penerapan three-wheel pada line follower pembawa …
Post on 16-Oct-2021
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
PENERAPAN THREE-WHEEL PADA LINE FOLLOWER
PEMBAWA BARANG
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh :
AZARYA PRAMAYUDO
NIM : 145114015
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
FINAL PROJECT
THREE-WHEEL APPLICATION ON LINE FOLLOWER
CARRYING GOODS
In A Partial Fulfillment Of The Requirements
For The Degree Of Sarjana Teknik
Department Of Electrical Engineering
Faculty Of Science And Technology Sanata Dharma University
Arranged by :
AZARYA PRAMAYUDO
NIM : 145114015
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
Motto :
Kita diberi pilihan, mau menjadi manusia yang mudah rapuh oleh
tantangan, atau justru menghebat seiring hebatnya tantangan.
Skripsi ini kupersembahkan untuk ayah , ibu dan Tuhan Yesus yang
menjadi semangat hidup dan motivasiku.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
INTISARI
Kegiatan memindahkan barang merupakan kegiatan yang sangat sering dilakukan oleh
manusia. Barang yang dipindahkan sangat beragam mulai dari barang kecil sampai dengan
barang yang besar. Kegiatan tersebut tentu terkadang memerlukan alat bantu terutama ketika
harus memindahkan barang yang besar ataupun berat. alat bantu tersebut salah satunya ialah
robot line follower. Aplikasi line follower sebagai alat bantu pemindahan barang tersebut
sudah diterapkan dalam dunia industri.
Aplikasi topologi roda Three-wheel pada line follower akan menambah kemampuan
kerja dari line follower tersebut karena bentuk roda Three-wheel yang memiliki kelebihan
untuk mampu bekerja pada bidang datar, miring, maupun bentuk tangga. dengan demikian
lingkup kerja dari line follower pembawa barang tersebut akan semakin luas
Aplikasi Three-wheel pada line follower pembawa barang telah berhasil di
implementasikan, mampu untuk berjalan maju, mundur, dan berhenti secara terkontrol. namun
belum bisa menaiki dan menuruni tangga sambil membawa barang akibat kurangnya torsi dari
yang dipakai.
Kata kunci : barang , line follower, three-star.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
ABSTRACT
Moving goods activity is human oftentimes activity. The moved things are started
from a small goods until a big goods. Sometimes the activity definitely requires tools,
especially when we need to move a big or a heavy thing. One of the tools is Line-follower
Robot. Line-follower application as a goods mover has applied in industrial world.
Topological application of Three-wheel’s wheels on the Line-follower will support its
working ability because the three-wheel’s shape advantages make it able to work on flat field,
inclined plane, or stairs. As a result it will increase the workspace of Goods Carrier Line-
follower.
Three-wheel application on Goods Carrier Line-follower has succesfully implemented,
able to move forward, backward, and stop in controller manner.but cannot yet climb and
descend stairs while carrying goods due to the lack of torque used.
Keyword : goods, line follower, three-star.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
Daftar isi TUGAS AKHIR ...................................................................................................................................... i
FINAL PROJECT .................................................................................................................................. ii
Penerapan three-wheel pada line follower pembawa barang ................................................................. iii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP....................................................................... vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................................................................ vii
INTISARI............................................................................................................................................ viii
ABSTRACT .......................................................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................................................ x
Daftar isi ............................................................................................................................................... xii
Daftar gambar ..................................................................................................................................... xiv
Daftar Tabel ........................................................................................................................................ xvi
BAB I ..................................................................................................................................................... 1
1.1 Latar belakang ..............................................................................................................................1
1.2 Tujuan dan Manfaat ......................................................................................................................1
1.3 Batasan Masalah ...........................................................................................................................2
1.4 Metodologi Penelitian ..................................................................................................................2
BAB II .................................................................................................................................................... 3
2.1. Three-wheel .................................................................................................................................3
2.2. Arduino Mega .............................................................................................................................5
2.2.1. Konfigurasi Pin Pada Arduino Mega 2560 ...............................................................................6
2.3. Sensor inframerah FC-51 .............................................................................................................7
2.3.1. Prinsip Kerja Sensor Inframerah ...............................................................................................8
2.4. Motor DC ....................................................................................................................................9
2.5. Tahapan Menentukan Jenis Motor Yang Dibutuhkan Pada Robot ............................................ 11
2.6. Motor Driver IC L293D ............................................................................................................ 11
2.8. Push button ................................................................................................................................ 14
BAB III ................................................................................................................................................ 15
3.1. Proses Kerja Robot dan Perancangan Roda Three-wheel .......................................................... 15
3.1.1. Menentukan Jarak Roda Dengan Titik Tengah ................................................................... 16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
3.1.2. Menentukan Ukuran Roda.................................................................................................. 16
3.1.3. Menentukan Panjang Maksimal Batang Penghubung Roda ............................................... 16
3.2. Perancangan mekanik ................................................................................................................ 17
3.2.1. Penentuan jenis motor ....................................................................................................... 21
3.2.1.1. Perhitungan Berat Pada Body Robot ............................................................................... 21
3.2.1.2. Perhitungan Berat Pada Roda Three-Wheel .................................................................... 21
3.2.1.3. perhitungan berat pada keranjang beban ....................................................................... 22
3.2.1.4. Perhitungan Minimum Torsi ............................................................................................ 23
3.3. Perancangan Perangkat Keras ............................................................................................... 24
3.3.1. Pengaturan Kecepatan Motor ............................................................................................ 25
3.3.2. Konfigurasi motor driver L293D .......................................................................................... 25
3.3.3. Kofigurasi Pada Sensor Infrared FC-51 ............................................................................... 26
3.3.4. Rangkaian push button ....................................................................................................... 27
3.3.5. Wiring Pada Robot .............................................................................................................. 27
3.4 Perancangan Perangkat Lunak .................................................................................................... 28
BAB IV ................................................................................................................................................ 31
4.1. Perubahan Perancangan ............................................................................................................. 31
4.1.1. Jenis Motor Dc .................................................................................................................... 31
4.1.2. Penggunaan Relay Sebagai Pengatur Arah Putaran Motor ................................................. 31
4.1.3. Perubahan Bentuk Gear ..................................................................................................... 33
4.2. Implementasi Pembuatan Alat ................................................................................................... 33
4.3. Analisa Keberhasilan Alat ......................................................................................................... 35
4.3.1. Analisis Power Elektrik dan Mekanik .................................................................................. 35
4.4. Hasil Pengamatan Data Sub Sistem ........................................................................................... 38
4.4.1. Hasil Pengamatan Kecepatan Motor .................................................................................. 38
4.4.2.1. Hasil Pengamatan Pada Motor A ..................................................................................... 38
4.4.2.2. Hasil Pengamatan Pada Motor B ..................................................................................... 39
4.4.3. Hasil Pengamatan Pada Sensor Infrared ............................................................................. 41
4.4.4. Hasil Pengamatan Gaya Tarik Pada Robot .......................................................................... 41
4.5. Pembahasan Perangkat Lunak ................................................................................................... 43
BAB V ................................................................................................................................................. 46
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................................... 47
LAMPIRAN ......................................................................................................................................... 48
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Daftar gambar
Gambar 2.1. bentuk roda three-wheel ..................................................................................................... 3
Gambar 2.2. rumus perhitungan roda dengan titik tengah [4] ................................................................. 3
Gambar 2.3.bentuk ukuran roda berdasarkan nilai jari-jari beserta rumus [4] ........................................ 4
Gambar 2.4. rumus dan bentuk ukuran panjang batang penghubung roda [4] ........................................ 4
Gambar 2.5. arduino mega ..................................................................................................................... 5
Gambar 2.6. sensor infra merah FC-51................................................................................................... 7
