analisis infrastruktur robot line follower...
Post on 07-Feb-2018
237 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
1
LAPORAN RESEARCH STUDY(RS) ARSITEKTUR
KOMPUTER
ANALISIS INFRASTRUKTUR ROBOT LINE
FOLLOWER UNTUK MAHASISWA DIFABLE DI
LINGKUNGAN BALARAJA
Oleh:
AHMAD BAHRUL BAIDHOWI
1133368722
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN ILMU KOMPUTER
RAHARJA
TANGERANG
2014-2015
2
2
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tunanetra adalah istilah umum yang digunakan untuk kondisi seseorang yang
mengalami gangguan atau hambatan dalam indra penglihatannya. Alat bantu
untuk mobilitasnya bagi tuna netra dengan menggunakan tongkat khusus, yaitu
berwarna putih dengan garis merah horizontal di bagian tengahnya. Akibat hilang
atau berkurangnya fungsi indra penglihatannya maka penyandang tunanetra
berusaha memaksimalkan fungsi indra-indra yang lainnya seperti, perabaan,
penciuman, pendengaran, dan lain sebagainya, terkadang juga mereka
menemukan kesulitan dalam mencari jalan dari suatu bangunan ke bangunan lain
dengan menggunakan tongkat tersebut. Hal ini tentunya akan lebih menyulitkan
lagi misalnya penyandang tunanetra tersebut belajar pada suatu universitas atau
kampus, dimana untuk menuju bangunan satu ke bangunan lainnya terlampau
luas, sehingga tidak sedikit penyandang tunanetra harus lebih ekstra keras lagi
dalam menghafal jalan untuk menuju bangunan satu ke bangunan lain dalam
universitas atau kampus tersebut baik untuk urusan akademik dan lain sebagainya.
Maka dengan melihat latar belakang yang telah dipaparkan, penulis ingin
mencoba menyatukan perkembangan teknologi saat ini dengan permasalahan
tunanetra yaitu dengan membuat suatu terobosan baru alat bantu mobilitas bagi
penyandang tuna netra dalam kesehariannya di kampus / komplek tertentu agar
mereka dapat dimudahkan untuk mengikuti / menjelajahi jalur jalan setiap area
atau bangunan tersebut, sehingga mereka tidak perlu lagi takut tersesat atau salah
3
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Dalam penelitian tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa rujukan
berupa penelitian terdahulu yang memiliki kaitan tema dengan penelitian yang
dilaksanakan saat ini. Beberapa penelitian yang dijadikan rujukan oleh penulis
dipaparkan pada table 2.1 berikut ini.
2.2 Landasan Teori
Dalam landasan teori ini menjelaskan teori-teori yang berhubungan dengan
penelitian prototipe robot line follower untuk tunanetra.
2.2.1 Robot
Robot klasik sudah ada sejak zaman yunani kuno. Hingga kini robot
terus dikembangkan sehingga keberadaanya sangat membantu manusia dalam
mengerjakan pekerjaan rutin dan berat, atau bahkan sebagai penghibur.
Elektronika merupakan bidang yang menarik untuk dipelajari oleh pelajar dan
penghobi. Hal ini karena kita dapat berkreasi apa saja sesuai keinginan kita.
Secara umum robot dapat didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang
mampu melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia
(McComb, 2001).
Ada banyak hal menarik jika anda bermain dengan elektronika,
diantaranya adalah membuat robot. Jika anda pernah atau memiliki hobi
4
4
merakit mobil Tamiya, maka anda sudah memiliki bekal dasar untuk
membuat robot karena prinsip yang digunakan pada mobil Tamiya juga
banyak digunakan pada robot, yaitu dasar mekanik mesin, roda, dan sumber
catu daya. Kata robot sendiri diperkenalkan ke public oleh Karel Capek pada
saat memainkan RUR (Rossum’s Universal Robots). Namun awal munculnya
robot dapat diketahui dari bangsa Yunani kuno yang membuat patung yang
dapat dipindah-pindahkan (Budiharto, 2009)
Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas-tugas
fisik, baik menggunakan pengawasan dan control manusia, ataupun
menggunakan program yang telah dimasukkan terlebih dulu. Dari definisi
tersebut ada 4 sifat yang dimiliki robot yaitu (Artanto, 2012) :
1. Robot hanyalah alat mekanik atau mesin
2. Robot harus deprogram
3. Robot dapat dibuat responsif sesuai dengan kondisi lingkungan
4. Robot dapat dibuat otomatis tanpa kendali manusia
Bentuk robot bermacam-macam, ada yang mirip manusia, ada yang
menirukan bentuk binatang, ada yang beroda, ada yang berkaki, dan lain-lain.
Sekalipun bentuk robot bermacam-macam, namun bagian-bagian robot pada
dasarnya sama, yaitu secara umum terdiri dari 3 bagian seperti pada gambar
2.1 berikut (Artanto, 2012) :
5
5
Gambar 2.1 Bagian-bagian robot secara umum (Artanto, 2012).
1. Bagian mekanis
Bagian ini merupakan penyangga struktur robot (seperti tulang pada tubuh
manusia) dan akuator (seperti kaki dan tangan).
2. Bagian elektronis
Bagian ini merupakan bagian terbesar dari robot. Termasuk didalamnya
adalah suplai daya listrik (seperti jantung), sensor (seperti pancaindra) dan
driver akuator (seperti otot).
3. Bagian control
Bagian ini merupakan pengendali semua bagian (seperti otak).
Beberapa penerapan robot saat ini antara lain :
1. Merakit dan mengelas kerangka mobil di industry manufaktur.
2. Pencari dan pemadam sumber api.
3. Pelayan toko.
4. Robot boneka.
5. Robot medis.
6
6
6. Robot perang.
7. Robot hewan peliharaan.
8. Robot penjelajah dan sebagainya.
2.2.2 Software
Software (perangkat lunak) adalah data yang di-format dan disimpan
secara digital, termasuk program komputer, dokumentasinya, dan berbagai
informasi yang bisa dibaca dan ditulis oleh komputer. Dengan kata lain,
bagian sistem komputer yang tidak berwujud atau dapat disebut juga sebagai
kumpulan program yang berjalan pada computer. Sebuah program computer
dibuat dari sejumlah instruksi. Instruksi adalah perintah yang diberikan ke
computer untuk melakukan satu hal yang khusus (Artanto, 2012).
2.2.3 Hardware
Hardware (perangkat keras) adalah salah satu komponen dari sebuah
komputer yang sifat alat nya bisa dilihat dan diraba secara langsung atau yang
berbentuk nyata, yang berfungsi untuk mendukung proses komputerisasi.
Hardware dapat bekerja berdasarkan perintah yang telah ditentukan ada
padanya, atau yang juga disebut dengan dengan istilah instruction-set.
Dengan adanya perintah yang dapat dimengerti oleh hardware tersebut, maka
hardware tersebut dapat melakukan berbagai kegiatan yang telah ditentukan
oleh pemberi perintah (McComb, 2001).
7
7
2.2.4 Mikrokontroller
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam
sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori
(sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya) dan perlengkapan
input output. Dengan kata lain, 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 data. Mikrokontroler
merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol
peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara
harfiah bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik
yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung
seperti IC, TTL dan CMOS dapat direduksi atau diperkecil dan akhirnya
terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini (Budiharto, 2009). Ada
beberapa manfaat dari penggunaan mikrokontroller yaitu (Artanto, 2012) :
1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.
2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar
dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.
3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang
kompak.
Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita
memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu:
1. Sistem minimal mikrokontroler.
8
8
2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader
Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian
mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah
aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri
sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler memiliki
prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu :
1. prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri.
2. rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai
dari awal.
3. rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU.
4. rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya
Pada mikrokontroler jenis-jenis tertentu (AVR misalnya), poin-poin
pada nomer 2 dan 3 sudah tersedia didalam mikrokontroler tersebut dengan
frekuensi yang sudah di-seting dari vendor-nya (biasanya 1 MHz, 2 MHz,
4MHz, 8MHz), Sehingga pengguna tidak perlu memerlukan rangkaian
tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu
(misal ingin berkomunikasi dengan PC atau handphone), maka pengguna
harus menggunakan rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau
HP tersebut, biasanya menggunakan kristal 11,0592 MHz, untuk
menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan bit-rate PC atau HP tersebut.
AVR-ATMega328 adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc
processor) 8 bit, bertenaga rendah dengan teknologi CMOS berkinerja tinggi
9
9
yang dilengkapi dengan dengan ADC internal, EEPROM internal, SRAM
internal, memori flash, Timer/Counter, PWM (Pulse Width Modulation),
analog comparator, dan lain-lain. Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini
memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih
mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan
mikrokontroler ATMega328.
Gambar 2.2 mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010).
Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMega328 seperti yang
terangkum dalam ATMega328 datasheet adalah sebagai berikut (Alf dkk,
2010) :
1. Saluran I/O (input-output) sebanyak 28 buah, yaitu port A, port B, port C,
dan port D.
2. ADC internal sebanyak 6 saluran.
3. 6 saluran PWM.
4. Eksekusi single clock cycle sampai dengan 131 instruksi.
5. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
6. CPU yang terdiri atas 28 buah register.
7. SRAM sebesar 2 Kb.
10
10
8. EEPROM sebesar 1 Kb yang dapat diprogram saat operasi.
9. Memori Flash sebesar 32 Kb dengan kemampuan Read While Write.
10. Kemampuan me-reset ketika program berjalan
11. Port antarmuka SPI
12. Internal kalibrasi Oscillator
13. External dan internal interrupt source.
14. Antarmuka komparator analog.
15. 6 sleep mode.
16. Voltasi ketika pengoperasian sebesar 1,8 – 5,5 V.
17. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal
20MHz.
18. Mendukung Programming lock untuk keamanan software.
19. Real Time Counter dengan Separasi Oscillator.
Gambar 2.3 Konfigurasi pin mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010).
11
11
Gambar 2.4 Diagram blok mikrokontroller ATMega328 (Alf dkk, 2010).
Ada beberapa alasan utama mengapa penulis memilih
menggunakan AVR-ATMega328 yaitu :
1. Harganya relatif murah dengan spesifikasi setara dengan ATMega lainnya
diatas ATMega328.
2. Hanya membutuhkan suplai power rendah sebesar 1,8 – 5,5 V.
12
12
3. Tergolong keluarga mikrokontroller CMOS 8 bit yang telah diketahui
memiliki kinerja teknologi pengoperasian yang tinggi.
4. Mempunyai 4 jenis port, port A, B, C dan D.
5. 6 sleep mode.
6. 6 saluran PWM dan ADC.
7. Eksekusi single clock cycle sampai dengan 131 instruksi.
8. Kompatibel dengan board Arduino
2.2.5 Arduino UNO R2
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat
opensource, diturunkan dari Wiring-Platform 2009 penemunya adalah
Massimo Banzi, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam
berbagai bidang. Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software-
nya memiliki bahasa pemrograman sendiri dan bisa di-download secara
gratis. Arduino juga dapat dikatakan merupakan sebuah rangkaian elektronik
yang berukuran kecil sebesar kartu nama, yang dapat diprogram untuk
membaca sensor, mengendalikan aktuator, dan juga berkomunikasi dengan
computer (Artanto, 2012).
Sensor adalah alat elektronik yang bisa mengubah fenomena alam,
seperti panas, dingin, terang, gelap, dan lain-lain, menjadi sinyal elektronik.
Sedangkan Aktuator adalah alat mekanik yang bisa mengubah sinyal
elektronik menjadi gerakan. Kedua istilah diatas dapat ditangani dengan satu
buah board modul Arduino (Artanto, 2012).
13
13
Gambar 2.5 Contoh bahasa pemrogramman pada Arduino untuk menyalakan
LED (Banzi, 2009).
Perkembangan dari tahun ketahun membuat Arduino memiliki banyak
variasi jenis dari board modul-nya salah satunya yaitu Arduino UNO R2,
Arduino UNO R2 adalah piranti board modul mikrokontroller keluaran
Arduino yang menggunakan mikrokontroller AVR-ATMega328, merupakan
penerus Arduino Duemilanove Uno dan Arduino UNO R1 yang memiliki 14
14
14
pin input/output digital (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM),
6 input analog, 16 Mhz osilator kristal, koneksi USB, jack-power, ICSP
header, dan tombol reset (Banzi, 2009)
Penulis menggunakan Arduino UNO R2 karena seri Arduino inilah
yang mempunyai harga yang murah, populer, pemakaiannya mudah, dan juga
memiliki spesifikasi yang hampir sama dengan seri Arduino UNO R2
diatasnya. Pada Gambar 2.6 ditampilkan board modul Arduino UNO R2 :
Gambar 2.6 Board modul Arduino UNO (Banzi, 2009).
1. Port USB. 7. Tombol reset.
2. IC konverter serial USB. 8. Mikrokontroller ATMega328.
3. LED untuk test output kaki D13. 9. Kaki-kaki input Analog (A0-A5).
4. Kaki-kaki I/O Digital (D8-D13). 10. Kaki-kaki catu daya (5 V, GND).
5. Kaki-kaki I/O Digital (D0-D7). 11. Terminal power/catu daya (6-9 V).
6. LED indikator catu daya. 12. Osilator Kristal 16 Mhz
1
2 3 4 5
6
7
8
9
10 11
12
2
15
15
Gambar 2.7 Rancangan skematik board modul Arduino UNO (Banzi, 2009).
16
16
2.2.6 Physical E-Toys
Physical E-toys adalah opensource software yang dapat
menghubungkan dunia virtual computer dengan dunia nyata. Dengan physical
E-toys kita dapat membuat rancangan robot yang akan kita buat atau dapat
dikatakan membuat robot virtual kemudian mengimplementasikannya secara
aktual, kita juga bisa memprogram objek-objek seperti robot untuk
melakukan sesuatu yang menarik, atau kita juga bisa mendeteksi gejala-gejala
fisik di dunia nyata, dan menggunakan informasi itu untuk mengendalikan
objek-objek virtual yang tampak di layar computer. Disamping itu,
pemrogramman pada Physical E-toys dilakukan hanya dengan menarik
potongan instruksi yang disebut tile dan menyusunnya dalam sebuah wadah
yang disebut script. Tidak dibutuhkan keahlian khusus, semuanya hanya
dilakukan dengan “klik”, “drag” dan “drop” menggunakan mouse computer.
Physical E-toys sebenarnya merupakan pengembangan dari software Squeak
e-toys. Squeak e-toys sendiri adalah software yang merupakan bagian dari
proyek OLPC (One Laptop per-Child), yaitu proyek penyediaan laptop untuk
anak-anak di Negara berkembang, dimana software Squeak E-toys ini di-
instal didalamnya. Software yang luar biasa ini telah terbukti membantu
mengembangkan daya kreatifitas anak-anak diberbagai belahan dunia
(Artanto, 2012). Penulis menggunakan software ini untuk merancang skema
robot dan mengetahui nilai PWM atau denyut listrik. Tampilan awal software
Physical E-toys dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ini.
