www.unlock pdf.com 09e00101
Post on 26-Nov-2015
59 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
ROBOT DENGAN SISTEM PENDETEKSI SENSOR GARIS
PUTIH DAN HITAM UNTUK MENGANGKAT BARANG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
HARY BUDIANTO
042408054
PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
v
ABSTRAK
Kajian ini bertujuan untuk membangun suatu prototipe yang dirancang untuk mengangkat
barang dan mengikuti garis dengan sistem pendeteksi inframerah. Sistem pendeteksi
inframerah atau rangkaian penerima inframerah digunakan untuk memberi tahu pada
mikrokontroler bahwa sensor barang mendeteksi adanya barang atau tidak, begitu juga
pada sensor garis.
Dimana robot akan mengikuti garis putih atau arena yang telah ditetapkan untuk
menemukan barang. Apabila sensor barang mendeteksi adanya barang maka robot akan
segera berhenti untuk mengangkat barang. Kemudian robot kembali berjalan mengikuti
garis dan menurunkan barang pada tempat yang telah ditentukan. Sedangkan untuk
menggerakkan motor DC dan motor stepper digunakan rangkaian jembatan H.
Rangkaiannya tersebut dikendalikan oleh rangkaian pengendali yang disebut dengan
rangkaian mikrokontroler. Selain perangkat keras berupa rangkaian-rangkaian, robot ini
juga menggunakan bahasa assembly sebagai perangkat lunaknya, kemudian dilakukan
simulasi pada robot dan robot berhasil melaksanakan misinya.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
iii
PERNYATAAN
ROBOT DENGAN SISTEM PENDETEKSI SENSOR GARIS PUTIH DAN HITAM UNTUK MENGANGKAT BARANG
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing - masing disebutkan sumbernya. Medan, 29 Agustus 2007 HARY BUDIANTO 042408054
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
ii
PERSETUJUAN
Judul Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: ROBOT DENGAN SISTEM PENDETEKSI SENSOR GARIS PUTIH DAN HITAM UNTUK MENGANGKAT BARANG.
: TUGAS AKHIR : HARY BUDIANTO : 042408054 : DIPLOMA 3 (D3) FISIKA INSTRUMENTASI : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 27 Agustus 2007
Komisi Pembimbing : Diketahui Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang, MSc NIP 130 810 771
Pembimbing, Drs. Bisman P.,M.Eng.Sc, NIP: 131459465
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
iv
PENGHARGAAN
Bismillaahirrahmaanirrahiim. Puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT Yang Maha Pemurah dan Maha
Penyayang, dengan limpah karunia-Nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam
waktu yang telah ditetapkan.
Selama dalam masa perkuliahan sampai akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini
penulis sangat banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada
kesempatan ini, dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar
besarnya kepada Ayahanda Siswadi dan Ibunda tercinta Sundarii yang selalu memberikan
kasih sayang dan motivasi bagi penulis selama ini, serta kepada Adinda Bagus Julianto,
Putri Zulaidaningtyas serta Annisa Wahyuningsih. Bapak Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU. Ucapan terima
kasih juga penulis tujukan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua
Departemen Fisika, Bapak Drs. Bisman P.,M.Eng.Sc, selaku dosen pembimbing penulis
dalam tugas akhir ini, Bapak Drs. Kerista Sebayang, M.S selaku dosen wali penulis
selama dalam masa perkuliahan , tak lupa juga kepada Bapak dan Ibu staf pengajar
jurusan Fisika FMIPA USU.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan kuliah khususnya Nana Tri
Hardhana, Andika Siregar, Efra Damanik, Hotmaida Sitohang, Anggi D.A. Pohan, Ade
Mirza, M. Tofik, Ade Ariani, Khairunnisak, Yomie Syafitri, dan teman teman yang lain
yang membantu dan memberikan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Laporan
Tugas Akhir ini. Serta orang- orang yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang
telah memberikan dorongan semangat kepada penulis. Semoga ALLAH SWT akan
membalasnya.