Gambar 2.7. konfigurasi pin sensor FC-51 [7] ....................................................................................... 8
Gambar 2.8.Prinsip kerja sensor infra merah .......................................................................................... 8
Gambar 2 .9. rangkaian sensor infrared .................................................................................................. 8
Gambar 2.10. Prinsip kerja motor DC .................................................................................................... 9
Gambar 2.11. bentuk dan rumus menemukan tegangan keluaran [10] ................................................. 10
Gambar 2.12. pengaruh duty cycle terhadap bentuk gelombang [10] ................................................... 10
Gambar 2.13. IC L293D ....................................................................................................................... 11
Gambar 2.14. konfigurasi pin IC L293D [8] ........................................................................................ 12
Gambar 2.15. baris dan kolom pada LCD 16x2 ................................................................................... 13
Gambar 2.16. konfigurasi pin LCD 16x2 ............................................................................................. 13
Gambar 2.17. kondisi pada push button ............................................................................................... 14
Gambar 3.1. Bentuk lintasan ................................................................................................................ 15
Gambar 3.2 ukuran final perancangan .................................................................................................. 17
Gambar 3.3. bentuk body robot tampak atas ......................................................................................... 17
Gambar 3.4. bentuk body robot tampak bawah .................................................................................... 18
Gambar 3.5 Struktur roda three-wheel ................................................................................................. 18
Gambar 3.6. Struktur gear roda three-wheel ......................................................................................... 19
Gambar 3.7 Bentuk gear untuk motor DC ............................................................................................ 19
Gambar 3.8 Bentuk gear untuk roda penggerak dan penghubung antar gear ........................................ 19
Gambar 3.9 ukuran gear ....................................................................................................................... 20
Gambar 3.10. bentuk robot ................................................................................................................... 20
Gambar 3.11. posisi IR sensor .............................................................................................................. 20
Gambar 3.12 motor DC merek OEM ................................................................................................... 24
Gambar 3.14. Konfigurasi Sensor Infrared FC-51 .............................................................................. 26
Gambar 3 15. kelompok sensor ............................................................................................................ 26
Gambar 3.16. skematik Push button ..................................................................................................... 27
Gambar 3.17. skematik LCD 16x2 ....................................................................................................... 27
Gambar 3.18. skematik rangkaian motor driver ................................................................................... 28
Gambar 3.19 aliran kerja robot ............................................................................................................. 29
Gambar 3.20 flowchart program pada mikrokontroler ......................................................................... 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 4.1. Skematik motor driver perancangan ................................................................................ 32
Gambar 4.2. Skematik relay sebagai pengontrol motor ........................................................................ 32
Gambar 4.3. arah putaran CW .............................................................................................................. 32
Gambar 4.4. arah putaran CCW ........................................................................................................... 33
Gambar 4.5. perubahan bentuk gear ..................................................................................................... 33
Gambar 4.7. komponen dalam robot .................................................................................................... 34
Gambar 4.8. bentuk robot tampak depan .............................................................................................. 34
Gambar 4.9. bentuk robot tampak belakang ......................................................................................... 34
Gambar 4.10. bentuk robot tampak samping ........................................................................................ 35
Gambar 4. 11. Rumus gaya pada bidang miring ................................................................................... 37
Gambar 4. 12. Rumus torsi pada roda .................................................................................................. 38
Gambar 4. 13. Proses robot dalam menaiki tangga ............................................................................... 42
Gambar 4. 14. Proses robot dalam menuruni tangga ............................................................................ 42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Daftar Tabel
Tabel 2.2 pengaruh duty cycle terhadap tegangan output ..................................................................... 10
Tabel 2.3. fungsi setiap pin IC L293D.................................................................................................. 12
Tabel 2.4. konfigurasi pin LCD 16x2 ................................................................................................... 13
Tabel 2.5. operasi dasar LCD 16 x 2 .................................................................................................... 14
Tabel 2.6. konfigurasi setting LCD 16 x 2............................................................................................ 14
Tabel 3.1. ukuran final perancangan ..................................................................................................... 16
Tabel 3.2 Tabel spesifikasi motor merek OEM seri JGY-370 .............................................................. 24
Tabel 3 3. pengaturan duty cycle .......................................................................................................... 25
Tabel 3 4. pengaturan arah putaran....................................................................................................... 25
Tabel 3.5. logika sensor ........................................................................................................................ 26
Tabel 3.6. fungsi push button ............................................................................................................... 27
Tabel 3.7. wiring pada robot ................................................................................................................. 28
Tabel 4.1. spesifikasi motor Zheng seri ZGB37FD .............................................................................. 31
Tabel 4.2. bagian robot ......................................................................................................................... 33
Tabel 4.3. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor A ........................................................ 38
Tabel 4.4. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor A ..................................................... 38
Tabel 4.5. kondisi PWM 90% pada motor A ........................................................................................ 39
Tabel 4.6. kondisi PWM 50% pada motor A ........................................................................................ 39
Tabel 4.7. perbandingan kecepatan RPM pada motor A....................................................................... 39
Tabel 4.8. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor B ........................................................ 39
Tabel 4.9. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor B ..................................................... 40
Tabel 4.10. kondisi PWM 90% pada motor B ...................................................................................... 40
Tabel 4.11. kondisi PWM 50% pada motor B ...................................................................................... 40
Tabel 4.12. perbandingan kecepatan RPM pada motor B ..................................................................... 40
Tabel 4.13. data kelompok sensor maju ............................................................................................... 41
Tabel 4.14. data kelompok sensor mundur ........................................................................................... 41
Tabel 4 15. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses naik ........................................................... 42
Tabel 4 16. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses turun ......................................................... 42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Perkembangan teknologi saat ini telah membuat kualitas hidup manusia semakin baik.
Saat ini perkembangan dunia teknologi semakin bertumbuh dan berkembang setiap tahunnya.
Hasilnya dapat dilihat dari semakin banyak produk-produk teknologi yang bekerja secara
otomatis untuk membantu pekerjaan manusia, seperti adanya mesin pembuat kopi otomatis,
mesin cuci otomatis, bahkan yang terbaru telah hadir dapur otomatis yang mampu memasak
berbagai jenis makanan dangan baik. Perkembangann teknologi dalam hal otomatisasi ini
telah memberikan suatu inspirasi untuk membuat alat yang mampu membantu pekerjaan
manusia dalam hal membawa barang dengan memanfaatkan bentuk roda Three-wheel. Roda
Three-wheel sendiri memiliki bentuk khusus sehingga memiliki kelebihan untuk mampu
menaiki tangga
Alat pembawa barang yang menggunakan roda three-wheel sebenarnya telah banyak
digunakan pada trolly. Namun ada pula yang mengaplikasikan three-wheel tersebut pada kursi
roda untuk penyandang difabel seperti yang dirancang oleh Lin Zhang dan XI Feihong[6].
Namun belum ada perancang yang secara khusus membuat otomasi dengan memanfaatkan
roda three-wheel tersebut.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini adalah membuat line follower pembawa
barang dengan memanfaatkan roda three-wheel sehingga mampu membawa barang
melewati tangga.
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Membantu mempermudah pekerjaan manusia bahkan industri dalam hal membawa
barang melewati tangga sehingga mampu menghemat tenaga, waktu dan biaya.
2. Sebagai media pembelajaran mengenai Three-wheel dan perancangannya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
1.3 Batasan Masalah
1. Mikrokontroler Arduino mega sebagai pusat pengendali dan Empat motor DC akan
bergerak sesuai perintah mikrokontroler.
2. Body robot memiliki panjang 70cm, lebar 30cm, dan tinggi 15cm.
3. Robot memiliki base sebagai lokasi start dan 1 lokasi tujuan. Lintasan merupakan jalur
bolak-balik atau disebut Two-direction sehingga tujuan berada pada line yang sama
dan tidak bercabang
4. Beban maksimal yang mampu diangkut ialah sebesar 1 Kg.
5. Lintasan menggunakan tangga kampus 3 Universitas Sanata Dharma dengan tinggi per
anak tangga 15cm dan panjang 28cm.
6. Penampil LCD akan digunakan sebagai interface dan push button sebagai pemberi
input.
1.4 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Studi pustaka dan pengumpulan dokumen pendukung mengenai perancangan roda
Three-wheel, pemrograman arduino, dan sensor photodioda.
2. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini diperlukan untuk menemukan
model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan
permasalahan dan kebutuhan.
