5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Definisi Robot

Keunggulan dalam teknologi robotik telah lama dijadikan ikon

kebanggaan negara-negara maju dunia. Kecanggihan teknologi yang dimiliki,

gedung-gedung tinggi yang mencakar langit, tingkat kesejahteraan yang tinggi,

kota-kota yang modern, belum terasa lengkap tanpa popularitas kepiawaian dalam

dunia robotic.

Istilah “robot” berasal dari kata “robota” (bahasa Czech) yang berarti

pekerja, mulai populer ketika seorang penulis berbangsa Czech (Ceko), Karl

Capek, membuat pertunjukan dari lakon komedi yang ditulisnya pada tahun 1921

yang berjudul RUR (Rossum’s Universal Robot). Namun menurut kamus besar

Webster memberikan definisi mengenai robot, yaitu “sebuah peralatan otomatis

yang melakukan pekerjaan seperti yang dilakukan oleh manusia”. Lain halnya

dengan Institute of America, menurut Institute of America definisi robot adalah

“manipulator dengan fungsi ganda dan dapat diprogram kembali, didesain untuk

dapat memindahkan komponen, peralatan-peralaan khusus melalui pergerakan

yang diprogram agar dapat melakukan berbagai kegiatan”.

Robot biasanya digunakan untuk tugas yang berat, berbahaya, pekerjaan

yang berulang dan kotor. Biasanya kebanyakan robot industri digunakan dalam

bidang produksi. Penggunaan robot lainnya termasuk untuk pembersihan limbah

beracun, penjelajahan bawah air, luar angkasa, pertambangan, dan pencarian

kebocoran gas.

STIKOM S

URABAYA

6

2.1.1 Klasifikasi Robot

Menurut stabilitasnya robot dibagi menjadi 2, yaitu:

a. Fixed robot, robot yang memiliki ruang kerja (spatial space) yang

terbatas, dimana bagian dasarnya dilekatkan pada sebuah benda tetap seperti panel

atau meja.

b. Mobile robot, robot yang memiliki ruang kerja yang luas, di mana bagian

dasarnya pada sebuah alat gerak seperti roda atau kaki. Beberapa macam mobile

robot antara lain robot beroda, robot yang bergerak dengan menggunakan roda.

Robot berkaki, robot yang bergerak menggunakan kaki dalam perpindahannya.

Pembahasan lebih lanjut akan berfokus pada jenis mobile robot dengan alat gerak

roda, khususnya tipe ackerman drive. Untuk tipe fixed robot dan robot berkaki

tidak akan dibahas lebih lanjut.

2.1.2 Robot Beroda

Robot beroda dalam pergerakannya menggunakan roda atau ban,

sehingga dapat berpindah dari titik satu ke titik yang lain. Jenis-jenis robot beroda

adalah differential drive, skid steering, synchro drive, omni wheel, tricycle

steering, ackerman steering, dan articulated drive. Jenis robot beroda di atas

diklasifikasikan menurut pengendalian roda robot. Seperti Gambar 2.1 merupakan

gambar robot beroda.

Gambar 2.1 Robot beroda (Lehrbaum,2008)

STIKOM S

URABAYA

7

2.1.3 Ackerman Steering

Ackerman steering merupakan pengendalian arah gerak robot dengan

menggerakkan sudut putar roda depan. Kinematika ackerman sangat mirip dengan

mobil yang dikenal umum, sehingga dinamakan car-like steering seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.2. Kinematika ackerman pada dasarnya hampir sama

dengan kinematika tricycle steering dengan dua roda penentu arah di bagian

depan. Penggunaan dua roda depan akan mempermudah pengendalian posisi.

Sebelum prinsip ackerman steering ini ditemukan, sebelumnya masih

menggunakan prinsip parallel steering. Seperti yang ditunjukkan Gambar 2.3

yang merupakan gambar parallel steering. Parallel steering lebih kaku dan sudut

putar yang bisa diatur dangat terbatas.