Penulis menyadari dalam laporan ini masih terdapat kekurangan baik secara materi
maupun penyajiannya. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat
membangun untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini . Akhir kata penulis ucapkan
banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah memberi bantuan. Semoga laporan
ini bermanfaat bagi pembaca.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
viii
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Batasan Masalah
1.3 Tujuan Proyek
1.4 Metode Pengumpulan Data
1.5 Sistematika Penulisan
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Inframerah
2.2 Dioda Pemancar Cahaya Inframerah (LED Inframerah)
2.3 Transistor
2.4 Photodioda
2.5 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51
BAB 3 PERANCANGAN SAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Perancangan Diagram Blok
3.2 Perancangan Sensor Barang dan Sensor Garis
3.3 Perancangan Driver Penggerak Motor DC dan Penggerak Motor
Stepper (Jembatan H)
3.4 Rangkaian Catu Daya (PSA)
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
1
1
1
2
2
3
5
5
7
8
10
11
14
14
15
23
28
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
viii
3.5 Rangkaian Keypad
3.6 Rangkaian Seven Segment
3.7 Perancangan Program
BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Rangkaian
4.1.1 Pengujian Rangkaian Sensor Garis dan Sensor Barang
4.1.2 Pengujian Rangkaian Jembatan H
4.1.3 Pengujian Rangkaian PSA
4.2 Analisa
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
29
30
30
33
33
33
33
34
34
36
36
36
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Karakteristik Spektrum Elektromagnetik Gambar 2.2 : Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED Gambar 2.3 : Gambar Photodioda serta simbolnya dan Grafik
karakteristiknya Gambar 3.1 : Diagram Blok Gambar 3.2 : Rangkaian Penerima Sinar Inframerah Gambar 3.3 : Struktur robot bergerak otonom tipikal Gambar 3.4 : Prinsip pemantulan cahaya untuk membedakan warna Gambar 3.5 : Rangkaian pemancar inframerah Gambar 3.6 : Rangkaian Jembatan H Gambar 3.7 : Rangkaian Catu Daya Gambar 3.8 : Rangkaian Keypad Gambar 3.9 : Rangkaian Seven Segment Gambar 3.10 : Diagram Alir dari program
6 7
11 14 16 18 19 21 24 28 29 30 31
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 : Formasi logika pada Motor DC Stepper
27
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Manusia membutuhkan bantuan dari sesuatu yang dapat bekerja cepat, teliti dan
tidak mengenal lelah, robot adalah jawaban dari keinginan tersebut. Robot diharapkan
dapat mengganti pekerjaan manusia pada lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan
dan keselamatan atau daerah yang harus diamati dengan pengamatan lebih dari
kemampuan panca indera manusia.
Robot yang dapat berpindah tempat tanpa campur tangan manusia disebut juga
Autonomous Mobile Robot (AMR) dan menjadi penelitian di berbagai universitas dan
lembaga penelitian di seluruh dunia. Aplikasi AMR antara lain sebagai penyapu ranjau,
kurir dan penelitian objek mineral batuan planet di luar angkasa.
Mikrokontroler adalah sistem komputer yang ringkas, dapat menggantikan
fungsi komputer dalam pengendalian kerja dan desain yang jauh lebih ringkas daripada
komputer. Dengan ukurannya sangat kecil, mikrokontroler dapat digunakan pada
peralatan yang bersifat bergerak (mobile), seperti kendaraan dan peralatan jinjing
(portable) atau pada robot, Mikrokontroler digunakan sebagai otak dari suatu
embedded system, sebuah sistem komputer terpadu.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
2
AT89S521 adalah chip mikrokontroler produksi Atmel Inc, merupakan keluarga
dari MCS-51 rancangan Intel. AT89S51 mempunyai fitur dasar yang cukup lengkap
untuk suatu pemrosesan input-output. Bahasa pemrograman yang digunakan AT89S51
hampir tidak berbeda jauh dengan instruksi set pada mikroprosesor Intel yang sudah
dipelajari pada perkuliahan.
Pada proyek ini dibangun sebuah AMR yang dapat mencari keberadaan barang,
dan berusaha untuk mengangkatnya. Robot ini memanfaatkan pantulan sinar yang
dipancarkan oleh inframerah dan pantulan sinar inframerah tersebut akan ditangkap
dengan menggunakan photodioda.
1.2 Batasan Masalah
Robot dilengkapi dengan sensor garis.
Pemancar yang digunakan pada sensor garis adalah inframerah dan
penerimanya adalah photodioda, sehingga garis hanya terdeteksi dari jarak
yang dekat.
Robot hanya mengetahui keberadaan garis, tetapi tidak mengetahui jarak
garis tersebut.
Penerima inframerah dari garis yang digunakan adalah photodioda.
1.3 Tujuan Proyek
Tujuan dilakukan pembuatan proyek ini adalah sebagai berikut :
1. Memenuhi persyaratan menyelesaikan studi Ahli Madya (D-3) pada jurusan
Fisika Instrumentasi FMIPA USU.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
3
2. Menerapkan dan mengembangkan ilmu yang di peroleh penulis selama
mengikuti perkuliahan di jurusan Fisika Instrumentasi FMIPA USU.
3. Mendapatkan pengalaman praktis dilapangan dalam pembuatan perangkat
elektronik yang nantinya akan berguna untuk mengembangkan pengetahuan
dibidang elektronik.
1.4 Metoda Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yang dilakukan oleh perancang adalah :
1. Melakukan studi ke perpustakaan mengenai teori teori yang berkaitan
dengan judul proyek ini.
2. Mengumpulkan dan membaca data sheet mengenai komponen yang
digunakan.
3. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing serta dosen dosen staf
pengajar yang berkaitan dengan realisasi dibidang masing masing.