3. Merancang serta menguji sistem hardware dan software secara keseluruhan
4. Proses pengambilan data, teknik pengambilan data dilakukan dengan melakukan
variasi pemberian beban dan melihat kinerja line follower.
5. Analisa dan menyimpulkan hasil percobaan. Analisa dan menyimpulkan hasil
percobaan dapat dilakukan dengan memperhatikan seberapa besar error yang terjadi,
waktu yang dibutuhkan robot menyelesaikan tugas terhadap pemberian variasi beban,
dan mengamati kemampuan robot dalam menaiki dan menuruni tangga.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Three-wheel
Roda three-wheel merupakan gabungan dari 3 buah roda yang membentuk topologi
star seperti yang terlihat pada gambar 2.1. roda tersebut memiliki kelebihan khusus yaitu
mampu melewati lintasan yang tidak rata bahkan lintasan yang memiliki ketinggian yang
berbeda seperti pada tangga.penerapan bentuk roda Three-wheel telah banyak digunakan pada
troli pembawa barang dan kursi roda bagi penyandang disabilitas.
Gambar 2.1. bentuk roda three-wheel
Rumus perhitungan untuk menentukan jarak roda dengan titik tengah ditunjukkan pada
gambar 2.2.
Gambar 2.2. rumus perhitungan roda dengan titik tengah [4]
Rumus menentukan ukuran roda ditunjukkan pada gambar 2.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
Gambar 2.3.bentuk ukuran roda berdasarkan nilai jari-jari beserta rumus [4]
Rumus menentukan panjang maksimal batang penghubung roda ditunjukkan pada
gambar 2.4.
Gambar 2.4. rumus dan bentuk ukuran panjang batang penghubung roda [4]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
2.2. Arduino Mega
Arduino mega adalah piranti mikrokontroler menggunakan ATmega1280 yang bersifat
open source. Mikrokontroler ini memiliki 54 digital input dan output yang terdiri dari 54 pin
output dengan 15 pin output PWM(Pulse Width Modulation), 16 pin analog input dan 4 pin
untuk UART. Arduino mega telah dilengkapi dengan 16MHz osilator Kristal sebagai
pembangkit clock , koneksi USB , power jack ICSP header dan tombol reset.
Gambar 2.5. arduino mega
Spesifikasi :
Mikrokontroler : ATmega1280
Tegangan operasi : 5V
Tegangan input (direkomendasikan) : 7-12 V
Tegangan input (batas) : 6-20 V
Digital I/O pin : 54 pin (15 PWM output)
Analog input pin : 16
Arus DC per I/O pin : 40 mA
Arus DC untuk 3,3 V : 50 mA
Flash memory : 128 KB used by bootloader
SRAM : 8 KB
EEPROM : 4 KB
Kecepatan CLOCK : 16 MHz
Pemrograman arduino mega 2560 dilakukan dengan menggunakan arduino software (IDE)
yang canggih. IDE (integrated Development Environtment) adalah software yang berperan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
dalam penulisan program dan proses compile menjadi kode biner serta dalam proses upload
program kedalam arduino
Ada dua kondisi yang perlu dikenali dalam sistem kerja mikrokontroler arduino yaitu :
a. Kondisi logika HIGH
Kondisi logika HIGH adalah kondisi dimana mikrokontroler arduino memberi atau
membaca tegangan yang berkisar antara 3V sampai dengan 5V. tegangan tersebut
akan didefenisikan oleh mikrokontroler sebagai nilai logika 1 atau disebut logika
HIGH.
b. Kondisi logika LOW
Kondisi logika LOW adalah kondisi dimana mikrokontroler arduino memberi atau
membaca tegangan yang berkisar antara 0V sampai kurang dari 3V. tegangan
tersebut akan didefenisikan oleh mikrokontroler sebagai nilai logika 0 atau disebut
logika LOW.
2.2.1. Konfigurasi Pin Pada Arduino Mega 2560
Berdasarkan Gambar 2.4 konfigurasi pada pin arduino mega 2560 adalah sebagai
berikut :
a. IOREF, pin ini pada papan arduino berfungsi untuk memberikan referensi
tegangan yang beroperasi pada mikrokontroler.
b. RESET, pin ini berfungsi untuk menghidupkan ulang arduino.
c. 5V, sebuah pin yang mengeluarkan tegangan 5V.
d. 3.3 V, sebuah pin yang menghasilkan tegangan 3.3V.
e. GND, pin Ground.
f. Vin, input tegangan untuk mikrokontroler ketika menggunakan sumber daya
eksternal.
g. A0 – A15, pin input sinyal analog.
h. 22-53, pin input/output digital.
i. AREF, referensi tegangan untuk input . digunakan dengan fungsi analog
reference.
j. 2-13, pin PWM.
k. 0 ,1 , dan 14-21 , pin untuk komunikasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2.3. Sensor inframerah FC-51
Gambar 2.6. sensor infra merah FC-51
Sensor inframerah seri FC-51 merupakan modul IR (InfraRed) yang sudah dilengkapi
denagn komponen pendukung seperti potensiometer dan IC LM393.
Fitur :
Rangkaian berbasis LM393
Papan potensiometer untuk menentukan jarak pendeteksian
Papan indikator LED daya
LED indikator pendeteksian
Lubang pemasangan 3 mm untuk pemasangan sensor
Header male untuk pemasangan yang mudah
Akurasi yang baik dengan pemancar infra merah
Spesifikasi teknis
Nomer model : FC-51
Tegangan operasi : 3V – 6V
Rentan deteksi : 2cm – 30cm (menggunakan potensiometer)
Ukuran PCB : 3.1 cm (P) x 1,4 cm (L)
Dimensi keseluruhan : 4.5 cm (P) x 1.4 cm (L) x 0.7 cm (T)
Tingkat output : LOW saat rintangan terdeteksi, dan HIGH saat rintangan tidak
terdeteksi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 2.7. konfigurasi pin sensor FC-51 [7]
2.3.1. Prinsip Kerja Sensor Inframerah
Gambar 2.8.Prinsip kerja sensor infra merah
Pemancar IR akan mengirimkan sinyal infra merah, dengan adanya permukaan
pemantul, sinyal infra merah akan memantul ke berbagai arah. Ketika sinyal yang terpantul
tersebut mengenai penerima IR, sinyal tersebut akan diolah pada IC LM393 yang kemudian
akan memberikan nilai logika LOW pada pin OUT . ketika sinyal tidak diterima oleh
penerima IR maka pin OUT akan bernilai logika HIGH. pada permukaan berwarna cerah
terutama putih, sinyal IR akan sangat mudah terpantul. Sedangkan untuk permukaan gelap
terutama hitam maka sinyal akan sulit terpantul, hal tersebut terjadi karena warna gelap
cenderung menyerap energi termasuk energi yang berasal dari cahaya infra merah.
Gambar 2 .9. rangkaian sensor infrared
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
2.4. Motor DC
Motor DC atau motor arus searah merupakan alat yang berfungsi merubah energi
listrik menjadi energi gerak. Terdapat dua bagian utama pada pada setiap motor listrik
termasuk motor DC yaitu rotor dan stator. Rotor ialah bagian yang berputar yang terdiri dari
kumparan kawat, sedangkan stator ialah bagian yang tidak bergerak atau disebut statis. bagian
tersebut ialah rangka dan medah magnet. Ketika arus listrik diberikan ke kumparan ,
kumparan yang bersifat utara akan menghadap kutub magnet selatan dan kumparan yang
bersifat selatan akan menghadap ke kutub magnet utara. Pada momen ini akan terjadi tarik-
menarik sehingga pergerakan akan terhenti. Arus yang mengalir pada kumparan kemudian
dibalik sehingga kutub utara kumparan akan menjadi selatan dan kutub selatan kumparan
akan menjadi utara. Pada momen ini akan terjadi tolak-menolak sehingga kumparan akan
bergerak. Kemudian arus pada kumparan dibalik kembali sehingga terjadi reaksi tolak-
menolak lagi, siklus inilah yang menyebabkan motor DC dapat terus bergerak. Gambar 2.10.
Akan menggambarkan ilustrasi dari pergerakan motor DC tersebut.