17
17
Gambar 2.8 Tampilan awal software Physical E-toys (Artanto, 2012).
2.2.7 Data Flow Diagram
2.2.8.1 Pengertian DFD
DFD (Data Flow Diagram) merupakan alat pemodelan data
yang menggambarkan sistem sebagai suatu jaringan dari fungsi-fungsi
atau proses-proses dari sistem yang saling berhubungan satu sama lain
dengan aliran data yang digambarkan dengan anak panah
(Sommverville, 2000). Tujuan dari DFD adalah membuat/mengetahui
aliran (track) aliran data seluruhnya dari sistem (Jogiyanto, 2001).
18
18
2.2.8.2 Komponen DFD
Beberapa komponen dari DFD yang umumnya digunakan
dalam menggambar proses sistem (Sommeverville, 2000) adalah:
1. External Entity
Menggambarkan kesatuan luar yang berhubungan dengan sistem,
dapat berupa orang atau kelompok orang diluar organisasi atau didalam
organisasi tersebut, tetapi diluar kontrol sistem lain yang dibuat.
2. Arus Data
Menggambarkan arus data atau informasi dari atau bagian ke
bagian yang lain. Menggambarkan garis penghubung dan tanda
sambung diantara kata – katanya.
3. Proses
Mengambarkan kegiatan atau kerja yang dilakukan oleh orang,
mesin dan komponen dari hasil suatu arus data yang masuk kedalam
proses untuk dihasilkan arus data yang akan keluar dari setiap proses.
Setiap proses memiliki satu atau beberapa data masukan atau beberapa
data keluaran.
4. Data Store
Menggambarkan model dari kumpulan pada keterangan data yang
tersimpan, nama mencerminkan data store bila namanya lebih dari satu
kata maka harus diberi tanda sambung.
19
19
2.2.8 Flowchart (Diagram Alir)
Flowchart adalah gambaran dalam bentuk diagram alir dari algoritma-
algoritma dalam suatu program yang menyatakan arah alur program tersebut
yang disajikan dalam bentuk grafik atau gambar, sehingga dapat membantu
programmer maupun orang lain dalam memahami alur program (apa saja
input, proses dan output dari program) agar lebih sederhana dan mudah
dipelajari. Pada tabel 2.2 dijelaskan contoh gambaran symbol-simbol dalam
flowchart (Lukito, 2008).
Tabel 2.2 Simbol-simbol dalam flowchart (Lukito, 2008)
Simbol Nama Keterangan
TERMINATOR
Permulaan/akhir
program
GARIS ALIR (FLOW
LINE)
Arah aliran program
PREPARATION
Proses
inisialisasi/pemberian
harga awal
PROSES
Proses
perhitungan/proses
pengolahan data
INPUT/OUTPUT
DATA
Proses input/output
data, parameter,
informasi
PREDEFINED
PROCESS (SUB
PROGRAM)
Permulaan sub
program/proses
menjalankan sub
program
DECISION
Perbandingan
pernyataan,
penyeleksian data yang
memberikan pilihan
20
20
untuk langkah
selanjutnya
ON PAGE
CONNECTOR
Penghubung bagian-
bagian flowchart yang
berada pada satu
halaman
OFF PAGE
CONNECTOR
Penghubung bagian-
bagian flowchart yang
berada pada halaman
berbeda
2.2.9 Breadboard
Breadboard adalah Project Board atau yang sering disebut dengan PCB
(Printed Circuit Board) sementara yang dapat digunakan untuk eksperimen
suatu design rangkaian elektronika. Biasanya bahan pembuatan Breadboard
terbuat dari plastik. Breadboard dapat digunakan untuk menganalisa komponen
yang salah dan yang harus diperbaiki dalam rangkaian eksperimen. Setelah
semua sesuai dengan design dan keinginan maka design yang sudah ada dalam
Breadboard dapat dipindahkan ke dalam PCB secara permanen dengan terlebih
dahulu mebuat layout PCB melalui software. Breadboard juga sering disebut
sebagai media dasar konstruksi sebuah sirkuit elektronik dan merupakan
prototipe dari suatu rangkaian elektronik. Di zaman modern istilah ini sering
digunakan untuk merujuk pada jenis tertentu dari papan tempat merangkai
komponen, dimana papan ini tidak memerlukan proses men-solder (langsung
tancap). Karena papan ini solderless alias tidak memerlukan solder sehingga
dapat digunakan kembali dan dengan demikian dapat digunakan untuk
prototipe sementara, serta membantu dalam bereksperimen desain sirkuit
21
21
elektronika (Artanto 2012). Berbagai sistem elektronik dapat di prototipekan
dengan menggunakan Breadboard, mulai dari sirkuit analog dan digital kecil
sampai membuat unit pengolahan terpusat (CPU). Secara umum breadbord
memiliki jalur seperti pada Gambar 2.9 dan 2.10 berikut ini (Saragih, 2011) :
Gambar 2.9 Breadboard tampak luar (Saragih, 2011).
Gambar 2.10 Konfigurasi pin-pin yang terdapat dalam Breadboard (Saragih,
2011).
Penjelasan :
1. Pasangan jalur Atas dan bawah terhubung secara horisontal sampai ke
bagian tengah dari Breadboard. Biasanya jalur ini digunakan sebagai jalur
power atau jalur sinyal yang umum digunakan seperti clock atau jalur
komunikasi.
2. lubang komponen di tengah merupakan tempat merangkai komponen. Jalur
ke 5 lobang ini terhubung vertikal sampai bagian tengah dari Breadboard.
22
22
3. Pembatas tengah breadboard digunakan sebagai tempat menancapkan
komponen IC
Penulis menggunakan Breadboard karena Breadboard compatible
dengan pembuatan prototipe elektronika, harganya murah, mudah digunakan,
dan dapat digunakan lagi setelahnya (re-useable) sehingga dapat menekan
biaya.
2.2.10 IC (Integrated Circuit)
IC adalah singkatan dari Integrated Circuit atau berarti rangkaian
terpadu. IC merupakan rangkaian gabungan dari beberapa komponen seperti
Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi
sebuah rangkaian berbentuk chip kecil yang dibuat dari bahan semi conductor.
IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik agar
mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil. Sebelum
adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan
komponen (individual) yang dihubungkan satu sama lainnya menggunakan
kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran besar serta tidak
praktis. Perkembangan teknologi elektronika terus semakin meningkat dengan
semakin lengkapnya jenis-jenis IC yang disediakan untuk rangkaian Linear dan
Digital, sehingga produk peralatan elektronik makin tahun makin tampak kecil
dan canggih (Nugraha, 2011).
Dalam penelitian ini penulis menggunakan IC L293D karena jenis IC
ini telah memiliki konstruksi H-bridge dan harganya lebih murah daripada IC
23
23
L298N, sehingga dapat digunakan sebagai driver motor DC ber-gear yang
sama optimal karena dapat mengalirkan arus sampai dengan 4 A, dan
menguatkan tegangan maksimum sampai 46 V DC dengan stabil tanpa
mempengaruhi kinerja mikrokontroller, walaupun menggunakan banyak
perangkat elektronika lainnya yang terpasang dalam board. Bentuk IC L293D
dapat dilihat pada gambar 2.11 berikut ini.
Gambar 2.11 IC L298N (Nugraha, 2011).
2.2.11 Motor DC
Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang mengubah energi
listrik arus searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Berdasarkan
fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang diam (stator)
dan bagian yang berputar (rotor). Motor arus searah bekerja berdasarkan
prinsip interaksi antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan
menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari kutub utara menuju kutub
selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang
melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan suatu gaya
sehingga akan menimbulkan momen puntir atau torsi, pada gambar 2.12
menjelaskan tentang bagian-bagian motor DC (Muchlis, 2011).