4. Melalui pengujian alat.
1.5 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan proyek, manfaat
proyek, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Meliputi arsitektur dan konstruksi mikrokontroler yang digunakan.
Selain itu juga membahas tentang jenis sensor yang digunakan.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
4
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Meliputi tentang perancangan rangkaian dan program pada proyek.
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN SISTEM
Meliputi uraian tentang cara menguji dan pembahasan cara kerja robot.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Mengenai kesimpulan yang didapat setelah merakit proyek ini dan saran
yang diberikan demi kesempurnaan dan pengembangan proyek ini pada
masa yang akan datang kearah yang lebih baik.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Infra merah
Cahaya yang bisa kita lihat itu terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan
frekwensi yang berbeda-beda, setiap frekwensi tersebut bisa dilihat sebagai warna yang
berbeda. Radiasi Infra-merah juga merupakan gelombang dengan frekwensi yang
berkesinambungan, hanya saja mata tidak bisa melihatnya. Spektrofotometri Infra Red
atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan
radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 1.000 m
atau pada Bilangan Gelombang 13.000 10 cm-1.
Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai
panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang pada Tabel
dan Gambar 2.1, sinar infra merah dibagi atas tiga daerah, yaitu:
a. Daerah infra merah dekat
b. Daerah infra merah pertengahan
c. Daerah infra merah jauh
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
6
Dibawah ini terdapat gambar berdasarkan pembagian panjang gelombang, yaitu :
Gambar 2.1. Karekteristik Spektrum Elektomagnetik
Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah
panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah
pada daerah infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 50 m atau
pada bilangan gelombang 4.000 200 cm-1.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
7
2.2. Dioda Pemancar Cahaya Inframerah (LED inframerah)
LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam
bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang
(hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon
melainkan dalam bentuk panas sebagian.
Proses pemancara cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap
suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain misalnya Galium
Arsenida Pospat (GaAsP) atau Galium Pospat (GaP): photon energi cahaya
dipancarkan untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari LED digunakan untuk
menghasilkan energi tidak tampak seperti yang dipancarkan oleh pemancar laser atau
inframerah.
Gambar 2.2 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED
Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium
Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias maju.
Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada
didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan p
330
VCC5V
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
8
dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi
dan ada yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi.
2.3. Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai
sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau
sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana
berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan
pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Transistor memiliki 3 terminal. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan
dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik
stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor
digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai
sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-
komponen
Ada dua tipe dasar transistor yaitu :
1. Bipolar Junction Transistor (BJT atau transistor bipolar)
2. field-effect transistor (FET).
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya
menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa
arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
9
dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan
tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.
FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis
pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus
listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di
kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong
arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan
perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi
tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.
Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:
1. Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide.
2. Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC,
dan lain-lain.
3. Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET,
MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated
Circuit) dan lain-lain.
4. Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel. Maximum kapasitas daya:
Low Power, Medium Power, High Power.
5. Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor,
Microwave, dan lain-lain.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
10
2.4. Photodioda
Pengertian : piranti semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n untuk
mendeteksi cahaya.
Photodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Photodioda adalah
piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan
intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n
atai PIN photodioda. Cahaya diserap di daerah penyambungan atau daerah intrinsik
menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan
arus yang berasal dari cahaya.
Mode operasi
Photodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:
1. Mode photovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada photodioda
menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang
dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya
sangat kecil.
2. Mode photokonduktivitas : disini, photodioda diaplikasikan sebagai tegangan
revers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut
pada dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran
menghasilkan arus photo. (hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan
mendekati nol). Ketergantungan arus photo pada kekuatan cahaya dapat sangat
linier .
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
11
Karakteristik bahan photodioda:
1. Silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus
antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).
2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik
antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).
3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan
tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300
sampai 1600nm).
Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 2.3. Photodioda serta Simbolnya dan Grafik Karekteristiknya
2.5. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler dan
mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.
Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor
yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
12
secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah
(dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontelor hadir untuk
memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat
bantu dan mainan yang lebih canggih.
Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam
penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang
saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan
suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan
jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini
ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan computer PC
yang harus dipasang disamping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan.
Selain sistem tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam
bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya
pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih aman jika
dipasang suatu system pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan
diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem
pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus
sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa
diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam
program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),
mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
13
lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada system computer
perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan
dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat
keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler,
perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam
ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar,
sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-
register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
14
BAB 3
PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Perancangan Diagram Blok
Secara garis besar, diagram blok dari rangkaian robot pengangkat barang ini
ditunjukkan pada gambar 3.1. berikut ini:
Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian
Pada robot ini terdapat 2 jenis sensor yang berbeda fungsi. Terdapat 3 buah
sensor garis, dan sebuah sensor barang. Ketiga sensor garis tersebut diletakkan pada
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
15
kanan bawah, kiri bawah, dan tengah bawah pada robot. Sensor garis tersebut
dihubungkan ke P2.0, P2.1 dan P3.7.