Gambar 2.10. Prinsip kerja motor DC
Kecepatan dari motor DC tentunya perlu diatur, pada pembuatan tugas akhir ini kecepatan
motor DC diatur menggunakan Variasi perubahan duty cycle . pemberian perubahan tersebut
nantinya akan diperoleh dari output PWM dari arduino. Gambar 2.11. akan menunjukkan
rumus dari penentuan lebar pulsa. Dan gambar 2.12. akan menunjukkan pengaruh duty cycle
terhadap bentuk gelombang.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.11. bentuk dan rumus menemukan tegangan keluaran [10]
Gambar 2.12. pengaruh duty cycle terhadap bentuk gelombang [10]
Tabel 2.1 pengaruh duty cycle terhadap tegangan output
Vi
Duty
cycle Vo
5 V 0 % 0 V
5 V 20 % 1 V
5 V 40 % 2 V
5 V 60 % 3 V
5 V 80 % 4 V
5 V 100 % 5 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Dari tabel 2.1 dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar duty cycle maka
semakin besar tegangan keluaran yang diperoleh.
2.5. Tahapan Menentukan Jenis Motor Yang Dibutuhkan Pada Robot
Ada beberapa tahapan yang perlu dilaksanakan dalam menentukan jenis motor yang
diperlukan, beberapa tahapan tersebebut ialah :
Tahap pertama, menentukan bahan yang digunakan serta dimensi robot.
Tahap kedua, mencari beban total bodi robot dengan rumus :
volume x massa jenis bahan .
Tahap ketiga, menentukan beban total seperti beban komponen atau pun beban lain.
Tahap keempat, menhitung total beban.
Tahap kelima, mencari gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan robot. Dengan
rumus: massa x grafitasi x koefisen gesek.
Tahap keenam, mencari torsi yang dibutuhkan dengan rumus:
Gaya dikali jari-jari roda.
Tahap ketujuh, melihat data sheet motor lalu memilih dengan memperhatikan torsi
minimum yang dibutuhkan.
2.6. Motor Driver IC L293D
Motor driver IC L293D merupakan IC (intergrated circuit) yang berisi rangkaian
transistor yang didesain sedemikian rupa sehingga mampu mengendalikan arah putaran pada
motor DC. IC L293D didesain khusus untuk mampu bertindak sebagai pengontrol arah
putaran dan kecepatan pada motor DC.
Gambar 2.13. IC L293D
Fitur :
tegangan operasi 4.5 V – 36 V
Proteksi ESD internal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Arus keluaran 600mA untuk setiap channel
Keluaran arus tertinggi 1.2A untuk setiap channel
Gambar 2.14. konfigurasi pin IC L293D [8]
Tabel 2.2. fungsi setiap pin IC L293D nama pin nomer kaki Tipe Deskripsi
1,2EN 1 I meng-ENABLEkan channel 1 dan 2
(ketika input aktif tinggi)
1A-4A 2, 7, 10, 15 I input driver
1Y-4Y 3, 6, 11, 14 O output driver
3,4EN 9 I meng-ENABLEkan channel 3 dan 4
(ketika input aktif tinggi)
GROUND 4, 5, 12, 13 -
VCC1 16 - suplai 5V untuk IC
VCC2 8 - suplai untuk motor (4.5-36V)
2.7. LCD (Liquid Crystal Display)
Terdapat 2 jenis LCD yang perlu diketahui, yang pertama LCD karakter dan LCD
grafik. LCD karakter hanya mampu menampilkan karakter sedangkan LCD grafik
penampilannya tak terbatas termasuk manamilkan gambar.jenis LCD yang akan digunakan
pada pembuatan tugas akhir ini ialah LCD karakter 16x2 yang artinya hanya bisa
menampilkan karakter dan memiliki 16 kolom dan 2 baris seperti yang ditampilkan pada
gambar 2.14.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Gambar 2.15. baris dan kolom pada LCD 16x2
Untuk mendapatkan hasil tampilan yang baik dan benar pada LCD dibutuhkan koneksi pin
yang benar. Tabel 2.3.dan gambar 2.15. akan menunjukkan konfigurasi pin pada LCD 16x2
Gambar 2.16. konfigurasi pin LCD 16x2
Tabel 2.3. konfigurasi pin LCD 16x2 nomor pin nama pin Keterangan
1 VSS Ground
2 VDD 5V
3 Vo Kontras
4 RS Register select
5 RW read/write
6 E Enable
7 D0 data 0
8 D1 data 1
9 D2 data 2
10 D3 data 3
11 D4 data 4
12 D5 data 5
13 D6 data 6
14 D7 data 7
15 - -
16 - -
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Operasi dasar pada LCD 16 x 2 ada 4 yaitu instruksi membaca data , instruksi menulis data,
intruksi membaca status sibuk dan instruksi mengakses proses internal. Tabel 2.4. akan
menunjukkan pemilihan setting operasi dasar tersebut.
Tabel 2.4. operasi dasar LCD 16 x 2 RS R/W OPERASI
0 0 input instruksi ke LCD
0 1 membaca status flag(D7) dan alamat
counter (D0-D6)
1 0 menulis data
1 1 membaca data
Tabel 2.5. konfigurasi setting LCD 16 x 2
Pin nilai
logika Keterangan
RS 0 Inisialisasi
1 Data
R/W 0 Write
1 Read
E 0 pintu data terbuka (enable)
1 pintu data tertutup (disable)
2.8. Push button
Merupakan perangkat sakelar sederhana yang berfungsi untuk memutus atau
menyambung aliran listrik. Ada dua kondisi yang perlu dikenali yaitu terhubung dan tidak
terhubung . kondisi terhubung akan terjadi bila push button ditekan, akibatnya akan ada aliran
listrik yang mengalir melalui push button tersebut. Sedangkan kondisi tidak terhubung terjadi
apabila push button tidak ditekan, akibatnya tidak akan ada aliran listrik yang mengalir.
gambar 2.16. akan menunjukkan kondisi dimana push button terhubung dan tidak terhubung.
(tidak terhubung) (terhubung)
Gambar 2.17. kondisi pada push button
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
BAB III
PERANCANGAN PENELITIAN
Dalam bab III ini akan dibahas mengenai perancangan perangkat keras dan
perancangan perangkat lunak . Pembahasan meliputi :
a. Proses kerja robot dan perancangan roda Three-wheel
b. Perancagan mekanik
c. Perancangan perangkat keras (hardware)
d. Perancangan perangkat lunak (software)
3.1. Proses Kerja Robot dan Perancangan Roda Three-wheel
Robot bekerja mampu menaiki dan menuruni tangga dengan memanfaatkan bentuk
roda Three-wheel. Robot akan berjalan sesuai dengan jalur yang dibuat lurus menaiki dan
menuruni tangga sehingga robot memiliki 1 home base dan 1 tujuan seperti pada gambar 3.1 .
Perancangan dibuat untuk menentukan standar ukuran roda yang diperlukan
berdasarkan tinggi dan lebar anak tangga. pada perancangan ini menggunakan anak tangga
kampus 3 Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang memiliki tinggi 15 cm dan panjang 28
cm per anak tangga
Mikrokontroler arduino mega akan membaca kondisi push button. Ketika salah satu
push button diaktifkan maka mikrokontroler arduino akan membaca sensor Infrared
kemudian akan memberikan perintah ke motor driver yang akan menggerakkan motor DC
untuk bergerak maju atau mundur. Gambar 3.2. akan menunjukkan aliran kerja pada
mikrokontroler.
Gambar 3.1. Bentuk lintasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
3.1.1. Menentukan Jarak Roda Dengan Titik Tengah
√
3.1.2. Menentukan Ukuran Roda
r max √
r max
2*r max cm
√
( √ ) ( √ )
cm
3.1.3. Menentukan Panjang Maksimal Batang Penghubung Roda
√
√
Tabel 3.1. ukuran final perancangan
Nama ukuran Ukuran sesuai perhitungan
(cm)
Ukuran yang akan dibuat
(cm)
diameter roda 17 – 45 17
jarak roda dengan titik
tengah 18 18
panjang maksimal batang
penghubung roda 19,5 3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Gambar 3.2 ukuran final perancangan
3.2. Perancangan mekanik
Perancangan dibuat untuk menentukan jenis motor yang akan digunakan serta
mendesain ukuran robot. bahan dasar setiap komponen yaitu akrilik putih setebal 3 mm dan
untuk roda mengunakan akrilik bening setebal 5mm.