24
24
Gambar 2.12 Bagian-bagian motor DC
Bagian – bagian motor DC secara umum pada gambar 2.12 yaitu :
1. Badan Mesin :
Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang
dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik.
Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan
mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan
yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.
2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet :
Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk
mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun
aliran fluks magnet dari kutub utara yaitu melalui celah udara yang
melewati badan mesin.
3. Sikat-sikat :
Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan
bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses
komutasi.
25
25
4. Komutator :
Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai
bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa
sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.
5. Jangkar :
Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetik dengan maksud agar kumparan
jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar GGL
induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.
6. Belitan jangkar :
Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah,
berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.
Secara umum Motor DC dibagi atas dua macam, yaitu (Budiharto, 2009) :
1. Motor DC dengan sikat yang berfungsi sebagai pengubah arus pada
kumparan sedemikian rupa sehingga arah putaran motor akan selalu sama.
2. Motor DC tanpa sikat menggunakan semi konduktor untuk merubah
maupun membalik putarannya untuk menggerakkan motor, tingkat
kebisingan motor jenis ini rendah karena putarannya halus.
Dalam penelitian ini penulis membutuhkan Motor DC ber-gear karena
jenis Motor DC tersebut dapat mengeluarkan torsi yang besar. Akan tetapi
Motor DC ber-gear sangat susah ditemukan dipasaran dan harganya sangat
mahal, Maka penulis menggunakan Motor DC dari hasil modifikasi Motor
Servo micro 9G.
26
26
2.2.12 Motor Servo
Motor Servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di
mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol
yang ada di dalam Motor Servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor,
serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer
berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut
dari sumbu Motor Servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui
kaki sinyal dari kabel motor (Artanto, 2012).
Motor Servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja
dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian,
untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar
bergerak kontinyu seperti motor DC. Pada robot, motor ini sering digunakan
untuk bagian kaki, lengan, atau bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan
terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar (Artanto, 2012).
Motor Servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan
CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotor-nya dapat dikendalikan hanya
dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Motor Servo tampak pada gambar 2.13 berikut ini (McComb,
2001).
27
27
Gambar 2.13 Motor Servo (McComb, 2001).
Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian
kontrol elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan
sudut angularnya. Sistem Mekanik Motor Servo tampak pada gambar 2.14
berikut ini (Budiharto, 2009).
Gambar 2.14 Sistem mekanik Motor Servo (Budiharto, 2009).
Motor Servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya
ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki
torsi yang kuat karena internal gear-nya. Lebih dalam dapat digambarkan
bahwa sebuah motor servo memiliki (Artanto, 2012) :
1. 3 jalur kabel : power, ground, dan kontrol.
2. Sinyal kontrol mengendalikan posisi.
28
28
3. Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20
ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari
range sudut maksimum.
4. Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan
feedback control.
Dalam penelitian ini penulis menggunakan jenis motor servo micro
9G karena jenis motor servo ini adalah yang paling murah, paling ringan,
paling populer dipasaran, dan dapat dimodifikasi menjadi motor DC ber-gear,
karena dalam penelitian ini penulis membutuhkan motor DC yang memiliki
gear.
2.2.13 LED (Light Emiting Diode)
LED (Light Emiting Diode) merupakan komponen elektronika yang
terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan
cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga
sama dengan dioda. Berikut ini adalah macam-macam LED (Muchlis, 2011) :
1. Dioda Emiter Cahaya :
Sebuah dioda emisi cahaya dapat mengubah arus listrik langsung menjadi
cahaya. Dengan mengubah jenis dan jumlah bahan yang digunakan untuk
bidang temu PN, LED dapat dibentuk agar dapat memancarkan cahaya
dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Warna yang biasa
dijumpai adalah merah, hijau dan kuning.
29
29
2. LED Warna Tunggal :
LED warna tunggal adalah komponen yang paling banyak dijumpai.
Sebuah LED warna tunggal mempunyai bidang temu PN pada satu keping
silicon. Sebuah lensa menutupi bidang temu PN tersebut untuk
memfokuskan cahaya yang dipancarkan.
3. LED Tiga Warna Tiga Kaki :
Disini satu kaki merupakan anoda bersama dari kedua LED. Satu kaki
dihubungkan ke katoda LED merah dan kaki lainnya dihubungkan ke
katoda LED hijau. Apabila anoda bersamanya dihubungkan ke bumi, maka
suatu tegangan pada kaki merah atau hijau akan membuat LED menyala.
Apabila satu tegangan diberikan pada kedua katoda dalam waktu yang
bersama, maka kedua LED akan menyala bersama-sama. Pencampuran
warna merah dan hijau akan menghasilkan warna kuning.
4. LED Tiga Warna Dua Kaki :
Disini dua bidang temu PN dihubungkan dalam arah yang berlawanan,
warna yang akan dipancarkan LED ditentukan oleh polaritas tegangan
pada kedua LED. Suatu sinyal yang dapat mengubah polaritas akan
menyebabkan kedua LED menyala dan menghasilkan warna kuning.
5. LED Seven Segment :
Biasanya digunakan untuk menampilkan angka berupa angka 0 sampai 9,
angka-angka tersebut dapat ditampilkan dengan mengubah nyala dari 7
segmen yang ada pada LED yang disusun seperti gambar 2.15 berikut ini :
30
30
Gambar 2.15 LED Seven Segment (Muchlis, 2011).
Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2
kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus
listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak
boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak
akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang
dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin
terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa
besarnya arus yang diperbolehkan 10 mA - 20 mA dan pada tegangan 1,6 V -
3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir
lebih dari 20 mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak
terbakar perlu kita gunakan Resistor sebagai penghambat arus. Gambar 2.16
dan gambar 2.17 berikut ini menjelaskan tentang rangkaian LED dan bentuk
LED.
Gambar 2.16 Rangkaian LED (Muchlis, 2011).
31
31
Gambar 2.17 LED Superbright (Muchlis, 2011).
Kelebihan dari LED (Saragih, 2011) :
1. LED memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan
lampu lain, dimana LED lebih hemat energi 80% sampai 90%
dibandingkan lampu lain.
2. LED memilki waktu penggunaan yang lebih lama hingga mencapai 100
ribu jam.
3. LED memiliki tegangan operasi DC yang rendah.
4. Cahaya keluaran dari LED bersifat dingin atau cool (tidak ada sinar UV
atau energi panas).
5. Ukurannya yang mini dan praktis
2.2.14 Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Kemampuan
Resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan
nilai resistansi Resistor tersebut. Resistor bersifat resistif dan umumnya
32
32
terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu Resistor disebut Ohm
atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega) (Nugraha, 2011).
Bentuk Resistor yang umum adalah seperti tabung dengan dua kaki di
kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode
warna untuk mengetahui besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan
Ohm-meter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang
dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.18 berikut ini (William, 2011).
Gambar 2.18 Standar manufaktur kode warna Resistor dari EIA (William,
2011).
Ada dua karakteristik resistor yang perlu di ketahui yaitu :
1. Nilai resistansinya.
33
33
2. Rating dayanya (Kemampuan untuk menahan arus yang mengalir pada
resistor tersebut).
Resistor mempunyai harga resistansi yang cukup banyak, mulai dari beberapa
ohm di belakang koma sampai beberapa mega ohm didepan koma. Rating
daya yang tertinggi dari yang mencapai beberapa ratus watt dan yang
terendah sampai mencapai 0,1 watt. Rating daya sangat penting, sebab ia
menunjukkan daya maksimum yang bisa disipasikan tanpa menimbulkan
panas-panas yang berlebihan yang dapat mengakibatkan kerusakan pada
Resistor tersebut. Disipasi artinya bahwa daya sebesar 12 R akan di buang
kepadanya karena panas yang berlebihan dapat mengakibatkan terbakarnya
resistor.