Sensor barang diletakkan di depan robot. Hal ini akan menyebabkan robot dapat
mendeteksi keberadaan barang yang berada didepanya. Sensor tersebut dihubungkan
pada P2.2 dari mikrokontroler.
Untuk mengendalikan pergerakan motor, digunakan sebuah rangkaian driver
penggerak motor DC yaitu jembatan H. Jembatan H ini akan memutar motor DC
searah/berlawanan arah jarum jam bila diberi pulsa 1 atau 0. Dengan demikian
pergerakan motor dapat dikendalikan melalui program. Pin pin jembatan H ini
dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2, dan P0.3 dari mikrokontroler AT89S51.
3.2. Perancangan Sensor Barang dan Sensor Garis
Sinar infra merah adalah radiasi elektromagnetik yang merupakan sinar tidak
tampak, berada pada spektrum warna merah. Dapat dikatakan bahwa cahaya matahari
80% nya adalah sinar infra merah, karena lebarnya jangkauan gelombang sinar ini 0,75
- 1000 micron. Gelombang elektromagnetik diantara sinar tampak dan sinar mikrowave
dinamakan sinar infra merah, dengan karakteristik adalah tidak kasat mata atau tidak
terlihat, bersifat linier atau menyebar, refraktif atau dapat dipantulkan dan dapat diserap
oleh beberapa obyek.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
16
Pemancar merupakan LED yang dapat memancarkan sinar infra merah, untuk
memperluas jarak pemancaran sinar infra merah biasanya disertakan sebuah modul
yang berfungsi memodulasi frekuensi agar diterima oleh obyek tertentu.
Sedangkan penerima merupakan photo dioda, photo dioda sejenis LED yang
tidak dapat memancarkan cahaya, photo LED hanya dapat menerima sinar infra merah
sebagai pendeteksinya. Pada posisi normal yaitu tanpa ada barang, pancaran sinar infra
merah akan terus tanpa mengenai barang atau benda, sehingga penerima yang
mengindikasikan tidak ada barang. Saat ada barang pancaran sinar infra merah tidak
kembali memantul kepada penerima dan ini mengindikasikan adanya barang.
Rangkaian penerima infra merah ditunjukkan seperti gambar 3.2 :
VCC
5V
330k
Poto dioda
4.7kC828
10k
1.0k
Q2
2SA733
10k2SC9454.7k
1.0k
1.0k
Q4
2SA733
10k330
LED1
P2.2
Vo
Gambar 3.2. Rangkaian Penerima sinar inframerah
Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke basis dari
transistor tipa NPN C828, ini berarti untuk membuat transistor tersebut aktip maka
tegangan yang keluar dari potodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan
terpenuhi jika potodioda mendapatkan sinar inframerah. Analisanya sebagai berikut:
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
17
Jika tidak ada sinar inframerah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada
potodioda 15 Mohm, sehingga:
2 330.000 5 0,1071 2 15.000.000 330.000RVo xVcc x Volt
R R
Vout akan diumpankan be basis dari transistor C828, karena tegangannya hanya 0,107
Volt maka transistor tidak aktip.
Jika ada sinar inframerah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada
potodioda 300 Kohm, sehingga:
2 330.000 5 2,6191 2 300.000 330.000RVo xVcc x Volt
R R
Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya lebih besar
dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan aktip.
Aktipnya transistor C828 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor,
sehingga colektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke
basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktip. Seterusnya
aktipnya transistor A733 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor,
sehingga colektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke
basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga transistor ini juga aktip.
Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler AT89S51 sehingga
jika transistor ini aktip, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
18
Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke
mikrokontroler AT89S51, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini
mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa sensor ini telah berada dekan dengan
penghalang atau dinding.
Transistor ke-4 tipe PNP A733 berfungsi untuk menyalakan LED sebagai
indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar inframerah dari pemancar.
LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar inframerah, dan akan mati jika
sensor tidak menerima sinar inframerah.
Dasar Sistem Robot Pengikut Garis mengacu pada dasar sistem robot bergerak
otonom. Secara umum, struktur robot bergerak otonom yang tipikal digambarkan
dalam gambar 3.3.
Gambar 3.3. Struktur robot bergerak otonom tipikal
Berdasarkan gambar 3.3, struktur robot adalah kalang tertutup melalui dunia
luar yang terdiri atas sensor, persepsi (perception), basis pengetahuan (knowledge base)
dan kendali (control), dan aktuasi (actuation). Komunikasi berfungsi untuk
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
19
berhubungan dengan robot lain atau untuk menerima tugas-tugas khusus dari pusat
kendali. Subsistem sensor menyediakan pengukuran kuantitatif terhadap kenyataan di
dalam lingkungan.
Pemilihan sensor sebaiknya disesuaikan dengan misi yang akan dijalankan.