Gambar 2.2 Ackerman steering (Burnhill, 2009)

Gambar 2.3 Parallel steering (Burnhill, 2009)

2.2 Sensor Sharp GP2D120

Sensor sharp GP2D120 merupakan sebuah sensor deteksi jarak dengan

menggunakan cahaya infra merah yang output-nya berupa tegangan analog. Blok

diagram dari sharp GP2D120 berisi LED pemancar dan penerima yang memiliki

STIKOM S

URABAYA

8

rangkaian pemroses, driver, dan rangkaian osilasi serta rangkaian output analog

seperti Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Blok diagram GP2D120 (SHARP, 2006)

Sensor ini mempunyai 3 pin yang terdiri atas tegangan output Vo (pin 1),

ground (pin 2), dan VCC (pin 3). GP2D120 mendeteksi jarak secara terus-

menerus ketika diberi daya. Output-nya berupa tegangan analog yang sesuai

dengan jarak yang diukur. Berikut pada Gambar 2.5 adalah gambar pinout

GP2D120. (SHARP, 2006)

Gambar 2.5 Pinout GP2D120 (SHARP, 2006)

1

2 3

STIKOM S

URABAYA

9

2.3 Driver Motor L298

L298 merupakan sebuah integrated circuit (IC) yang dapat menggerakan

2 motor DC. Arus maksimal yang bisa diatur sampai dengan 4A. Driver motor

L298 tidak hanya digunakan untuk mengatur motor DC tetapi juga bisa mengatur

seperti relay, solenoid, dan juga motor stepper. (STMicroelectronics, 2000)

Untuk mengetahui pin connection dari L298 ini dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Pin connection L298 (STMicroelectronics, 2000)

2.3.1 Fungsi-fungsi Kaki (Pin) L298

a. Current sensing A

Pin yang berfungsi sebagai untuk mengontrol keluaran arus yang mengalir

pada H-bridge A.

b. Output 1

Pin yang digunakan sebagai keluaran H-bridge A, dan keluaran arus yang

mengalir pada pin ini dikontrol oleh pin current sensing A.

c. Output 2

Pin yang digunakan sebagai keluaran H-bridge A, dan keluaran arus yang

mengalir pada pin ini dikontrol pin current sensing A.

STIKOM S

URABAYA

10

d. Supply Voltage (Vs)

Tegangan yang digunakan sebagai tegangan output H- bridge A maupun H-

bridge B.

e. Input 1

Pin ini digunakan sebagai input H-bridge A dan pin ini mampu menerima

sinyal TTL.

f. Enable A

Pin enable A digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan H-bridge.

g. Input 2

Pin ini digunakan sebagai input H-bridge A dan pin ini mampu menerima

sinyal TTL.

h. GND

Ground (GND) pada power supply dihubungkan dengan pin ini.

i. VSS

Pin logic supply voltage digunakan sebagai input power supply untuk logic

block.

j. Input 3

Pin ini digunakan sebagai input H-bridge B dan pin ini mampu menerima

sinyal TTL.

k. Enable B

Pin enable B digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan H-bridge.

l. Input 4

Pin ini digunakan sebagai input H-bridge B dan pin ini mampu menerima

sinyal TTL.

STIKOM S

URABAYA

11

m. Output 4

Pin yang digunakan sebagai keluaran H-bridge B, dan keluaran arus yang

mengalir pada pin ini dikontrol pin current sensing B.

n. Current sensing B

Pin yang berfungsi sebagai untuk mengontrol keluaran arus yang mengalir

pada H-bridge B.

2.4 PWM

Pulse Width Modulation (PWM) adalah suatu teknik manipulasi dalam

pengendalian kecepatan motor dengan menggunakan prinsip cut-off dan saturasi.

Driver penggerak motor didesain bekerja dengan karakteristik mirip ‘linier’

namun sebenarnya menggunakan teknik on-off. Gambar 2.7 mengilustrasikan

sinyal PWM.

Gambar 2.7 Sinyal PWM

Pada prinsipnya PWM menggunakan sinyal kotak yang dimodulasikan dan diatur

lebar datanya, dengan frekuensi f(t) untuk nilai rendah ymin dan nilai tinggi ymax

STIKOM S

URABAYA

12

dan dengan duty cycle D, dapat kita tampilkan korelasi bentuk sinyalnya dalam

Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Sinyal terhadap waktu

2.5 Comparator LM339

Comparator adalah sebuah rangkaian yang dapat membandingkan

besarnya tegangan input. Comparator tegangan biasanya menggunakan op-amp

sebagai piranti utama dalam rangkaian.

Ada dua jenis comparator tegangan, yaitu comparator tegangan sederhana,

dan comparator tegangan dengan histerisis. Untuk comparator sederhana dapat

dilihat pada Gambar 2.9. Comparator yang digunakan adalah jenis LM339.

