Download - Jurnal M. Aldi M
KOMUNIKASI HALF DUPLEX SECARA WIRELESS ANTARA PC DENGAN ROBOT OTOMATIS PEMADAM API BERBASIS
MIKROKONTROLER AVR ATMEGA8535
Disusun oleh :Achmad Rizki Sadikin / 5215042162
Pendidikan Teknik Elektronika
Pembuat Jurnal oleh :Mochammad Aldi Mauludin / 5215122659
Pendidikan Teknik Elektronika
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
2013
KOMUNIKASI HALF DUPLEX SECARA WIRELESS ANTARA PC DENGAN ROBOT OTOMATIS PEMADAM API BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA8535
Achmad Rizki SadikinAlumni Angkatan 2009 Program Stadi Pendidikan Teknik Elektronika
Pitoyo YuliatmojoDosen Universitas Negeri Jakarta Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika
Aodah DiamahDosen Universitas Negeri Jakarta Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika
Mochammad Aldi M Mahasiswa Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika . Noreg 5215122659
ABSTRACT
Robot with computer communications research aims to been abled robot remotely by computers using Dual Tone Multiple AVR Atmega microcontroller – based frequency 8535. Research conducted at the Robotics Laboratory of Mechanics and Electrical Engineering Faculty of Engineering, State University of Jakarta. The study was conducted during the seven months from June 2008 until December 2008, using laboratory experiments. System of the robot consists of two blocks, the first block and second block of a computer robot. Robot on the block occurs from the input of distance detection sensor, flame sensor navigator, light sensor and interface circuit DTMF decoder.
Kata Kunci: Half Duplex, DTMF, Enkoder, Dekoder, Mikrokontroler AVR ATmega8535.
Perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi yang semakin pesat terutama
dalam bidang elektronika dan
telekomunikasi sangat berpengaruh pada
kehidupan manusia yang semakin maju,
dengan teknologi yang canggih manusia
dapat merancang berbagai alat
sesuaidengan kebutuhan apalagi
keuntungan yang dapat mempermudah
kegiatan mereka sehari-hari, tak terkecuali
peralatan-peralatan teknologi yang dapat
membantu pekerjaan manusian perangkat
komputer Perkembangan teknologi robot
akan baik kegiatan rumah tangga maupun
industri yang dilakukan secara otomatis.
Karena robot bisa diprogram keuntungan
menggunakan robot yaitu meringankan
biaya atau upah pekerja, pekerjaan lebih
cepat selesai, dapat bekerja tanpa henti
dan robot bisa bekerja di tempat yang
berbahaya atau dengan resiko tinggi.
Salah saunya dalam memadamkan api,
robot dapat mengerjakan tugas tersebut
dan bahkan mencari di mana sumber api
yang dapat menjadi penyebab kebakaran.
Tetapi robot otomatis pemadam api yang
sudah ada, dalam melaksanakan tugasnya
hanya sebatas memadamkan api, tetapi
bagaimana jika api tidak bisa dipadamkan.
Oleh karena itu perlu ada tindak lanjut
dalam robot tersebut.
Berdasarkan pemikiran tersebut, maka
peneliti akan merancang suatu robot
otomatis pemadam api yang juga dapat
berkomunikasi jarak jauh tanpa kabel
dengan Personal Computer melalui
aplikasi Visual Basic. Khususnya dalam
memadamkan api, robot yang akan
dirancang oleh peneliti merupakan robot
yang juga dilengkapi dengan sensor-
sensor yang bisa menghindari tembok atau
halangan secara otomatis dengan
teknologi mikrokontroler sebagai
pengolah data utama. Selain menjalankan
tugas sebagai pemadam api, robot yang
dirancang akan mengirimkan sinyal ke
komputer apabila menemukan titik api.
Jika api tidak kunjung padam, robot akan
mengirimkan sinyal berikutnya ke
komputer. Kemudian komputer akan
menampilkan keadaan tersebut pada
monitor yang akan memperingatkan
operator bahwa keadaan sudah berbahaya
dan akan menghubungi Dinas Pemadam
Kebakaran secara manual.
Bukan hanya robot yang dapat
mengirimkan sinyal status apabila
menemukan titik api ke komputer tetapi
melalui komputer, operator juga dapat
mengirimkan sinyal-sinyal perintah ke
robot yang berfungsi sebagai kendali
manual robot sehingga robot dapat
difungsikan secara manual, dan robot juga
dapat difungsikan oleh komputer secara
otomatis dari jauh tanpa menggunakan
kabel robot.