Selanjutnya subsistem persepsi melakukan proses ekstraksi informasi dari sensor dan
interpretasi informasi. Hasil pemrosesan memberikan deskripsi tentang lingkungan
secara terbatas sesuai dengan sensor yang dipakai. Keluarannya lalu diberikan ke
subsistem basis pengetahuan untuk menentukan aksi yang akan dilakukan sesuai
misinya. Oleh subsistem perencanaan dan kendali, perintah tersebut diproses lebih
lanjut untuk mengendalikan subsistem aktuasi.
Sensor pendeteksi garis yang digunakan dalam robot pengikut garis biasanya
mendasarkan pada prinsip pemantulan cahaya untuk membedakan warna garis dengan
latar belakangnya. Seperti ditunjukkan pada gambar 3.4 :
Gambar 3.4. Prinsip pemantulan cahaya untuk membedakan warna
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
20
Pada warna gelap penyerapan cahaya lebih besar daripada warna putih sehingga
cahaya terpantul ke sensor menjadi lebih kecil. Cahaya yang digunakan untuk
pengenalan garis biasanya adalah cahaya tampak dan infra-merah. Sensor untuk cahaya
tampak yang umum digunakan adalah inframerah yaitu transistor cahaya
(phototransistor) dan dioda foto (photodiode).
Metode untuk membuat Robot Pengikut Garis dapat mengikuti garis ada
beberapa cara. Cara pertama adalah membuat garis berada di antara deretan sensor.
Kedua, dengan membuat sensor berada di atas garis. Ketiga, dengan cara selalu
mendeteksi tepi garis.
Untuk dapat mengikuti garis dan mendeteksi barang, maka robot dilengkapi
dengan 3 buah sensor garis dan 1 buah sensor barang. Semua sensor ini mempunyai
rangkaian yang sama, hanya penempatannya saja yang berbeda.
Masing-masing sensor menggunakan 3 buah pemancar inframerah dan sebuah
potodioda. Sensor ini memanfaatkan pantulan dari pemancar inframerah yang diterima
oleh potodioda. Digunakan 3 buah pemancar inframerah pada masing-masing sensor
bertujuan agar sinyal pantulan semakin kuat, sehingga posisi halangan maupun garis
dapat terdeteksi dengan baik.
Garis yang digunakan adalah garis putih dan lantainya berwarna hitam, dengan
demikian ketika sensor mengenai garis putih, maka pantulan dari inframerah akan
mengenai potodioda. Sedangkan jika sensor mengenai lantai hitam, maka pancaran
sinar inframerah lebih banyak yang diserap oleh garis hitam, sehingga pantulannya
menjadi lemah dan tidak mengenai potodioda. Demikian pula halnya ketika robot
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
21
VCC5V
Infra Merah
100 100
Infra Merah
100
mendeteksi barang. Ketika sinar inframerah mengenai barang (khususnya yang
berwarna hitam), sinar akan diserap. Perbedaan intensitas pantulan inilah yang
digunakan untuk mendeteksi adanya barang ataupun garis.
Setiap pantulan yang diterima oleh potodioda akan diolah dan dijadikan data
digital, sehingga bila potodioda mendapatkan pantulan dari pemancar inframerah, maka
akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroler AT89S51. Dengan demikian
mikrokontroler dapat mendeteksi sensor yang mengirimkan sinyal low dan kemudian
memutuskan melakukan manuver kekiri ataupun kekanan atau untuk mengangkat dan
menurunkan barang.
Rangkaian pemancar inframerah tampak seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.5. Rangkaian Pemancar inframerah
Pada rangkaian di atas digunakan 3 buah LED inframerah yang diparalelkan,
dengan demikian maka intensitas yang dipancarkan oleh inframerah semakin kuat,
karena merupakan gabungan dari 3 buah LED inframerah.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
22
Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada
masing-masing LED inframerah adalah sebesar:
5 0,05 50100
Vi A atau mAR
Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED inframerah, maka intensitas pancaran
inframerah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pantulannya akan semakin
jauh.
Pantulan dari sinar inframerah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan
diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan data biner, dimana jika potodioda
menerima pantulan sinar inframerah maka output dari rangkaian penerima ini akan
mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pantulan sinar
inframerah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1).
Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar
inframerah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 Kohm jika
terkena sinar inframerah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya.
Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
23
3.3. Perancangan Driver penggerak Motor DC dan penggerak Motor Stepper
(Jembatan H)
Untuk dapat bergerak, maka robot harus dapat mengendalikan perputaran
rodanya. Robot menggunakan 2 buah motor DC 6 volt untuk menggerakkan rodanya,
dimana 1 motor untuk menggerakkan roda sebelah kanan dan 1 motor lagi untuk
menggerakkan roda sebelah kiri.
Motor DC akan berputar searah/berlawanan arah dengan jarum jam jika salah
satu kutubnya diberi tegangan positip dan kutub yang lainnya diberi tegangan negatip
atau ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika polaritasnya dibalik.