Gambar 3.3. bentuk body robot tampak atas
Body robot dirancang berbentuk balok dengan panjang 70cm , lebar 30 cm, dan tinggi
15cm . pada bagian tengah robot diberi lubang berbentuk persegi panjang dengan panjang
17 cm
3 cm
20 cm
18 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
20cm, lebar 26 cm, dan tinggi 15 cm yang akan berfungsi sebagai tempat penyimpanan
barang . LCD 16x2 dan push button akan berfungsi sebagai interface yang menghubungkan
pengguna dengan robot .
Gambar 3.4. bentuk body robot tampak bawah
Pada bagian bawah body terdapat dua kelompok sensor Infrared . sensor tersebut
nantinya akan bekerja secara bergantian untuk menuntun ketika robot maju ataupun mundur .
Struktur roda three-wheel terbuat dari bahan akrilik dengan ketebalan 3 mm untuk
batang penghubung roda dan 5 mm untuk roda three-wheel. Struktur tersebut ditunjukkan
pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Struktur roda three-wheel
Sistem penggerak padsa roda three-wheel menggunakan 3 buah gear seperti yang
ditunjukkan pada gambar 3.6. gear tersebut akan menghubungkan gerakan pada motor DC
dengan roda agar robot dapat bergerak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 3.6. Struktur gear roda three-wheel
Gambar 3.7 merupakan bentuk gear yang digunakan sebagai penggerak dari motor DC
ke gear penggerak roda. Bentuk gear tersebut memiliki bentuk yang sedikit berbeda pada
lubang tengahnya yang berbentuk huruf D. bentuk tersebut menyesuaikan bentuk shaft motor
DC itu sendiri yang berbentuk huruf D.
Gambar 3.7 Bentuk gear untuk motor DC
Gambar 3.8 menunjukkan bentuk gear yang akan digunakan sebagai penghubung gear
motor DC dengan gear penggerak pada roda. Bentuk gear penggerak roda dan gear
penghubung memiliki bentuk yang sama.
Gambar 3.8 Bentuk gear untuk roda penggerak dan penghubung antar gear
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gambar 3.9 menunjukkan rancangan ukuran gear pada sistem roda three-wheel.
Ukuran gear yang dirancang memiliki diameter 9 cm dan jari-jari 4.5 cm. gear terbuat dari
bahan akrilik dengan ketebalan 3 mm.
Gambar 3.9 ukuran gear
Gambar 3.10. bentuk robot
Lebar jalur yang akan digunakan ialah 5 cm dan jarak antara sensor ialah 4 cm.
gamabar 3.11. menunjukkan perancangan posisi dari sensor dengan lebar jalur.
Gambar 3.11. posisi IR sensor
Depan
belakang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
3.2.1. Penentuan jenis motor
Menentukan jenis motor dilakukan agar pemilihan motor sesuai dengan kebutuhan.
Adapun tahapan yang dilakukan ialah menghitung total beban , mencari gaya yang
dibutuhkan, lalu kemudian menghitung torsi . pemilihan aki sebagai sumber tegangan
dilakukan karena aki memiliki kapasitas yang besar dan daya tahan yang lama saat digunakan.
3.2.1.1. Perhitungan Berat Pada Body Robot
Berdasarkan Gambar 3.3 maka rumus untuk menentukan berat pada body robot adalah
sebagai berikut :
Panjang = P
Lebar = L
Tinggi = T
Tebal = le
Jumlah sisi yang sama setiap sisi = Sm
P = 70cm
L = 30cm
T = 15cm
le = 0,3 cm
Sm = 2
Berat body robot = [(P x T x le x Sm) + (P x L x le x Sm) + (T x L x le x Sm)] x massa
jenis akrilik
= [(70 x 15 x 0,3 x 2) + (70 x 30 x 0,3 x 2) + (15 x 30 x 0,3 x 2)] 1,18
gr/
= (630 + 1260 + 270) x 1.18
= 2,548 kg
3.2.1.2. Perhitungan Berat Pada Roda Three-Wheel
Berdasarkan Gambar 3.5 maka rumus untuk menentukan berat pada roda Three-wheel
adalah sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Diameter roda = D
Jari-jari roda = r
Tebal = le
Tebal roda = tr
Panjang batang penghubung dari titik tengah = P
Lebar batang penghubung = L
Banyak roda = Br
Banyak batang penghubung = Bp
D = 17cm
r = 8,5 cm
le = 0,3 cm
tr =0,5 cm
P = 20,34 cm
L = 3 cm
Br = 12 buah
Bp = 12
Total berat three-wheel =
=
= 1,866 kg
3.2.1.3. perhitungan berat pada keranjang beban
Berdasarkan Gambar 3.4 maka rumus untuk menentukan berat pada keranjang beban
adalah sebagai berikut :
Panjang keranjang = P
Tinggi keranjang = T
Lebar keranjang = Lk
Tebal = t
Jumlah sisi sama = Sm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
P = 20 cm
T = 15 cm
Lk = 26 cm
t = 0.3 cm
Sm = 2
Berat keranjang beban =
=
= 0,488 kg
Total massa = total berat three-wheel + berat body + berat aki + berat keranjang beban +
maksimum beban
= 1,866 kg + 2,548 kg + 1,5 kg + 0,488 kg + 1kg
= 7,4 kg
3.2.1.4. Perhitungan Minimum Torsi
Koefisien gesek permukaan beroda = µ
Massa = m
Ketetapan gravitasi = g
Jari-jari roda = r
µ = 0.002
m = 7,4 kg
g = 10m/
r = 8,5 cm
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Dari perhitungan tersebut diperoleh torsi minimal yaitu 125,8 gr cm. robot memiliki 4
motor penggerak sehingga hasil perhitungan tersebut masih perlu di bagi 4, sehingga :
Torsi = 125,8/4 = 31,45 gr cm
Dari hasil tersebut artinya setiap motor harus memiliki torsi minimal sebesar 31,45 gr cm .
pada perancangan ini motor penggerak yang akan digunakan ialah motor merek OEM dengan
seri JGY-370. Motor ini dipilih karena memiliki torsi yang besar dengan RPM yang kecil.
Spesifikasi dari motor DC tersebut dapat dilihat pada tabel 3.2 .
Gambar 3.12 motor DC merek OEM
Tabel 3.2 Tabel spesifikasi motor merek OEM seri JGY-370
operating
Voltage
(VDC)
maximum efficiency
current
(mA)
speed
(RPM)
torque
(g cm)
12 90 120 600
3.3. Perancangan Perangkat Keras
Ada beberapa bagian yang perlu dirancang pada bagian perangkat keras , yaitu :
a. Pengaturan kecepatan motor DC
b. Konfigurasi motor driver L293D
c. Konfigurasi sensor Infrared FC-51
d. Rangkaian push button
e. Wiring pada robot
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
3.3.1. Pengaturan Kecepatan Motor
Pengaturan kecepatan motor dilakukan menggunakan perubaha
n duty cycle pada gelombang kotak yang dihasilkan oleh output PWM arduino mega.
Perubahan dan variasi pada duty cycle akan mempengaruhi lebar pulsa. Pengaturan duty cycle
tersebut dapat dilihat pada tabel 3.3 berikut
Tabel 3 3. pengaturan duty cycle output PWM arduino (V) kondisi yang diinginkan duty cycle
4,5 full speed 90%
2,5 correction speed 50%
3.3.2. Konfigurasi motor driver L293D
IC L293D mampu mengontrol 2 buah motor DC sehingga pada pembuatan tugas akhir
ini hanya diperlukan 1 buah IC. pin 16 dihubungkan ke input tegangan 5 V dan pin enable
agar motor driver selalu dalam kondisi enable. Pin 8 dihubungkan ke sumber tegangan 12 V
yang akan men-supply tegangan untuk motor DC. Pin 1, 7, 10, dan 15 dihubung dengan pin 6
dan 7 arduino yang akan menjadi input perintah arah putaran motor. Pin 3, 6, 11, dan 14
merupakan pin output yang terhubung dengan motor DC.