Dalam penelitian ini penulis menggunakan Resistor 10 kΩ (cokelat-
hitam-oranye-emas) dan Resistor 330 kΩ (oranye-oranye-cokelat-emas)
karena jenis resistor tersebutlah yang kompatibel dengan perangkat elektronik
yang dibutuhkan dalam pembuatan penelitian ini.
2.2.15 LDR (Light Dependent Resistor)
LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah Resistor yang
nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang
diserap. LDR juga merupakan Resistor yang mempunyai koefisien temperatur
negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR
dibentuk dari cadium Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk
keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan photo conductive, selama
34
34
konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya.
Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi
yang mengakibatkan tengangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga
sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan cahaya menjadi listrik
terjadi. LDR biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran
konversi cahaya. LDR terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang
mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya (Saragih, 2011).
Tampilan bentuk LDR dapat dilihat pada gambar 2.19 berikut ini.
Gambar 2.19 LDR (light dependent resistor) (Saragih, 2011).
2.2.16 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk
mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja
buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi Buzzer juga terdiri dari
kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut
dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke
dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena
kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan
menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara
35
35
bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai
indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah
alat (alarm). Frekuensi suara yang dikeluarkan oleh Buzzer yaitu antara 1 – 5
KHz. Tampilan bentuk Buzzer dapat dilihat pada gambar 2.20 berikut ini
(Budiharto, 2009).
Gambar 2.20 Buzzer jenis 12 Volt DC
Dalam penelitian ini penulis menggunakan Buzzer jenis 12 Volt DC
karena lebih murah dan suara yang dihasilkan juga kencang.
2.2.17 Ball Caster
Ball Caster adalah sebuah bola yang dapat bergerak bebas ke segala
posisi. Ball Caster dalam robotika, biasa diguanakan sebagai roda bebas. Ball
Caster ini memiliki dimensi panjang 4,8 cm dan lebar 3,2 cm. Tampilan
bentuk Ball Caster dapat dilihat pada gambar 2.21 berikut ini (Artanto, 2012)
.
Gambar 2.21 Ball Caster
36
36
Dalam penelitian ini penulis menggunakan Ball Caster berbentuk roll
on dari deodoran bekas karena mudah didapat, gratis, dan juga karena
penelitian ini membutuhkan tambahan roda lagi untuk bergerak bebas maka
dari itu penulis memakai Ball Caster roll on tersebut.
37
37
BAB III
METODE PENGEMBANGAN SISTEM
3.1 Studi Pendahuluan
Penelitian ini dilaksanakan untuk mengembangkan sistem robotika robot
penjejak garis (line follower) agar dapat diimplementasikan kepada tunanetra
untuk menunjang mobilitasnya pada suatu komplek bangunan, karena menurut
sepengetahuan penulis penelitian mengenai pengembangan robot line follower
untuk tunanetra sangat jarang dilakukan. Dalam penelitian ini penulis
menggunakan board modul Arduino UNO R2 karena jenis board ini sangat
mudah dan murah ditemukan dipasaran, mempunyai fleksibilitas untuk
dikembangkan lebih lanjut karena bersifat opensource, pangsa pasarnya jelas, dan
selalu mengalami perkembangan versi board modul yang cukup signifikan dari
tahun ke tahun.
3.2 Tahap Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan untuk memperoleh hasil yang akurat dan valid
secara maksimal. Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini
adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur atau Kepustakaan
Studi literatur dilakukan dengan mempelajari buku-buku yang berkaitan
dengan penelitian, penelitian makalah dan jurnal ilmiah, sehingga data yang
akan dikumpulkan untuk dianalisis lebih akurat. Teori-teori yang berhubungan
38
38
dengan penelitian ini antara lain tentang konsep pembuatan robotika line
follower, mikrokontroller, dan Arduino.
2. Observasi
Metode pengumpulan data yang dilakukan yakni dengan melakukan
pengamatan dan peninjauan secara langsung terhadap proses pembuatan dan
implementasi robot line follower untuk mengetahui apa saja yang harus
dibutuhkan dan seperti apakah bentuk dari hardware yang akan dibutuhkan
dalam pembuatan robot tersebut.
3. Interview
Metode pengumpulan data dengan mengadakan tanya jawab secara langsung
kepada pihak tunanetra yang ada kaitannya dengan masalah yang diambil.
3.3 Tahap Pengembangan Sistem
Dalam proses pembuatan robot line follower dalam penelitian ini
penulis menggunakan siklus hidup pengembangan sistem atau Sistem
Development Life cycle (SDLC) model waterfall dan sebagai acuannya yakni hasil
dari studi literature dan observasi. Metode SDLC model waterfall mengikuti
beberapa proses sebagai berikut (Sommerville, 2003) :
1. Analisis Kebutuhan Sistem
Tahap analisa kebutuhan dilakukan dengan mengumpulkan data dan informasi
yang berkaitan dengan kebutuhan apa saja yang harus dipenuhi oleh sistem
yang bertujuan untuk memperlancar proses pengembangan sistem dan
mendapatkan informasi mengenai gambaran terhadap penelitian yang akan
39
39
dikembangkan. Tahap ini mencakup analisis prosedur yang sedang berjalan,
analisis masalah, sistem usulan, dan analisis kebutuhan dan fungsional sistem.
2. Perancangan Sistem
Tahap perancangan adalah membuat rancangan sistem seperti pengubahan
kebutuhan sistem tersebut ke dalam struktur data dengan memodelkannya
menggunakan flowchart, DFD (Data Flow Diagram), dan perancangan
skematik dari bagian-bagian robot yang akan dibuat.
3. Implementasi Sistem
Tahap implementasi sistem merupakan tahap selanjutnya setelah perancangan
sistem selesai. Implementasi dilakukan dengan menterjemahkan desain
program atau hasil rancangan ke dalam kode-kode dengan menggunakan
bahasa pemrograman Arduino dan selanjutnya mengintegrasikannya dengan
hasil skematik rancangan hardware yang telah dibuat ke dalam sistem yang
telah dibangun.
4. Pengujian dan Evaluasi
Pengujian dilakukan untuk menemukan kelemahan, kekurangan maupun
kesalahan yang terdapat dalam sistem yang dibangun. Pengujian dilakukan
agar penelitian sesuai dengan tujuan penelitian. Setelah pengujian dilakukan
maka sistem akan dievaluasi baik diberikan penambahan pada beberapa fungsi
maupun merubah beberapa fungsi agar sistem yang dibangun dapat sesuai
dengan tujuan pengembangan sistem dan kebutuhan user.
40
40
5. Operasi dan Pemeliharaan
Mengoperasikan program di lingkungannya dan melakukan pemeliharaan,
seperti penyesuaian atau perubahan karena adaptasi dengan situasi sebenarnya.
Khusus untuk tahap pemeliharaan, tidak dilakukan karena sistem yang
dibangun ini hanya sebuah prototipe.
41
41
BAB IV
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
4.1 Analisis Sistem
Analisis Sistem merupakan kebutuhan yang difokuskan pada pemahaman
tentang informasi, fungsi, dan performansi sistem. Proses analisis sistem juga
merupakan suatu prosedur yang dilakukan untuk pemeriksaan masalah dan
penyusunan alternatif pemecahan masalah yang timbul serta membuat spesifikasi
sitem yang baru atau sistem yang akan di usulkan.