Dengan sipat yang demikian maka dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat
membalikkan polaritas yang diberikan ke motor DC tersebut, sehingga perputaran
motor DC dapat dikendalikan oleh rangkaian tersebut. Dan jika rangkaian tersebut
dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51, maka pergerakan motor dapat
dikendalikan oleh program.
Rangkaian untuk mengendalikan perputaran motor DC tersebut adalah sebuah
rangkaian yang dikenal dengan jembatan H. Jembatan H ini terdiri dari 4 buah
transistor, dimana 2 buah transistor bertipe NPN dan 2 buah transistor lagi bertipe PNP.
Ke-4 transistor ini dirangkai sedemikian rupa sehingga dengan memberikan sinyal low
atau high pada rangkaian maka perputaran motor dapat diatur.
Untuk perintah maju, maka robot akan memutar maju kedua motor, motor
kanan dan kiri. Untuk perintah mundur, maka robot akan memutar mundur kedua
motor. Sedangkan untuk memutar/berbelok kekanan, maka robot akan memutar maju
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
24
motor sebelah kiri dan memutar mundur motor sebelah kanan, sehingga dengan
demikian maka robot akan memutar/berbelok kearah kanan. Hal sebaliknya dilakukan
jika robot berputar ke sebelah kiri. Rangkaian jembatan H, ditunjukkan pada gambar
3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian jembatan H
Pada rangkaian di atas, jika P0.0 diset high yang berarti P0.0 mendapat
tegangan 5 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kiri akan aktip.
Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan mendapat tegangan
0 volt dari ground. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri atas
diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP
127 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini aktip (transistor tipe
PNP akan aktip jika tegangan pada basis lebih kecil dari 4,34 volt). Aktipnya transistor
PNP TIP 127 ini akan mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga
kolektor mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc.
Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah
diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor
TIP 122 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktip
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
25
(transistor tipe NPN akan aktip jika tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt).
Karena transistor TIP 122 ini tidak aktip, maka kolektornya tidak terhubung ke emitor,
sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.
Karena kolektor TIP 122 dihubungkan dengan kolektor TIP 127 yang
mendapatkan teganagan 5 volt dari Vcc, maka kolektor dari TIP 122 juga
mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kiri
mendapatkan tegangan 5 volt (polaritas positip).
Agar motor dapat berputar ke satu arah maka kaki sebelah kanan motor harus
mendapatkan tegangan 0 volt (polaritas negatip). Hal ini diperoleh dengan memberikan
logika low (0) pada P2.7 mikrokontroler AT89S51.
Pada rangkaian di atas, jika P0.1 diset low yang berarti P0.1 mendapat tegangan
0 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kanan tidak akan aktip.
Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan mendapat tegangan
5 volt dari Vcc. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kanan atas
diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP
127 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktip Karena
transistor PNP TIP 127 tidak aktip maka kolektornya tidak terhubung ke emitor
sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc, tetapi mendapatkan
tegangan yang berasal dari transistor TIP 122 yang berada di bawahnya.
Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah
diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor
TIP 122 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini menjadi aktip.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
26
Karena transistor TIP 122 ini menjadi aktip, menyebabkan kolektornya terhubung ke
emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.
Karena kolektor TIP 122 yang mendapatkan teganagan 0 volt dari ground
dihubungkan dengan kolektor TIP 127, maka kolektor dari TIP 127 juga mendapatkan
tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kanan mendapatkan
tegangan 0 volt (polaritas negatip). Hal ini akan menyebabkan motor akan berputar ke
satu arah tertentu. Sedangkan untuk memutar motor kea arah sebaliknya, maka logika
yang diberikan ke P0.0 adalah low (0) dan logika yang diberikan ke P0.1 adalah high
(1).
Prinsip tersebut tidak jauh berbeda pada saat menghidupkan motor stepper.
Prinsip kerja dari motor stepper yaitu pembangkitan medan magnet untuk memperoleh
gaya tarik ataupun gaya lawan dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/
kumparannya. Bila kumparan mendapatkan logika 1 maka akan dibangkitkan kutub
magnet yang berlawanandengan kutub magnet tetap pada rotor. Sehingga posisi kutub
magnet rotor akan ditarik mendekati lilitan yang menghasilkan kutub magnet
berlawanan tadi. Bila langkah berikutnya lilitan yang bersebelahan diberi tegangan,
sedangkan catu tegangan lilitan sebelumnya dilepas, maka kutub magnet tetap pada
rotor itu akan berpindah posisi menuju kutub magnet lilitan yang dihasilkan. Berarti
telah terjadi gerakan 1 step. Bila langkah ini diulang terus-menerus, dengan
memberikan tegangan secara bergantian kelilitan-lilitan yang bersebelahan, maka rotor
akan berputar.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
27
Logika perputaran rotor tersebut dapat dianalogikan secara langsung dengan
data 0 atau 1 yang diberikan secara serentak terhadap semua lilitan stator Motor.
