.12 Sensor melewati perempatan dan belok kanan ... 80 Gambar 4.13 Sensor melewati perempatan dan belok kiri ... 81
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pengaturan RS0 – RS1 Select Register Bank ... 36
Tabel 2.2 128 Byte Special Function Register ... 37
Tabel 2.3 Alamat Sumber Interupsi ... 42
Tabel 4.1 Kondisi robot ketika jalan lurus ... 79
Tabel 4.2 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan jalan terus ... 80
Tabel 4.3 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kanan kemudian jalan ... 81
Tabel 4.4 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kiri kemudian jalan ... 82
Tabel 4.5 Kondisi robot ketika mendeteksi blok kemudian mangangkat dan membawa blok ... 82
Tabel 4.6 Kondisi robot ketika mendeteksi pulau kemudian menurunkan blok dan meletakkan nya dipulau ... 83
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I. GAMBAR ROBOT DAN ALAT
LAMPIRAN II. GAMBAR RANGKAIAN
LAMPIRAN III. FLOWCHART DAN LISTING PROGRAM LAMPIRAN IV. DATA SHEET
DAFTAR PUSTAKA
¾ Agfianto eko putra, Belajar mikrokontroler AT89S51 teori dan aplikasi, gva media,2004.
¾ ATMEL, Data sheet mikrokontroller AT89S51, 2004.
¾ Budiharto, Widodo; Membuat Robot Cerdas, Elek Media Komputindo, Jakarta, 2006.
¾ Depari, Ganti; Teori Rangkaian Elektronika, Sinar Baru, Bandung, 1992.
¾ Endra pitowarno, Robotika desain,kontrol,dan kecerdasan buatan,andi offset,2006.
¾ Malvino, Paul Albert, Ph.D; Prinsip-prinsip Elektronika, Erlangga, Jakarta, 1995.
¾ www.elektroindonesia.com
¾ www.google.com