Tabel 3 4. pengaturan arah putaran
Nilai logika pin
input keterangan
pin 6 pin 7
0 0 No rotation
0 1 Clock wise rotation
1 0 Counter clock
rotation
1 1 No rotation
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
3.3.3. Kofigurasi Pada Sensor Infrared FC-51
Gambar 3.13. Konfigurasi Sensor Infrared FC-51
Jumlah sensor yang digunakan ada 3 dengan fungsi tersendiri masing-masing. Sensor
tengah akan mendeteksi jalur dan akan bekerja pada proses gerak robot maju ataupun mundur,
sedangkan sensor kiri akan berfungsi mengecek gerak robot yang miring kekiri dan sensor
kanan akan mendeteksi gerak robot yang miring kekanan. Sensor kiri dan kanan akan bekerja
sebagai pengoreksi sehingga robot tetap melaju pada jalur yang sudah ditentukan. Tabel 3.5.
akan memperlihatkan logika pergerakan robot.
Tabel 3.5. logika sensor kindisi logika sensor
Keterangan kiri Tengah kanan
0 0 0 tidak bergerak
0 1 0 Maju
1 1 0 koreksi belok kekiri
0 1 1 koreksi miring kekanan
1 1 1 sampai ke tujuan
Gambar 3 14. kelompok sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Sensor dibagi menjadi 2 kelompok yaitu sensor maju dan sensor mundur. Kelompok
sensos maju akan bekerja disaat robot bergerak maju menaiki tangga sedangkan kelompok
sensor mundur akan bekerja saat robot bergerak mundur menuruni tangga
3.3.4. Rangkaian push button
Push button yang digunakan akan berfungsi sebagai input perintah yang kemudian
akan direspon oleh mikrokontroler . ada 3 push button yang digunakan pada robot dengan
fungsi masing–masing seperti yang tertera pada tabel 3.6. ketika push button ditekan, pin pada
mikro kontroler akan menerima tegangan sebesar 5 V yang kemudian akan dibaca oleh
mikrokontroler sebagai logika HIGH. Push button maju dan mundur akan dihubungkan
dengan pin digital input arduino sedangkan push button stop akan dihubungkan ke pin reset
eksternal arduino
Tabel 3.6. fungsi push button nama push button Fungsi
PB maju memberikan logika LOW yang akan dikenalkan sebagai perintah maju
PB mundur meberikan logika LOW yang akan dikenal sebagai perintah mundur
PB Stop menghentikan proses kerja robot tanpa memutus aliran listrik
Gambar 3.15. skematik Push button
3.3.5. Wiring Pada Robot
Wiring pada robot dibuat untuk menentukan sambungan setiap komponen pada robot .
tabel 3.7. menunjukkan sambungan setiap komponen dengan pin pada mikrokontroler.
Gambar 3.16. skematik LCD 16x2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 3.17. skematik rangkaian motor driver
Tabel 3.7. wiring pada robot
Pin ardiono Keterangan
Reset PB stop
5V supply tegangan 5 V motor driver,
sensor Infrared , VSS, dan LEDA
GND GND semua komponen
31 PB maju
33 PB mundur
5 D4
4 D5
3 D6
2 D7
42, 44, 46 kelompok sensor mundur
48,50,52 kelompok sensor maju
PWM 8 -9 motor driver kiri
PWM 6-7 motor driver kanan
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak dibuat untuk menentukan proses kerja dan menentukan
rancangan pemrograman yang akan dimasukkan ke mikrokontroler. Gambar 3.19. akan
memperlihatkan aliran kerja utama pada robot .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 3.18 aliran kerja robot
Ketika robot dijalankan. Maka mikrokontroler akan mendeteksi keadaan push button.
Ketika salah satu push button diaktifkan, maka mikrokontroler akan membaca sensor yang
kemudian akan bergerak sesuai jalur yang telah dibuat. Gambar 3.20 akan memperlihtakan
flowchart program pada mikrokontroler arduino
Gambar 3.19 flowchart program pada mikrokontroler
Ketika robot diaktifkan, mikrokontroler akan membaca kondisi push button. Ketika salah
satu push button diaktifkan, maka mikrokontroler akan melanjutkan ke proses pembacaan sensor
inframerah. Jika tidak ada push button yang berada dalam kondisi aktif maka mikrokontroler akan terus
membaca kondisi push button sampai salah satunya aktif. Ketika salah satu push button telah diaktifkan
maka mikrokontroler akan membaca kondisi dari sensor inframerah. jika sensor tengah bernilai LOW,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
maka robor akan bergerak maju. Jika sensor tegah dan sensor kiri bernilai LOW, maka robot akan
bergerak miring ke kiri untuk memperbaiki kondisi robot yang bergerak miring ke kanan. Jika sensor
tengah dan sensor kanan bernilai LOW maka robot akan bergerak miring ke kanan untuk mengkoreksi
gerakan robot yang miring ke kanan. Dan jika semua sensor bernilai LOW maka robot akan berhenti
sebab tujuan telah tercapai. Apabila salah satu push button telah diaktifkan namun semua sensor bernilai
HIGH maka mikrokontroler akan mengembalikan proses kerja ke proses pembacaan kondisi push
button.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai hasil pengamatan dari robot line follower Three-
wheel pembawa barang. Hasil pengamatan berupa pengujian kemampuan motor dan
kemampuan sensor infrared sebagai pendeteksi jalur. Pada proses pembuatan alat terdapat
beberapa perubahan antara perancangan dengan implementasi. Perubahan paling besar terjadi
pada jenis motor dan jumlah motor yang digunakan. Perubahan tersebut ditujukan untuk
meningkatkan kemampuan gerak robot. Penambahan komponen baru juga terjadi untuk
mengatasi permasalahan yang ada.
4.1. Perubahan Perancangan
4.1.1. Jenis Motor Dc
Pada perancangan jenis motor yang digunakan ialah motor DC 12V merek OEM seri
JGY-370 dengan jumlah motor 4 buah. Pada proses implementasi ternyata torsi motor
tersebut masih belum mampu untuk menggerakkan robot. Kemudian motor tersebut diganti
dengan motor DC dengan torsi yang lebih besar. Motor DC yang digunakan ialah motor DC
12V merek ZHENG seri ZGB37FD. Tabel 4.1 akan menunjukkan spesifikasi motor DC
tersebut.
Tabel 4.1. spesifikasi motor Zheng seri ZGB37FD
operating
Voltage
(VDC)
current
(A)
speed
(RPM)
torque
(kg m)
12 10 250 2,29
4.1.2. Penggunaan Relay Sebagai Pengatur Arah Putaran Motor
Pada bab 3 pengaturan arah putaran dan kecepatan pada motor DC dirancang
menggunakan motor driver, pada implementasi digunakan relay switch. Perubahan ini
dilakukan untuk memaksimalkan kemampuan motor DC pada bagian suplai arus sehingga
torsi yang didapatkan bisa maksimal. Gambar 4.1 dan gambar 4.2 akan menunjukkan
perubahan pada skema pengontrolan motor DC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 4.1. Skematik motor driver perancangan
Gambar 4.2. Skematik relay sebagai pengontrol motor
Mekanisme pengontrolan pada motor DC menggunakan prinsip kerja rangkaian H-
bridge. Ketika RCH1 aktif lalu RCH2 tidak aktif, maka arah putaran akan searah dengan
jarum jam (clock wise). Sedangkan ketika RCH1 tidak aktif lalu RCH1 aktif, maka arah
putaran akan berlawanan jam jam (counter clock wise). Gambar 4.3 dan 4.4 akan
menunjukkan proses kerja dari rangkaian tersebut.