Berdasarkan permasalahan yang telah
dikemukakan, peneliti bermaksud
mengadakan penelitian terhadap sebuah
robot, bagaimana rapat memadamkan api
dan berkomunikasi dengan komputer dan
bagaiman membuat program pada aplikasi
visual basic agar terpadu dengan sistem
robot tersebut. Dalam komunikasi jarak
jauh tanpa mengggunakan kabel antara
robot dengan komputer, peneliti
menggunakan suatu modul pemancar dan
penerima modulasi frekuensi yang siap
digunakan.
Dari hasil penelitian yang dilakukan
diharapkan dapat bermanfaat bagi
masyarakat :
1. Robot dapat memperingatkan operator
terhadap adanya gejala yang akan
menimbulkan kebakaran
sehingga dengan cepat dapat
ditanggulangi.
2. Agar teknologi robot dengan
komunikasi jarak jauh tanpa
menggunakan kabel diterapkan dalam
kehidupan sehari-hari dan dalam
dunia industri.
3. Sebagai referensi dalam
pengembangan pembuatan aplikasi
robot lainnya.
Komputer digital pada dasarnya
merupakan mesin penghitung dan
pengolah data yang bekerja atas instruksi
dan data yang di kodekan dalam bentuk
biner, menurut Langeley Graham (1986:5)
Secara umum sebuah mikrokomputer
terdiri atas tiga bagian utama, yakni:
1. CPU
2. Memori
3. Perangkat I/O
Ketiga bagian mikrokomputer tersebut
saling dihubungkan dengan tiga jenis bus
(jalur penghubung), yaitu bus data untuk
melewatkan data, bus kendali untuk
melewatkan sinyal kendali dan bus alamat
untuk melewatkan alamat.
Media transmisi merupakan suatu jalur
fisi antara transmitter dan receiver dalam
sistem transmisi data, menurut Wahana
Komputer (2003:8)
Telkomunikasi dasar berawal point to
point dimana ada sumber dan tujuan.
Microsoft Visual Basic adalah bahasa
pemrograman yang digunakan untuk
membuat aplikasi windows yang berbasis
grafis (GUI-Graphical User Interface),
menurut Kusumo dan Ario Suryo
(2000:9)
Membangun robot otomatis pemadam api
yang berkomunikasi half duplex secara
wireless dengan komputer dilakukan
dengan merancang robot dan komputer
yang memiliki blok pengirim (transmiter)
dan penerima (receiver) sinyal DTMF-
FM.
Enkoder DTMF
Umumnya sebuah dekoder memiliki
keluaran lebih banyak dibandingkan
dengan masukkannya. Sebaliknya jika
keluarannya lebih sedikit dibandingkan
dengan masukannya maka ini disebut
enkoder, menurut Wakely danJohn F
(2000:35). Secara bahasa, enkoder dapat
berarti penyandi. Perintah-perintah untuk
mengendalikan robot perlu dikodekan
dalam bentuk sinyal analog karena akan
ditumpangi pada gelombang
elektromagnetik dengan modulasi
frekuensi keluaran berbeda, menurut
Warkely dan John F (2000:36).
Sinyal-sinyal keluaran pengkodean IC
UM 91215C perlu diolah dan diubah
dahulu sebelum dimanfaatkan oleh
mikrokontroler. Karena jenis
mikrokontroler yang digunakan hanya
dapat bekerja pada informasi bit-bit
digital. Sehingga perlunya mengubah
nada-nada dial menjadi bit-bit digital.
IC MT 8870
IC MT 8870 merupakan IC penerima
DTMF yang dibangun pada penyaring
frekuensi pita sempit dan berfungsi
sebagai penerjemah sinyal-sinya DTMF.
Kedua blok pengirim dan penerima pada
robot terdiri dari mikrokontroler, antar
muka enkoder DTMF dan dekoder
DTMF, pemancar dan penerima modulasi
frekuensi. Sedangkan kedua blok
pengirim dan penerima pada komputer
terdiri dari antarmuka menggunakan port
paralel, enkoder dan dekoder DTMF serta
pemancar dan penerima modulasi
frekuensi. Sistem robot ini akan diujikan
dengan prinsip komunikasi dua arah
secara bergantian terhadap komputer.
Adapun yang dapat dilakukan sistem ini
yaitu:
1. Pertama robot dikondisikan dalam
mode receive, artinya robot akan
menunggu sinyal perintah yang akan
diberikan oleh komputer. Sedangkan
pada komputer dikondisikan pada
mode transmit, artinya dari komputer
dapat mengirimkan sinyal perintah
mengendalikan robot secara manual
maupun sinyal perintah otomatis yang
berarti robot dapat bekerja secara
otomatis.