Gambar pinout IC LM339 bisa dilihat pada Gambar 2.10

Gambar 2.9 Comparator sederhana (STMicroelectronics, 2003)

STIKOM S

URABAYA

13

Gambar 2.10 Pin connection LM339 (STMicroelectronics, 2003)

2.6 Sistem Kendali Mobile Robot

2.6.1 PID

PID (dari singkatan bahasa proportional–integral–derivative) controller

merupakan pengendali untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi

dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut. Pengendali PID

merupakan gabungan dari tiga sistem kendali yang bertujuan untuk mendapatkan

keluaran dengan rise time yang tinggi dan galat yang kecil. Seperti yang kita

ketahui bahwa sistem kendali proporsional memiliki keunggulan yaitu rise time

yang cepat tetapi sangat rentan dengan overshot/undershot, sistem kendali

integral memiliki keunggulan untuk meredam galat, sedangkan sistem kendali

diverensial memiliki keunggulan untuk memperkecil delta error atau meredam

overshot/undershot. PID berdasarkan implementasinya dibedakan menjadi analog

dan digital. PID analog diimplementasikan dengan komponen elektronika resistor,

capacitor, dan operational amplifier, sedangkan PID digital diimplementasikan

dengan menggunakan program.

STIKOM S

URABAYA

14

a. Pengendali Proporsional (P)

Pengaruh pada sistem :

1. Menambah atau mengurangi kestabilan dengan menambah atau mengurangi

nilai konstanta KP (Kontrol Proporsional).

2. Dapat memperbaiki respon transien khususnya : rise time, settling time

3. Mengurangi error steady state (ESS)

Untuk mengurangi ESS dibutuhkan KP besar, yang akan membuat sistem

lebih tidak stabil. Kendali proporsional memberi pengaruh langsung (sebanding)

pada error. Semakin besar error, semakin besar sinyal kendali yang dihasilkan

pengendali.

b. Pengendali Integral (I)

Pengaruh pada sistem :

1. Mengurangi error steady state (ESS)

2. Respon lebih lambat (dibandingkan dengan P)

3. Dapat menambah ketidakstabilan (karena menambah orde pada sistem)

Perubahan sinyal kontrol sebanding dengan perubahan error. Semakin besar

error, semakin cepat sinyal kontrol bertambah atau berubah.

c. Pengendali Derivatif (D)

Pengaruh pada sistem :

1. Memberikan efek redaman pada sistem yang berosilasi sehingga bisa

memperbesar pemberian nilai Kp.

2. Memperbaiki respon transien, karena memberikan aksi saat ada perubahan

error.

STIKOM S

URABAYA

15

3. D hanya berubah saat ada perubahan error, sehingga saat ada error statis D

tidak beraksi. Sehingga D tidak boleh digunakan sendiri

Besarnya sinyal kontrol sebanding dengan perubahan error (e). Semakin cepat

error berubah, semakin besar aksi kontrol yang ditimbulkan.

2.6.2 Tuning PID

Aspek yang sangat penting dalam desain kendali PID ialah penentuan

parameter kendali PID supaya sistem kalang tertutup memenuhi kriteria

performansi yang diinginkan (Wicaksono, 2004). Adapun metode Tuning

parameter PID yang sudah banyak dan sering digunakan adalah Ziegler-Nichols

dan Cohen-Coon.

a. Metode Ziegler-Nichols

Ziegler-Nichols pertama kali memperkenalkan metodenya pada tahun

1942. Metode ini memiliki dua cara yaitu metode osilasi dan grafik respon. Kedua

metode ditujukan untuk menghasilkan respon sistem dengan lonjakan maksimum

sebesar 25%. Metode grafik respon didasarkan terhadap respon sistem open loop.

Plant sebagai open loop dikenai sinyal step function. Kalau plant minimal tidak

mengandung unsur integrator ataupun pole-pole kompleks, respon sistem akan

berbentuk S. Gambar 2.11 menunjukkan grafik berbentuk S tersebut. Kelemahan

metode ini terletak pada ketidakmampuannya untuk menangani plant integrator

maupun plant yang memiliki pole kompleks. Grafik berbentuk S mempunyai dua

konstanta, waktu mati (dead time) L dan waktu tunda T. Dari Gambar 2.11 terlihat

bahwa grafik respon berubah naik setelah selang waktu L. STIKOM S

URABAYA

16

Gambar 2.11 Grafik respon berbentuk S

Sedangkan waktu tunda menggambarkan perubahan grafik setelah mencapai 66%

dari keadaan mantapnya. Pada grafik dibuat suatu garis yang bersinggungan

dengan garis grafik. Garis singgung itu akan memotong dengan sumbu absis dan

garis maksimum (K). Perpotongan garis singgung dengan sumbu absis merupakan

ukuran waktu mati, dan perpotongan dengan garis maksimum merupakan waktu

tunda yang diukur dari titik waktu L. Tabel 2.1 merupakan rumusan penalaan

parameter PID berdasarkan cara grafik respon.