Gambar 4.3. arah putaran CW
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Gambar 4.4. arah putaran CCW
4.1.3. Perubahan Bentuk Gear
Pada proses percobaan roda thee-wheel, ukuran gear penghubung ternyata terlalu besar
sehingga gear tersebut menyentuh sudut tangga. untuk mengatasi permasalahan tersebut maka
ukuran gear diperkecil dengan ukuran setengah kali dari ukuran semula. Perubahan tersebut
dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.5. perubahan bentuk gear
4.2. Implementasi Pembuatan Alat
Bentuk fisik dari robot line follower dapat dilihat pada gambar 4.5 , 4.6 , 4.7 , dan 4.8.
dengan keterangan pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. bagian robot
HURUF KETERANGAN
A Motor A (motor kiri)
B Motor B (motor kanan)
C Relay nomer 1
D Relay nomer 2
E Arduino mega
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 4.6. komponen dalam robot
Gambar 4.7. bentuk robot tampak depan
Gambar 4.8. bentuk robot tampak belakang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Gambar 4.9. bentuk robot tampak samping
4.3. Analisa Keberhasilan Alat
Pada proses percobaan, didapatkan bahwa robot tidak mampu berjalan sesuai apa yang
diharapkan. Maka dari hasil kegagalan tersebut pada sub bab ini dilakukan analisa penyebab
kegagalan tersebut.
4.3.1. Analisis Power Elektrik dan Mekanik
Pada data label motor dapat dilihat bahwa arus masukan maksimum ialah 10 A.
kemudian ketika dilakukan pengukuran secara langsug, arus yang diterima oleh motor
didapatkan hasil 3,25 . kemudian tegangan yang diberi pada perancangan melalui motor driver
ialah sebesar 12 V, maka tegangan yang masuk ke tiap motor juga 12V.
V = tegangan yang masuk ke motor
I = arus maksimum yang masuk ke motor
Ir = arus real dari pengukuran
Pe = daya elektrik
Pm = daya mekanik
T = torsi yang diperoleh
=
Kemampuan pada motor A sesuai data sheet
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Kemapuan pada motor B sesuai data sheet
Kemampuan pada motor A sesuai data pengukuran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Kemapuan pada motor B sesuai data pengukuran
Analisis kebutuhan torsi
T = torsi
M = maasa total robot
g = gaya gravitasi
R = panjang batang penghubung roda
F = gaya tarik
Cos = sudut kemiringan
Gambar 4. 10. Rumus gaya pada bidang miring
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Gambar 4. 11. Rumus torsi pada roda
Jika digabungkan torsi yang dimiliki motor A dengan motor B maka torsi total ialah
kg m . torsi tersebut sangat kurang bila dibandingkan torsi yang dibutuhkan
yaitu sebesar 1,582 kg m.
4.4. Hasil Pengamatan Data Sub Sistem
4.4.1. Hasil Pengamatan Kecepatan Motor
Pengamatan dilakukan terhadap dua motor sekaligus agar dapat diketahui kemampuan
pada tiap motor secara langsung. Pengujian juga dilakukan pada dua kondisi yaitu kondisi
tanpa gear dan kondisi dengan gear. Hal tersebut bertujuan untuk mengetahui perbedaan yang
terjadi motor yang dilihat dari besar nilai arus, tegangan, dan kecepatan putaran.
4.4.2.1. Hasil Pengamatan Pada Motor A
Tabel 4.3. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor A
keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)
mulai jalan 0,8 0.06 0.048
maksimum
tegangan 12 0,08 0,96
Tabel 4.4. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor A
keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)
mulai jalan 3,3 0,22 0,726
maksimum
tegangan 12 0,25 3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Tabel 4.5. kondisi PWM 90% pada motor A
Keadaan arus (A) daya (W) kecepatan putaran
gear (RPM)
ada gear 0,39 4,212 189,8
Tanpa gear 0,08 0,864 218
Tabel 4.6. kondisi PWM 50% pada motor A
Keadaan arus (A) daya (W) kecepatan putaran
gear (RPM)
ada gear 0,24 1,44 86,9
tanpa gear 0,07 0.42 116,5
Tabel 4.7. perbandingan kecepatan RPM pada motor A
Vi (V) RPM motor RPM gear
1 22,5 0
2 33,3 0
3 54,2 24,7
4 74,9 44,7
5 94,8 64,8
6 115 85,3
7 136,1 108,8
8 156,8 137,1
9 178,9 143,5
10 198,4 178,4
11 218,8 206,3
12 241,1 219,4
Dari data tersebut dapat diperoleh bahwa pada tegangan maksimum motor A hanya
mampu menghasilkan 241 RPM. Hal tersebut berbeda dengan spesifikasi motor yang
seharusnya memiliki RPM sebesar 250 pada tegangan 12 V. setiap kenaikan 1 V rata-rata
menyebabkan kenaikan 21 RPM pada motor A.
4.4.2.2. Hasil Pengamatan Pada Motor B
Tabel 4.8. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor B
Keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)
mulai jalan 1 0.07 0.07
maksimum
tegangan 12 0.11 1.32
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Tabel 4.9. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor B
Keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)
mulai jalan 2.3 0.31 0.713
maksimum
tegangan 12 0.38 4.56
Tabel 4.10. kondisi PWM 90% pada motor B
Keadaan arus (A) daya (W) kecepatan putaran
gear (RPM)
ada beban 0.38 4 162.9
tanpa beban 0.11 1.188 221.2
Tabel 4.11. kondisi PWM 50% pada motor B
Keadaan arus (A) daya (W) kecepatan putaran
gear (RPM)
ada beban 0.37 2 87.1
tanpa beban 0.1 0.6 116.6
Tabel 4.12. perbandingan kecepatan RPM pada motor B
Vi (V) RPM motor RPM gear
1 12.1 0
2 31.8 0
3 52.6 30.5
4 74.2 47.5
5 95,3 65.5
6 116.6 87.1
7 137.7 108.4
8 160.4 122.4
9 180.9 140.2
10 203.5 175.1
11 225.6 194.8
12 248.6 218.4
Dari data tersebut dapat diperoleh bahwa pada tegangan maksimum motor A hanya
mampu menghasilkan 248,6 RPM. Hal tersebut sedikit berbeda dengan spesifikasi motor yang
seharusnya memiliki RPM sebesar 250 pada tegangan 12 V. setiap kenaikan 1 V rata-rata
menyebabkan kenaikan 21,5 RPM pada motor B .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
4.4.3. Hasil Pengamatan Pada Sensor Infrared
Data sensor diambil berdasarkan jarak terjauh yang dapat dibaca. Pengaturan
sensitifitas pada sensor diatur sampai kemampuan maksimal tiap sensor.
Tabel 4.13. data kelompok sensor maju
jarak
(cm)
posisi sensor
Kiri Tengah kanan
1 V V V
2 V V V
3 V V V
4 V V V
5 V X V
6 V X X
7 X X X
Tabel 4.14. data kelompok sensor mundur
jarak
(cm)
posisi sensor
Kiri Tengah kanan
1 V V V
2 V V V
3 V V V
4 V V V
5 V V X
6 V V X
7 X X X
Berdasarkan data pada tabel 4.13 dan tabel 4.14. dapat diketahui bahwa tiap sensor
memiliki kemampuan sensing yang berbeda-beda, namun memiliki kesamaan yaitu pada jarak
7 cm dari garis hitam, sensor sudah tidak dapat bekerja.
4.4.4. Hasil Pengamatan Gaya Tarik Pada Robot
Data gaya tarik diambil sesuai dengan posisi keadaan yang terjadi pada robot. Posisi
keadaan robot tersebut dapat dilihat pada gambar 4.12 dan 4.13. yang menunjukkan proses
mekanisme robot dalam menaiki dan menuruni tangga.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 4. 12. Proses robot dalam menaiki tangga
Gambar 4. 13. Proses robot dalam menuruni tangga
Tabel 4.15. akan menunjukkan data gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses naik,
dan tabel 4.16. akan menunjukkan data gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses turun.