Untuk motor DC Stepper 4 fasa pada prinsipnya ada dua macam cara, yaitu full step
dan half step.
Seperti terlihat pada table dibawah ini :
Full Step Half Step
1 1 0 0 0 1 0 0 0
2 0 1 0 0 1 1 0 0
3 0 0 1 0 0 1 1 0
4 0 0 0 1 0 1 1 0
5 Berulang ke step 1 0 0 1 0
6 0 0 0 1
7 0 0 0 1
8
1 0 0 1
Berulang ke step 1
Tabel 3.1 Formasi logika pada Motor DC Stepper
Pada Full Step, suatu titik pada sebuah kutub magnet dirotor akan kembali
mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step ke 4.
Berikutnya dapat diberikan lagi mulai dari step 1. Untuk Half Step, setiap kutup magnet
pada rotor akan kembali mendapatkan tarikan dari medan magnet lilitan yang sama
setelah Step ke 8. Berikutnya kembali mulai step 1.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
28
2200uF5 Volt DC
0 Volt
6,2 Volt DC
6.2 V
3.4. Rangkaian Catu Daya (PSA)
Rangkaian catu daya ini berfungsi untuk mensuplay tegangan ke seluruh
rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari sebuah baterei 6 volt yang di serikan dengan dua
buah dioda. Untuk menembus 1 buah dioda diperlukan tegangan sebesar 0,6 volt,
sehingga untuk menembus 2 buah dioda diperlukan tegangan sekitar 1,2 volt, sehingga
output dari rangkaian ini sekitar 4,8 volt sampai 5,0 volt. Kemudian dipasang sebuah
kapasitor untuk menyimpan arus, sehingga jika tiba-tiba mikrokontroler membutuhkan
arus besar, maka arus tersebut dapat disupplay oleh kapasitor ini. Rangkaian catu daya
ditunjukkan oleh gambar berikut ini :
Gambar 3.7. Rangkaian catu daya
Pada rangkaian ini terdapat 2 buah keluaran, yaitu 5 volt dan 6 volt. Keluaran 5
volt dibutuhkan oleh mikrokontroler, penguat sinyal dan rangkaian sensor, sedangkan 6
volt dibutuhkan untuk rangkaian jembatan H ( pengendali motor ).
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
29
3.5. Rangkaian Keypad
Pada alat ini dipakai dua jenis sakelar yaitu limit switch dan touch switch
(tombol). Limit switch digunakan sebagai pemberi informasi posisi atap, sedangkan
touch switch (tombol) digunakan sebagai tombol operasional alat. Gambar dari
rangkaian sakelar ini adalah sebagai berikut:
Gambar 3.8. Rangkaian Keypad
Ketika sakelar terbuka, P3.3 s.d. p3.6 akan bernilai 1 (high). Sedangkan ketika sakelar
tertutup, pin akan terhubung langsung dengan ground yang akan mengakibatkan
tegangannya menjadi 0 V. Ini akan memberikan logika 0 (low) pada mikrokontroler.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
30
3.6. Rangkaian Seven Segment
Gambar 3.9. Rangkaian 7 Segmen
Gambar 3.10 memperlihatkan sebuah rangkaian 7 segmen. Dalam rangkaian ini, 7
segmen yang digunakan adalah jenis common anoda. Sebuah segmen akan menyala
ketika salah satu input dari 7 segmen tersebut diberikan logika low (0). Untuk
menghidupkan keseluruhan segmen, kedelapan input seven segmen tersebut haruslah
diberikan logika low.
3.7. Perancangan Program
Robot ini dirancang untuk mengangkat dan menurunkan barang pada tempat
yang telah ditetapkan. Namun, dalam menjalankan misinya robot ini juga dilengkapi
dengan sensor garis agar robot ini berjalan sesuai dengan lintasanya yaitu berupa garis
putih. Diagram alir dari program yang akan dibuat adalah:
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
31
Gambar 3.10. Diagram Alir dari Program
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
32
Ketika switch pada robot di hidupkan, maka robot dalam keadaan stand by.
Robot akan menjalankan misi pertamanya ketika keypad 1 dan enter ditekan, robot
akan berjalan mengikuti garis dan berbelok kekanan pada persimpangan ketika sensor
barang mendeteksi adanya barang (benda) maka robot akan berhenti dan
mengangkatnya. Kemudian robot akan maju mengikuti garis, apabila sensor garis
tengah tidak mendeteksi adanya garis putih kembali maka robot akan menurunkan
barang. Setelah robot selesai menurunkan barang, robot akan berhenti sampai keypad
reset ditekan (robot dalam keadaan stand by).