4.1.1 Analisis Prosedur Yang Sedang Berjalan
Bagian ini menggambarkan sistem alat bantu jalan bagi tunanetra yang
sedang berjalan sampai dengan saat ini yaitu :
1. Sistem alat bantu jalan bagi tunanetra hanya menggunakan tongkat
alumunium dengan cat merah pada ujungnya.
2. Tunanetra hanya dapat mengandalkan indra pendengaran, perasaan, dan
pengingatnya dalam menyusuri jalan pada suatu komplek bangunan.
3. Tunanetra memerlukan waktu lebih untuk menghafal dan menyusuri jalan
dengan tongkat tersebut.
4.1.2 Analisis Masalah
Analisis masalah merupakan asumsi dari masalah-masalah yang
dihadapi dari analisis prosedur yang sedang berjalan yaitu :
42
42
1. Kurang akurat dan efektifnya penggunaan tongkat untuk tunanetra.
2. Memerlukan lebih banyak waktu untuk menghafal dan menyusuri jalan
menggunakan tongkat tersebut bagi tunanetra.
3. Tidak memberikan petunjuk yang akurat dari jalan yang sedang dilewati
sehingga tunanetra terkadang tersesat dalam menyusuri jalan yang hendak
dilewatinya.
4.1.3 Sistem Usulan
Berdasarkan hasil analisis masalah, maka perlunya pembuatan prototipe
robot line follower untuk tunanetra dengan spesifikasi sistem sebagai berikut :
Sistem dapat memberikan petunjuk jalan yang akurat untuk menuju dari satu
bangunan ke bangunan lainnya dengan memberikan kode-kode petunjuk arah
maju atau lurus, belok kiri atau belok kanan dengan jelas.
4.1.4 Analisis Kebutuhan Sistem
Dalam analisis ini akan dibahas mengenai analisis kebutuhan perangkat
lunak, perangkat keras dan pengguna untuk mendukung dalam pembuatan
prototipe robot line follower untuk tunanetra.
4.1.4.1 Analisis Kebutuhan Perangkat Lunak
Spesifikasi kebutuhan minimal perangkat lunak yang
dibutuhkan untuk mendukung sistem yang akan dibangun adalah
sebagai berikut :
43
43
1. Sistem operasi Microsoft windows XP SP2.
2. Physical E-toys segala versi untuk membuat rancangan robot dan
mengukur denyut listrik / PWM.
4. Arduino SDK segala versi sebagai pembuat source code program.
5. Microsoft Visio 2007 untuk membuat desain flowchart, diagram
blok dan DFD.
4.1.4.2 Analisis Kebutuhan Perangkat Keras
Spesifikasi kebutuhan minimal perangkat keras yang
dibutuhkan untuk mendukung sistem yang akan dibangun adalah
sebagai berikut :
1. Prosesor Intel Pentium IV dengan kecepatan 1,2 GHz.
2. RAM dengan kapasitas 512 MB.
3. VGA 124 MB dengan resolusi 800 x 600.
4. Ruang harddisk sebesar 40 GB.
5. Board modul Arduino duemilanove.
4.1.4.3 Analisis Pengguna
Analisis pengguna dimaksudkan untuk mengetahui siapa saja
pengguna yang terlibat dalam sistem yang akan dibuat, yaitu :
1. Tunanetra sebagai pengguna yang akan menggunakan sistem yang
dibuat.
44
44
2. Satpam sebagai yang mengoperasikan sistem on / off, start / finish
dan yang memberikan petunjuk tatacara menggunakan sistem
tersebut.
4.2 Perancangan Fungsional Sistem
Perancangan fungsi sistem akan membahas tentang Flowchart dan DFD
(Data Flow Diagram) dari pembuatan prototipe robot line follower.
4.2.1 Flowchart (Diagram Alir)
Pada gambar 4.1 dijelaskan diagram alir dari sistem yang akan dibuat
sebagai berikut :
45
45
Gambar 4.1 Flowchart (diagram alir) robot line follower
Pada gambar 4.1 diatas telah dijelaskan proses aliran data dalam diagram alir
ketika kondisi mulai maka selanjutnya robot akan medeteksi garis dari ketiga
sensor yaitu S1, S2 dan S3 dimana jika dari ketiga sensor tersebut mendeteksi
garis maka motor akan melakukan gerakan seperti yang telah digambarkan
dalam diagram tersebut.
46
46
4.2.2 Data Flow Diagram (DFD)
Berikut ini akan dijelaskan mengenai perancangan DFD robot.
4.2.2.1 DFD Level 0 (Diagram Konteks)
Di dalam DFD level 0 (diagram konteks) hanya ada satu proses
(Arduino controller) yang terhubung dengan tiga entitas, yaitu sensor,
motor dan buzzer, lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut
ini.
Gambar 4.2 DFD level 0 perancangan robot line follower
Gambar 4.2 diatas menunjukkan bahwa sistem memiliki tiga entitas
yaitu sensor, motor dan buzzer, ketiga entitas tersebut memiliki peran
masing-masing dalam menjalankan robot line follower agar dapat
bekerja sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Terlihat pada gambar
47
47
tersebut entitas motor dan buzzer semua prosesnya tergantung pada
proses yang berada di entitas sensor.
4.2.2.2 DFD Level 1
DFD level 1 berikut ini merepresentasikan tiga modul proses
yang terdapat dalam board modul Arduino controller. Lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut ini.
Gambar 4.3 DFD level 1 perancangan robot line follower
Pada Gambar 4.3 tersebut menerangkan bahwa proses sensoring dan
tracking diatur dalam suatu proses yang dinamakan microcontrolling.
4.3 Perancangan Skematik Robot
Berikut ini akan dijelaskan mengenai perancangan skematik robot.
48
48
4.3.1 Diagram Blok
Pada gambar 4.4 berikut ini akan dijelaskan skema diagram blok robot
line follower yang akan dibuat.
Gambar 4.4 Skema diagram blok robot line follower
Dalam gambar 4.4 diatas telah jelas dapat disimpulkan bahwa
mikrokontrollerlah yang akan mengatur tiap-tiap proses dari masing-masing
komponen utama elektronika dalam robot seperti sensor, motor driver dan
buzzer untuk selanjutnya dengan bantuan catu daya kesemuanya akan
mendapatkan PWM atau denyut listrik yang nantinya akan menggerakkan
motor dan buzzer untuk bekerja sesuai dengan instruksi yang telah diberikan.
4.3.2 Rangkaian Skematik Robot
Pada gambar 4.5 berikut ini akan dijelaskan rangkaian skematik dari
robot line follower yang akan dibuat.
49
49
Gambar 4.5 Rangkaian skematik robot line follower
50
50
BAB V
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM
5.1 Implementasi Sistem
Berikut ini dijelaskan cara pembuatan dan perakitan dari rancangan skematik
robot yang telah dibuat sebelumnya.
Instalasi Arduino SDK (Software Development Kit)
1. Buka situs www.arduino.cc/en/Main/Software, pilih versi
yang terbaru lalu klik download maka file Arduino.rar
telah tersimpan kedalam hardisk anda.
2. Ekstrak file tersebut, kemudian buka hasil ekstrakan
tersebut.
3. Jalankan software Arduino dengan mengeklik dua kali icon
bergambar mirip kacamata atau angka 8 terbalik berwarna
hijau seperti pada gambar 5.8 berikut ini.
Gambar 5.8 Icon Arduino SDK
51
51
4. Jendela Arduino SDK terbuka, proses instalasi selesai dan
selanjutnya tigal mengimplementasikan source code
Arduino kedalam software tersebut.