Tabel 4 15. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses naik
Keadaan sesuai nomer
gambar gaya tarik (kg)
2 1.1
3 7.3
5 7.8
8 8.2
naikan selanjutnya 8.2
Tabel 4 16. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses turun
Keadaan sesua nomer
gambar gaya tarik (kg)
2 1.1
3 0.9
5 0.8
8 0.8
turunan selanjutnya 0.8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
4.5. Pembahasan Perangkat Lunak
void setup() {
pinMode(PB_naikPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(PB_turunPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(PB_berhentiPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(RCH1, OUTPUT);
pinMode(RCH2, OUTPUT);
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("WELCOME");
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("STAIR CLIMBING");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("ROBOT");
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("SIAP DIJALANKAN!");
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("SILAHKAN PILIH");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("TUJUAN!");
delay(1000);
}
Pada listing program diatas berisi urutan tampilan awal yang akan muncul pada layar
LCD. Delay atau waktu tunda duberi nilai 1 detik untuk setiap perpindahan tampilan. Karena
mikrokontroler arduino memiliki satuan waktu milidetik maka pada penulisan delay diberi
nilai 1000 yang berarti sama dengan 1000 milidetik atau 1 detik. Pin push button diset sebagai
input pullup agar pin tersebut bernilai logika 1, hal ini digunakan karena push button yang
dirancang aktif rendah.
void loop() {
pushb();
switch (set) {
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
case 1: maju();
break;
case 2:
mundur();
break;
case 3:
berhenti();
break;
}
}
void pushb() {
if (digitalRead(PB_naikPin) == LOW) {
set = 1;
}
else if (digitalRead(PB_turunPin) == LOW) {
set = 2;
}
else if (digitalRead(PB_berhentiPin) == LOW) {
set = 3;
}
}
Pada listing program diatas berisi perintah utama dari kerja robot. Program
menggunakan fungsi case. Fungsi case tersebut akan mendeteksi kasus atau keadaan yang
sedang terjadi, sebagai contoh untuk case 1 maka yang dieksekusi adalah menjalankan fungsi
maju.
void maju() { lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Proses naik");
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" ");
digitalWrite(RCH1 , LOW);
digitalWrite(RCH2 , HIGH);
}
void mundur() {
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Proses turun");
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" ");
digitalWrite(RCH1 , HIGH);
digitalWrite(RCH2 , LOW);
}
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
void berhenti() {
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Berhenti");
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" ");
digitalWrite(RCH1 , HIGH);
digitalWrite(RCH2 , HIGH);
}
Listing program diatas merupakan variable yang akan dipanggil sesuai keadaan yang
dibutuhkan. Dalam kasus ini keadaan tersebut ialah pengaturan arah putaran motor
menggunakan pengaturan on/off pada chanel relay.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
BAB V
Kesimpulan dan Saran
5.1 kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pengamatan maka dapat disimpulkan sebagai berikut
1. Implementasi Three-wheel pada line follower pembawa barang telah berhasil
diwujudkan, bisa berjalan maju mundur, dan diam, namun belum bisa menaiki
tangga.
2. Proses kerja secara mekanik dan elektrik terlah bekerja sesuai dengan
perancangan.
3. Pengontrolan untuk perintah maju, mundur, dan berhenti sudah bekerja sesuai
perancangan.
4. Robot belum mampu untuk menaiki dan menuruni tangga akibat kurangnya torsi
motor yang dipakai.
5. LCD dan sensor infrared belum bisa diimplementasikan.
5.2 Saran
Agar kedepan dapat menghasilkan penelitian yang berhasil dan lebih baik lagi, maka
diberikan saran-saran sebagai berikut :
1. Pada proses perancangan diperlukan kehati-hatian dan ketelitian.
2. Perlu memperhatikan berat beban secara nyata agar pemilihan motor, power
suplai, dan komponen robot tepat guna
3. Memperhatikan secara rinci data spesifikasi setiap komponen agar sistem dapat
berjalan simbang.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
DAFTAR PUSTAKA
[1] Hosain, A., Nafis, A., Chowdhury ., linda, rubaiat i., akhtar, shamiuzzaman., 2010,
Design and manufacturing of a stair climbing vehicle , Proceedings of the 2010
International Conference on Industrial Engineering and Operations Management.
[2] Iqbal, Mohammad., Ismail, Emir Hidayat., Jalil, Ibraahiim., JunizaMd, Saad.,
Samsudin, Mastura., 2012, Mechanical design and development of tri-star wheel
system for stair climbing robot, Aceh development international conference 2012.
[3] Santoso, Hari., 2017, Monster arduino panduan praktis belajar arduino untuk pemula,
http://www.elangsakti.com , diakses 27 september 2017.
[4] Shriwaskar, A. S., & Choudhary, S. K., 2013, Synthesis, modeling, analysis and
simulation of stair climbing mechanism, international journal of mechanical
engineering and robotics research (vol 2 no.4).
[5] yuhardriansyah, 2016, arduino mega 2560 rev 3,
http://www.yuhardiansyahblog.wordpress.com/2016/06/02/arduino-mega-2560-rev-3/
, diakses 12 maret 2018.
[6] Zang, Lin., & Feihong, Xi., 2012, An optimization desing of stair-climbing
wheelchair, Tesis, Department of Mechanical Engineering, Blekinge institute of
Technology, karlskrona, Sweden.
[7] ---,2017, how do i program IR sensor – arduino,
https://codetipsle.blogspot.co.id/2017/04/ir-sensor-arduino.html?m=1/ , dikases 12
maret 2018
[8] ---,2016, L293D data sheet, Texas Instrument.
[9] ---,2016, konstanta arduino, http://www.belajararduino.net/konstanta-arduino, diakses
12 maret 2018.
[10] ---, 2014, pulse width modulation pwm,
http://globalenergizer.wordpress.com/2014/06/06/pusle-width-modulation-pwm/ ,
diakses 12 maret 2018
[11] ---, 2012, Driver Motor DC L293D, http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-
l293d/ , diakses tanggal 7 maret 2018.
[12] ---, 2011, infrared obstacle avoidance proximity sensors module FC 51 ,
http://artofcircuits.com/product/infrared-obstacle-avoidance-proximity-sensors-
module-FC-51 , diakses tanggal 11 maret 2018.
[13] M.M. Moghaddam., M.M. Dalvand., 2014, Stair Climbing Mechanism For
Mobile Robots (Msrox), Mechanical Engineering Department, Tarbiat
Modarres University, Tehran, Iran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
LAMPIRAN
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // penggunaan pin untuk LCD
const int PB_naikPin = 22; //definisikan push button untuk perintah naik pada pin nomer 22
arduino
const int PB_turunPin = 24; //definisikan push button untuk perintah turun pada pin nomer 24
arduino
const int PB_berhentiPin = 26; //definisikan push button untuk perintah berhenti pada pin
nomer 26 arduino
const int RCH1 = 6; //definisikan pin 6 arduino sebagai input bagi relay chanel 1
const int RCH2 = 7;//definisikan pin 7 arduino sebagai input bagi relay chanel 2
int set;
void setup() {
pinMode(PB_naikPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(PB_turunPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(PB_berhentiPin, INPUT_PULLUP);
pinMode(RCH1, OUTPUT);
pinMode(RCH2, OUTPUT);
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("WELCOME");
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("STAIR CLIMBING");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("ROBOT");
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("SIAP DIJALANKAN!");
delay(1000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("SILAHKAN PILIH");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("TUJUAN!");
delay(1000);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
}
void loop() {
pushb();
switch (set) {
case 1:
maju();
break;
case 2:
mundur();
break;
case 3:
berhenti();
break;
}
}
void pushb() {
if (digitalRead(PB_naikPin) == LOW) {
set = 1;
}
else if (digitalRead(PB_turunPin) == LOW) {
set = 2;
}
else if (digitalRead(PB_berhentiPin) == LOW) {
set = 3;
}
}
void maju() {
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Proses naik~~");
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" ");
digitalWrite(RCH1 , LOW);
digitalWrite(RCH2 , HIGH);
}
void mundur() {
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Proses turun~~"); lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" ");
digitalWrite(RCH1 , HIGH);
digitalWrite(RCH2 , LOW);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
}
void berhenti() {
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Berhenti");
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" ");
digitalWrite(RCH1 , HIGH);
digitalWrite(RCH2 , HIGH);
}
Berat robot
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
top related