Tabel 2.1 Penalaan parameter PID dengan metode grafik respon

Tipe

Kendali Kp Ti Td

P T/L ~ 0

PI 0,9 T/L L/0,3 0

PD

PID 1,2 T/L 2L 0,5L

b. Metode Cohen-Coon

Karena tidak semua proses dapat menoleransi keadaan osilasi dengan

amplitudo tetap, Cohen-Coon berupaya memperbaiki metode osilasi dengan

STIKOM S

URABAYA

17

menggunakan metode quarter amplitude decay. Respon sistem close loop, pada

metode ini, dibuat sehingga respon berbentuk quarter amplitude decay. Quarter

amplitude decay didefinisikan sebagai respon transien yang amplitudonya dalam

periode pertama memiliki perbandingan sebesar seperempat (1/4). Untuk lebih

jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Grafik respon quarter amplitude decay

Pada kendali proporsional Kp di-tuning hingga diperoleh respon quarter

amplitude decay. Periode pada saat respon ini disebut Tp dan parameter Ti dan Td

dihitung dari hubungan KP dengan TP. Sedangkan penalaan parameter kendali PID

adalah sama dengan yang digunakan pada metode Ziegler-Nichols. Selain cara

tersebut, metode Cohen-Coon ini bisa dihitung dengan aturan praktis yang

parameter-parameter plant-nya diambil dari grafik respon yang terdapat pada

Tabel 2.2.

STIKOM S

URABAYA

18

Tabel 2.2 Penalaan parameter PID dengan metode Cohen-Coon

Tipe Kendali Kp Ti Td

P

T

L

L

T

K 3

11

1

- -

PI

T

L

L

T

K 12

19,0

1

T

L

T

L

L

209

330

-

PD

T

L

L

T

K 6

1

4

51

-

T

L

T

L

L

322

26

PID

T

L

L

T

K 4

1

3

41

T

L

T

L

L

813

632

T

LL

211

4

2.7 Motor DC

Motor DC merupakan motor arus searah yang berfungsi mengubah

tenaga listrik arus searah (lisrik DC) menjadi tenaga gerak atau mekanik

(Sumanto, 1984). Motor DC banyak ditemukan pada peralatan rumah tangga

seperti mixer, blender, pemutar tape,dll. Selain itu motor DC juga digunakan

dalam industri misalkan untuk mengaduk adonan, memutar konveyor, dll.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan

medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC

disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor

(bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada

medan magnet, maka akan timbul tegangan gaya gerak listrik (GGL) yang

berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan

bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik fase tegangan dari

STIKOM S

URABAYA

19

gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator,

dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar

dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu

lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen seperti

pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Motor DC sederhana (Sumanto, 1994)

Catu tegangan DC dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang

menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan.

Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut rotor dinamo. Rotor dinamo

adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar

konduktor seperti pada Gambar 2.14. Arah medan magnet ditentukan oleh arah

aliran arus pada konduktor. STIKOM S

URABAYA

20

Gambar 2.14 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor

(Djati, 2010)

Aturan genggaman tangan kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks

di sekitar konduktor. Bila konduktor digenggam dengan tangan kanan dengan

jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari akan menunjukkan arah

garis fluks. Gambar 2.15 menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar

konduktor berubah arah karena bentuk U. Pada motor listrik konduktor berbentuk

U disebut angker dinamo.

Gambar 2.15 Konduktor berbentuk U (Djati, 2010)

Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub

uatara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan

medan magnet kutub seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.16.

STIKOM S

URABAYA

21

Gambar 2.16 Reaksi garis Fluks (Djati, 2010)

Lingkaran bertanda A dan B pada Gambar 2.16 merupakan ujung

konduktor yang dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui

ujung A dan keluar melalui ujung B. Medan konduktor A yang searah jarum jam

akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah

konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan

kuat ini. Medan konduktor B yang berlawanan arah jarum jam akan menambah

medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor.

Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat

tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum

jam.