5.1.1.1 Menghubungkan Arduino UNO Dengan Physical E-Toys
Karena software physical e-toys belum menyediakan tipe
board Arduino Uno. Maka untuk membuat Arduino Uno bisa terhubung
dengan Physical Etoys, berikut langkah-langkahnya (langkah ini bisa
juga digunakan untuk seri Arduino Duemilanove) :
1. Hubungkan Arduino Uno dengan kabel USB A-B ke komputer.
2. Buka software Arduino
3. Pada menu File, pilih Example >> Firmata >> Standard
Firmata. Tampak seperti gambar 5.9 berikut ini.
52
52
Gambar 5.9 Proses menghubungkan Arduino Uno SDK dengan
physical e-toys
4. Pada menu Tools pilih tipe Board dan Serial port sesuai dengan
yang digunakan.
5. Klik tombol Upload untuk memasukkan kode mesin Standard
Firmata ke memori Arduino Uno.
6. Buka software Physical Etoys.
7. Ambil obyek Arduino board dari kotak suplai di kategori
Electronics.
8. Buka kotak Viewer Arduino board.
9. Pada kategori Arduino-Connection, klik tombol tanda seru di
samping tile Arduino board connect. Bila tile Arduino is
connected bernilai True, maka Arduino Uno telah terhubung
dengan Physical Etoys.
5.1.1.2 Modifikasi dan Perakitan Mekanik Robot
1. Memodifikasi komponen Microservo 9G menjadi motor
DC. Hal ini dilakukan karena dalam penelitian ini
diperlukan Motor DC yang mempunyai gaya torsi yang
besar (ber-gear) dan untuk mendapatkan Motor DC ber-
gear tersebut sangat sulit dipasaran serta harganya yang
cukup mahal, maka dari itu penulis memodifikasi
Microservo 9G menjadi Motor DC.
53
53
2. Siapkan Motorservo 9G, obeng plus kecil dan gunting kuku
seperti pada gambar 5.10 berikut.
Gambar 5.10 Obeng plus kecil dan Microservo
3. Buka Microservo dengan melepas keempat baut pada
wadahnya seperti pada gambar 5.11 dan 5.12 berikut.
Gambar 5.11 Melepas keempat baut Microservo 9G
54
54
Gambar 5.12 Membuka wadah Microservo 9G
4. Tarik kabel sehingga papan rangkaian kecil keluar dari
wadah. Kemudian dengan gunting kuku, potong kelima
kabel pada papan rangkaian kecil tersebut, sehingga papan
rangkaian tersebut dapat dihilangkan (gambar 5.13).
55
55
Gambar 5.13 Memotong kelima kabel untuk
menghilangkan papan rangkaian kecil
5. Agar motor bisa berputar kontinyu, maka penghalang
(stopper) pada roda gigi harus dipotong. Cari penghalang
tersebut yang berada dibawah roda gigi paling atas.
6. Lepaskan roda gigi atas tersebut dari porosnya. Hati-hatilah
supaya roda gigi yang lain tidak terlepas dari poros
tersebut.
7. Hilangkan penghalang (stopper) tersebut dengan gunting
kuku
8. Kembalikan roda gigi yang telah terpotong penghalangnya
tersebut pada porosnya sesuai dengan posisi semula
9. Tambahkan dua buah kabel warna hitam dan merah, lalu
solder sesuai pada gambar 5.16 berikut pada terminal
dinamo motor tersebut.
10. Agar roda tidak licin, maka tambahkan isolasi lakban tebal
(bertekstur). Potong-potong sepanjang 1-2 Cm, dan tempel
sehingga menutupi seluruh tepi roda seperti tampak pada
gambar 5.23 berikut.
56
56
5.1.1.3 PERAKITAN KOMPONEN KESELURUHAN ROBOT
Setelah berhasil merakit komponen mekanik robot, maka
langkah selanjutnya yaitu merakit komponen keseluruhan robot dan
memasang roda seperti pada skema gambar 5.26, 5.27, 5.28 berikut
Gambar 5.26 Skematik perakitan robot line follower
57
57
5.1.1.4 Mencatat Nilai Pendeteksian LDR
1. Tancapkan rangkaian robot yang telah dirangkai
sebelumnya dengan kabel USB A-B ke komputer anda.
2. Buka software Physical e-toys dengan mengeklik kiri dua
kali pada ikon bergambar kelinci putih dengan kumis
panjang.
3. Setelah program terbuka maka klik “new project” seperti
pada gambar 5.29 berikut.
Gambar 5.29 Membuka project baru pada Physical e-toys
4. Klik icon toolbar “supplies” seperti pada gambar 5.30 lalu
pilih “object catalog”.
58
58
Gambar 5.30 Toolbar “supplies” dan object catalog
5. Pada menu object catalog pilih komponen “Electronic” lalu
pilih “Arduino board” dengan men-drag&drop ikon
tersebut pada lembar kerja yang kosong, seperti tampak
pada gambar 5.31 dan 5.32 berikut.
Gambar 5.31 Pilih komponen “Arduino board”
59
59
Gambar 5.32 Drag&drop komponen Arduino pada lembar
kerja yang kosong
6. Klik kiri ikon “x” pada menu “object catalog” untuk
menutup tampilan menu tersebut lalu geser atau drag
komponen Arduino yang telah dikeluarkan tersebut ke
tengah-tengah lembar kerja dan klik kanan komponen
tersebut maka akan muncul icon-icon kecil seperti pada
gambar 5.33 berikut.
Gambar 5.33 Komponen Arduino setelah diklik kanan
7. Kemudian klik kiri satu kali icon viewer (bergambar mata)
seperti pada gambar 5.34 berikut.
Gambar 5.34 Icon viewer bergambar mata biru
60
60
8. Maka akan muncul konfigurasi source code dari Arduino
seperti pada gambar 5.35 berikut.
Gambar 5.35 Konfigurasi source code Arduino
9. Lakukan koneksi Arduino dengan Physical e-toys dengan
mengubah port com pada konfigurasi “Arduino board’s
port name”, klik tulisan “com1” lalu pilih “other” dan
masukkan nomer port Arduino yang telah anda catat
sebelumnya, lalu klik tanda seru berwarna kuning pada
konfigurasi “Arduino board connect”, jika nilai pada
konfigurasi “Arduino board’s is connected” = “true” berarti
Arduino anda telah tersambung dengan Physical e-toys
seperti tampak pada gambar 5.36 berikut.
61
61
Gambar 5.36 Arduino telah tersambung dengan Physical
e-toys
10. Buatlah rancangan mini project LDR seperti pada gambar
5.37 berikut.
Gambar 5.37 Skematik rangkaian mini project LDR
11. Buka kotak viewer Arduino, lalu pindahkan jenis
konfigurasi dari “arduino - digital pins” menjadi “arduino –
analog pins” lalu lihat nilai pada konfigurasi “Arduino
board’s analog pin 0” sampai dengan pin 2, seperti tampak
pada gambar 5.38 berikut. Jika nilainya berubah-ubah
berarti LDR anda telah tersambung.
LED
LDR
62
62
Gambar 5.38 Konfigurasi analog pin 0-2 untuk LDR
12. Tutuplah LDR yang ditempatkan di posisi tengah pada
breadboard, dan amati nilai “arduino board’s analog pin
2”. Apakah nilainya berubah setiap kali LDR tersebut
dibuka-tutup dengan tangan?.
13. Lakukan hal yang sama seperti instruksi 12 untuk 2 buah
LDR yang lain, dan amati pada Arduino board’s analog pin
0 dan pin 1, apakah nilai keduanya berubah ketika dibuka-
tutup dengan tangan?