Begitu juga sebaliknya apabila keypad 2 dan enter ditekan, robot akan
menjalankan misi keduanya akan tetapi pada persimpangan robot akan berbelok kearah
kiri.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
33
BAB 4
PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Rangkaian
4.1.1 Pengujian Rangkaian Sensor Garis dan Sensor Barang
Rangkaian ini dikatakan baik apabila ketika photodioda terkena pantulan
inframerah, LED indikator akan menyala dan tegangan keluarannya jika diukur adalah
0 V. Demikian sebaliknya, ketika photodioda tidak terkena pantulan inframerah, LED
indikator tidak akan menyala, dan tegangan kelurannya jika diukur adalah 5 V.
Karena sensor garis berfungsi untuk mendeteksi garis, maka sensor ini
diletakkan menghadap ke bawah dengan jarak sedekat dekatnya dengan lantai.
Sedangkan sensor barang mempunyai jarak jangkau terhadap barang. Jangkauan barang
yang dapat dideteksi sensor barang adalah 4 cm.
4.1.2. Pengujian Rangkaian Jembatan H
Untuk menguji rangkaian ini, diberikan logika high (5 V) pada salah satu
inputnya, sedangkan inputnya yang lain diberikan logika low (0 V). Maka motor dc
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
34
yang dihubungkan pada outputnya akan berputar ke arah tertentu. Dan ketika
pemberian logika dibalik, motor akan berputar kea rah yang sebaliknya.
4.1.3 Pengujian Rangkaian PSA
Rangkaian PSA dikatakan baik ketika nilai tegangan outputnya berkisar antara
4,5V 5,0V.
4.2 Analisa
Setelah keseluruhan dibuat dan diuji, maka berikut ini adalah rangkaian kerja dari
robot yang dibuat:
1. Pada saat dihidupkan, robot akan stand by dan menunggu keypad 1 atau 2 serta
enter ditekan.
2. Ketika keypad telah ditekan maka robot akan segera mendeteksi garis melalui
inframerah yang diterima oleh photodioda. Ketika inframerah garis terdeteksi, robot
akan segera menjalankan rutin untuk mengikuti garis.
3. Dan ketika sensor garis kanan dan kiri mendeteksi adanya garis putih
(persimpangan), robot akan berbelok kekanan atau kekiri (sesuai dengan keypad
yang ditekan, jika keypad 1 ditekan maka robot akan berbelok kekanan dan berlaku
sebaliknya untuk keypad 2).
4. Pada saat robot mengikuti garis dan sensor barang medeteksi adanya barang maka
robot akan berhenti dan mengangkat barang. .
5. Kemudian robot akan berjalan mengikuti garis kembali.
6. Ketika sensor garis tengah tidak mendeteksi adanya garis, maka robot akan berhenti
dan menurunkan barangnya.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
35
7. Setelah itu, robot akan tetap melakukan rutin kerjanya (sesuai dengan keypad yang
ditekan) robot akan berhenti dan menunggu perintah apabila keyped reset ditekan.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
36
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Robot dapat mengangkat barang dengan baik dengan beban barang yang
diangkat maksimal 0,5 kg, ini dikarenakan robot masih berupa prototipe.
2. Robot hanya mendeteksi garis berwarna putih dengan lebar garis 4 cm,
dimana jarak lantai (garis) dengan sensor 2 cm.
3. Sensor barang dapat terganggu dengan adanya pantulan cahaya (infra
merah) disekitarnya, dikarenakan letaknya yang berada didepan robot.
5.2 Saran
1. Photodioda dapat terganggu oleh cahaya dari sekitar robot, sehingga
disarankan untuk pengembangannya robot menggunakan jenis sensor yang
lain untuk mendeteksi barang.
2. Untuk pengembangan selanjutnya, ada baiknya jika dibuat robot pengangkat
barang dan dapat menyusun barang.
3. Alangkah baiknya jika alat ini dimanfaatkan dan diisolasikan kegunaannya
dikalang mahasiswa, guna mengembangkan teknologi dan inovasi
dikalangan mahasiswa.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto, 2004,Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Edisi Kedua, Penerbit: Gava Media, Yogyakarta.
Agfianto, 2002,Teknik Antar Muka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Edisi Pertama, Penerbit : Graha Ilmu, Yogyakarta.
Andi,2003,Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51, Penerbit : PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.
Malvino, Albert paul, 2003,Prinsip-prinsip Elektronika,Jilid 1&2, Edisi Pertama
Penerbit : Salemba Teknika, Jakarta.
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
Lampiran 1: Gambar Rangkaian Lengkap
VC C5 V
Infra M e ra h
10 0 100
Infra M e ra h
1 00
VC C5V
Infra M erah
100 100
Infra M erah
100
VC C5V
Infra M erah
100 100
Infra M erah
100
VC C5V
Infra M erah
100 100
Infra M erah
100
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
-
Lampiran 2 : Robot tampak samping
Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009
SAMPULAbstraksiPernyataanPERSETUJUANPENGHARGAANDAFTAR ISITA semuaDaftar PustakaGambar R.LengkapLampiran 2
top related