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :

a. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

b. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah

lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan

magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

c. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan. STIK

OM SURABAYA

22

d. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Pada motor DC, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan

menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah

tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun

sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet

disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai

tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat

pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17 Prinsip kerja motor DC (Djati, 2010)

Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara

sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang

disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang

dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang

dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran

STIKOM S

URABAYA

23

tenaga putar/torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya

dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok :

a. Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya

bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi.

Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan

pompa displacement konstan.

b. Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi

dengan kecepatn operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah

pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).

c. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang

berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban

dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah Flamming tangan

kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari

kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat

penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak

searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang besarnya sama dengan F.

Prinsip motor adalah aliran arus di dalam penghantar yang berada di

dalam pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya pada

penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah

besar.

STIKOM S

URABAYA

24

2.8 Motor Servo

Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana

posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di

dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear,

potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan

batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur

berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor.

Tampak pada Gambar 2.18 dengan pulsa 1 ms sumbu motor akan bergerak

berlawanan jarum jam, dengan pulsa 1.5 ms sumbu motor akan berada pada posisi

tengah dan pada periode selebar 2 ms maka sudut dari sumbu motor akan bergerak

searah jarum jam. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan

sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar

gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam.

Gambar 2.18 Sinyal motor servo

Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan

tidak continue seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk

beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak

continue. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau

STIKOM S

URABAYA

25

bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi

cukup besar.

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW)

dimana arah dan sudut pergerakan rotor-nya dapat dikendalikan hanya dengan

memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.

Motor servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian

control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut

angularnya. Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya

ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi

yang kuat karena internal gear-nya. Lebih dalam dapat digambarkan bahwa

sebuah motor servo memiliki :

a. Jalur kabel : power, ground, dan control.

b. Sinyal control mengendalikan posisi.

c. Operasional dari motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20

ms, di mana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range

sudut maksimum. Konstruksi di dalamnya meliputi internal gear,

potensiometer, dan feedback control.

2.8.1 Jenis-jenis Motor Servo

a. Motor Servo Standar 180°

Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW)

dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut

dari kanan – tengah – kiri adalah 180°.

STIKOM S

URABAYA

26

b. Motor Servo Continuous

Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa

batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).

2.9 Hybrid System

Hybrid system merupakan gabungan antara pemroses analog dengan

pemroses digital. Pada tugas akhir ini menggunakan FPAA sebagai pemroses

analog dan microcontroller sebagai pemroses digital

2.9.1 FPAA (Field Programmable Analog Array)

FPAA (Field Programmable Analog Array) adalah sebuah rangkaian

terintegrasi yang dapat dikonfigurasi untuk membuat beberapa fungsi analog

menggunakan beberapa CAB (Configurable Analog Blocks) dan interconection

network untuk menghubungkan antara CAB satu dengan yang lainnya dan

dilengkapi dengan input – output (I/O) block dan media penyimpan (memory)

jenis RAM (Random Access Memory). Konseptual FPAA ditunjukkan pada

Gambar 2.19.

Gambar 2.19 Diagram generic FPAA (Anadigm, 2003)

Teknologi dasar FPAA menggunakan switched capasitor technology

yaitu suatu teknik design yang mengimplementasikan suatu hambatan setara

STIKOM S

URABAYA

27

dengan mengalihkan masukan suatu kapasitor secara berurutan (Anadigm,2003).

Dalam diagram umum FPAA terdapat beberapa bit data yang dapat digunakan

untuk memprogram masing-masing CAB.

Modul FPAA yang digunakan dalam penelitian ini adalah AN221E04,

arsitekturnya adalah seperti pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Arsitektur FPAA AN221E04 (Anadigm, 2003)

Fitur AN221E04 mempunyai fitur struktur input/output canggih yang

memungkinkan FPAA untuk diprogram sampai dengan enam output yang dimiliki

oleh perangkat ANx20E04. FPAA AN221E04 mempunyai empat sel konfigurasi

I/O dan dua sel output yang bisa dipilih.

Selain itu FPAA AN221E04 memudahkan programmer untuk

mengimplementasikan 8 bit analog-to-digital converter (ADC) yang terintegrasi

dalam FPAA dan mengurangi kebutuhan akan external converter. Dengan

STIKOM S

URABAYA

28

menggunakan FPAA seorang designer dapat membuat jalur digital output dari

chip ADC menggunakan salah satu dedicated output (Anadigm, 2003).

a. AN221K04-V4 – AnadigmVortex Development Board

AnadigmVortex development board adalah suatu alat yang dapat

mempermudah dalam implementasi dan pengujian desain analog yang dibuat pada

AnadigmVortex dpASP dan FPAA Silikon. Fitur utama yang dimiliki

AnadigmVortex development board adalah sebagai berikut:

1) Minimalis footprint – 4.7 x 3.6 inci persegi.