14. Siapkan simple whiteboard yang telah dibuat jalur
menggunakan solasi hitam sebelumnya lalu tempatkan
ketiga sensor LDR yang terdapat dalam robot tersebut
diatas jalur garis yang telah kita buat sebelumnya, kita
misalkan analog pin 0 = S1, pin 1 = S2, pin 2 = S3. Geser
posisi robot sehingga masing-masing sensor tepat diatas
garis hitam secara bergantian.
15. Catat nilai untuk semua sensor, saat sensor mendeteksi
garis hitam dan saat tidak mendeteksi garis hitam, lalu cari
nilai tengah dari ketiga sensor tersebut dengan rumus
Nilai tengah = (nilai saat mendeteksi garis + nilai saat tidak mendeteksi garis)
2
63
63
16. Catat hasilnya dalam sebuah table seperti pada table 5.1
berikut ini. Penulis memperoleh hasil penelitian sensor
seperti dalam tabel tersebut.
Tabel 5.1 Nilai sensor LDR yang dideteksi
Sensor
LDR
Garis =
true
Garis =
false
Nilai
Tengah
Keterangan
S1 (kanan) 435 1045 740 PWM
S2 (kiri) 450 1030 740 PWM
S3 (lurus) 460 1035 747.5 PWM
17. Robot siap diimplementasikan dengan source code.
5.1.4 Implementasi Source Code Pada Board Arduino
Berikut ini akan dijelaskan cara pengimplementasian source code
arduino pada board modul Arduino uno.
1. Hubungkan board Arduino dengan kabel USB A-B ke computer
anda.
2. Buka software Arduino SDK yang telah anda download dan install
sebelumnya dengan mengeklik kiri dua kali pada icon berbentuk
mirip kacamata berwarna biru dengan tanda “+” dan “-“
didalamnya.
64
64
3. Setelah program telah terbuka maka klik menu “tools” >> “serial
port” >> pilih port com sesuai yang telah anda catat sebelumnya
seperti tampak pada gambar 5.39 berikut ini.
Gambar 5.39 Mengatur port Arduino
4. Klik lagi menu “tools” >> “board” >> pilih seri Arduino yang anda
gunakan, disini penulis menggunakan Arduino Uno maka pilih
Arduino Uno seperti tampak pada gambar 5.40 berikut.
65
65
Gambar 5.40 Memilih seri Arduino yang digunakan
5. Masukkan kode program pada file sketch yang telah terbuka seperti
pada gambar 5.41 berikut. Kode program selengkapnya dapat dilihat
pada lampiran penelitian ini.
66
66
Gambar 5.41 Kode program dimasukkan dalam file sketch
6. Lalu klik kiri tombol “verify” yang terdapat di pojok kiri atas
dibawah menu bar yang berbentuk tanda centang seperti tampak
pada gambar 5.42 berkut.
67
67
Gambar 5.42 Tombol verify ditandai dengan lingkaran merah
7. Jika program yang diketik benar maka akan muncul notifikasi
seperti pada gambar 5.43 berikut.
Gambar 5.43 Notifikasi yang muncul jika kode yang diketik telah
benar
68
68
8. Klik tombol “upload” yang berbentuk anak panah tepat berada
disamping tombol verify seperti tampak pada gambar 5.44 berikut
untuk men-download kode program ke dalam mikrokontroller
Arduino.
Gambar 5.44 Tombol upload ditandai dengan lingkaran merah
9. Tunggu prosesnya, jika berhasil ter-upload maka akan muncul
notifikasi seperti pada gambar 5.44 yang berbunyi “Done
uploading” dan robot siap digunakan.
69
69
10. Untuk mencoba menjalankan robot anda perlu menambahkan power
supplay berupa adaptor 9V pada slot terminal power catu daya DC.
setelah itu tes robot tersebut di lintasan garis pada simple
whiteboard yang telah dibuat sebelumnya.
11. Jika testing telah berhasil maka gantilah adaptor dengan power
supplay catu daya baterai GP 9 V atau baterai AA 1,5 V berjumlah
8 buah, dan masukkan kabel “+” dan “-“ seperti tampak pada
skematik catu daya berikut ini (gambar 5.45).
Gambar 5.45 Skematik catu daya dengan baterai AA 1,5 V
70
70
BAB VI
HASIL DAN PEMBAHASAN
6.1 Depenelitian Sistem
Prototipe robot line follower berbasis mikrokontroller untuk tunanetra ini,
merupakan sebuah embedded system yang diimplementasikan dalam sebuah robot
yang berfungsi untuk membantu para tunanetra dalam memberikan petunjuk atau
menuntun perjalan seorang tunanetra dari satu kebangunan ke bangunan lain
dalam sebuah komplek bangunan, agar mereka lebih mudah dan cepat dalam
mengikuti jalur lika-liku jalan.
Proses pembuatan robot yang terperinci dan jelas dan juga komponen-
komponen elektronik didalamnya yang mudah dijumpai di pasaran menjadi kunci
utama pembuatan robot ini, agar robot ini mudah dijangkau atau dibeli oleh
konsumen, serta mampu membuka wawasan baru atau penemuan baru dalam
proses pengembangannya kedepan. Cara pengoperasiannya pun mudah yaitu
tinggal menekan tombol on atau off pada robot yang telah berada diatas lintasan
garis yang telah dibuat, kemudian tinggal ikuti arahnya sesuai bunyi yang
dihasilkan oleh robot tersebut.
71
71
BAB VII
KESIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, ada beberapa saran untuk pengembangan sistem
lebih lanjut, diantaranya sebagai berikut :
1. Perlunya penggantian sumber baterai menjadi yang mudah di-recharge dan
powerfull, misalnya mengganti baterai dengan baterai yang dapat diisi ulang
dan menambahkan sel surya sebagai tenaga tambahan baterai untuk proses
recharge daya sehingga baterai menjadi powerfull.
2. Sistem input-output robotika yang telah dibuat dapat ditambahkan dengan
sensor halangan, sehingga bagi penggunanya dapat mengetahui jika ada
halangan didepannya ketika mereka sedang berjalan menggunakan sistem
robotika tersebut (meminimalisir kecelakaan).
72
72
DAFTAR PUSTAKA
Alf, dkk. 2010. 8-bit AVR Microcontroller With 4/8/16/32K Bytes In-System
Programmable Flash. Amerika: Atmel.
Artanto, Dian. 2012. Yuk, Membuat Robot : Pembuatan Robot Virtual Dengan
Software Physical e-toys + Arduino. Jakarta: Penerbit Grasindo.
Banzi, Massimo. 2009. Getting Started With Arduino. Amerika: O’Reilly.
Budiharto, Widodo. 2009. Membuat Sendiri Robot Cerdas Edisi Revisi. Jakarta:
Penerbit Elex Media Komputindo.
Jogiyanto, HM. 2001. Analisis dan Desain Sistem Informasi : Pendekatan
Terstruktur Teori dan Praktek Aplikasi Bisnis. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Lukito, Yuan. 2008. Alogirtma dan Pemrogramman. Yogyakarta: Penerbit
UKDW.
McComb, Gordon. 2001. The Robot Builder’s Bonanza. Amerika: Penerbit Mc
Graw-Hill.
Muchlis, Nurfajria. 2011. Pembuatan Robot Ziobot Untuk Penjejak Garis Dan
Pengangkat Barang Dengan Sensor Jarak Berbasis Mikrokontroller.
Jakarta: Universitas Gunadarma.
Nugraha, Mara. 2011. Robot Pemandu Wisata Kebun Binatang Menggunakan
Atmega8535 Dengan Sistem Suara. Jakarta: Universitas Gunadarma.
top related