2) Breadboard area yang luas pada area perangkat AN221E04.

3) Pin header untuk semua I/O perangkat FPAA.

4) Daisy chain yaitu kemampuan yang memungkinkan beberapa board dapat

dihubungkan menjadi multi-chip sistem.

5) Standart USB serial interface untuk men-download file-file sirkuit dari

Anadigm Designer ®2.

6) Osilator modul 16-MHz pada board.

7) Kemampuan untuk menulis dan kemudian boot dari EEPROM, tetapi

menggunakan external EEPROM.

Gambar 2.20 berikut adalah perangkat dari AN221K04 - developmen Board

AnadigmApex Development Board.

STIKOM S

URABAYA

29

Gambar 2.21 AN221K04-V4 – AnadigmVortex Development Board

(Anadigm, 2003)

b. Layout Board

Gambar 2.22 menunjukkan layout dari semua komponen, konektor catu

daya dan jumper.

STIKOM S

URABAYA

30

Gambar 2.22 Layout board (Anadigm, 2003)

2.9.2 Microcontroller ATTiny2313

ATTiny 2313 merupakan microcontroller 8-bit AVR dengan kapasitas

memory maksimum sebesar 2 Kbytes yang tersimpan di dalam memory flash-nya.

ATTiny 2313 merupakan chip IC produksi ATMEL yang termasuk golongan

single chip microcontroller, di mana semua rangkaian termasuk memory dan I/O

tergabung dalam satu paket IC. Dalam pemrogramannya controller ini dapat

dijalankan menggunakan 2 bahasa yaitu bahasa assembly atau bahasa C. Sehingga

memungkinkan pengguna dapat mengoptimalkan kinerja sistem yang dibuat

secara fleksibel.

STIKOM S

URABAYA

31

Konfigurasi pin IC ATTiny 2313 ada 2 jenis yaitu jenis PDIP/SOIC

(berbentuk prisma segi empat) dan jenis VQFN/MLF (berbentuk kotak) yang pada

dasarnya memiliki fungsi yang sama, hanya saja memiliki bentuk yang berbeda.

Gambar 2.23 Pin konfigurasi ATTiny 2313 (Atmel, 2010)

Dari Gambar 2.23 merupakan konfigurasi pin dari ATTiny 2313. Secara

keseluruhan memiliki total 20 pin. Berikut adalah penjelasan secara garis besar

dari konfigurasi pin-pin tersebut :

a. VCC

Tegangan masukan digital sebesar 5 Volt.

b. GND

Dihubungkan pada ground (GND). Referensi nol suplai tegangan digital.

c. PORT A (PA0...PA2)

Pada PORT A hanya terdapat tiga buah pin saja atau 3 bit pin I/O. Dimana

PORT A ini, ketiga pin-nya (seluruh pin PORT A) digunakan untuk

keperluan membuat minimum system. Yaitu PA.0 dan PA.1 untuk input clock

(nama komponen adalah kristal), dan PA.2 untuk input tombol RESET.

STIKOM S

URABAYA

32

d. PORT B (PB0...PB7)

Pada PORT B terdapat delapan buah pin atau 8 bit pin I/O. Dan juga pada

PORT B ini terdapat port SPI (Serial Peripheral Interface), yaitu pin

komunikasi untuk men-download program secara serial syncronous dari

komputer ke microcontroller, pin-pin tersebut adalah MOSI (PORT B.5),

MISO (PORT B.6), SCK (PORT B.7).

e. PORT D (PD0...PD6)

Pada PORT D terdapat tujuh buah pin atau 7 bit pin I/O.

f. RESET

Reset berfungsi untuk menyusun ulang routine program dari awal. Biasanya

reset bersifat active low, yaitu aktif saat logika bernilai nol “0”. Sinyal LOW

pada pin ini dengan lebar minimum 1,5 mikrodetik akan membawa

microcontroller ke kondisi reset, meskipun clock tidak running. Sinyal

dengan lebar kurang dari 1,5 mikrodetik tidak menjamin terjadinya kondisi

reset.

g. XTAL 1

XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke

internal clock operating circuit.

h. XTAL 2

XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.

STIKOM S

URABAYA