Kedua, jika robot menerima sinyal
perintah otomatis maka robot dapat
menghinadari halangan secara otomatis
dan dapat memadamkan api tanpa bantuan
operator dan jarak jauh. Pada kondisi ini
maka komputer berubah menjadi mode
receive dan robot berubah menjadi mode
transmit artinya saat robot IC UM
91215C
IC UM 91215C merupakan keping
tunggal gerbang silikon yang temasuk IC
CMOS dengan osilator internal 3,58
MHz. IC ini menyediakan mode kerja
dialling pulse (DP) atau Dual Tone
Multiple Frequency (DTMF. Biasanya
papan tombol matrik standar dapat
digunakan untuk mendukung mode kerja
DP dan DTMF. IC ini dapat menympan
32 digital lebih pada RAM internal untuk
keperluan penekanan tombol ulang.
Dekoder DTMF
Dekoder adalah rangkaian logika
masukan dan keluaran jamak dimana
berfungsi untuk mengubah kode-kode
masukan menjadi kode-kode keluaran,
dimana kode masukan dandan program.
Dalam pembuatan program terbagi dua
antara program yang akan di download ke
chip mikrokontroler dengan menggunakan
software Basic Compiler dan program
media visual menggunakan pemograman
Visual Basic.
Instrumen Penelitian
1. Alat Ukur
a. AVO meter digital merek HELES
tipe UX-838TR, digunakan untuk
mengukur besar tegangan dan arus,
digunakan pula untuk memeriksa
hubungan jalur rangkaian dan kabel
pengubung.
b. Osiloskop analog merek HAMEG
tipe HM205-3, digunakan melihat
untuk sinyal keluaran pada enkoder
DTMF.
2. Alat Penguji
a. Personal Computer (PC) dengan
spesifikasi Intel Pentium 4 2.0 GHZ
dan Kabel ISP. Personal Computer
(PC) dengan spesifikasi Intel Pentium
4 2.0 GHZ, program yang digunakan
adalah Basic Compiler dan Visual
Basic.
b. Kabel ISP digunakan untuk
menghubungkan IC Mikrokontroler
AVR Atmega 8535 dengan port DB
25 pada PC.
Pelaksanaan Penelitian
1. Perancangan Elektronik
a. Rangkaian Sistem Minimum
Mikrokontroler ATmega 8535
Sistem minimum mikrokontroler adalah
rangkaian elektronik minimum yang
diperlukan untuk beroperasinya IC
mikrokontroler. Kemudian port-port
mikrokontroler dapat dihubung dengan
rangkaian lain untuk menjalankan fungsi
tertentu. Seperti dihubungkan dengan
rangkaian sensor, rangkaian antarmuka
dekoder dan enkoder DTMF, serta driver
motor DC.
b. Rangkaian Flame Navigator
Rangkaian flame navigator
menggunakan foto transistor PN163
sebagai detektor infra merah yang
dipancarkan lilin dengan cara kerja
mengatur nilai tahanan pada
potensiometer yang dirangkai seri
dengan foto transistor yang digunakan
untuk mengatur level tegangan yang
masuk ke input non inverting op-amp
LM324. Sinyal yang masuk ke input non
inverting kemudian akan diperkuat oleh
rangkaian op-amp non inverting yang
besarnya akan dianalisis pada
perhitungan menggunakan rumus
berikut:
A=VoutVin
= RfRin
+1 Vn= RinRIN +Rf
xVout
Besar Vout dapat dihitung dengan rumus:
Vout = VD x A *dengan: VD = VP – V
¿V p x A− RinRin+Rf
x Vout x A
Rangkaian pengkondisi sinyal flame
navigator untuk semua foto transistor pada
robot.
c. Rangkaian Sensor Cahaya
Rangkaian sensor cahaya menggunakan
prinsip perubahan tahanan pada LDR
yang disebabkan penerimaan cahaya
yang diterima oleh LDR. Potensimeter
yang dirangkai seri dengan tegangan
masukan digunakan untuk mengatur
level tegangan referensi yang akan
masuk ke input op-amp LM324 dan
dibandingkan dengan tegangan yang
diparalelkan oleh LDR. IC LM324
bukan digunakan saebagai penguat
membalik ataupun tak membalik,
melaikan hanya sebagau komparator
antara tegangan referensi dengan
tegangan pembanding.
d. Rangkaian Driver Motor DC
Rangkaian driver motor DC
menggunakan IC L293D sebagai
pengendalinya yang digunakan sebagai
penggerak motor pada roda kanan depan
dan roda kiri depan.
e. Perancangan Rangkaian
Antarmuka Enkoder DTMF
1. Rangkaian antarmuka enkoder
DTMF menggunakan IC
UM91215C sebagai enkoder
DTMF yang dihubungkan dengan
beberapa komponen elektronik
yang lain seperti:Regulator
tegangan; menggunakan dioda
zener 3 volt dan resistor 1 KΩyang
digunakan unuk memberikan
tegangan teratur pada IC UM
91215C sebesar 3 volt.
2. Rangkaian osilator; menggunakan
kristal 3,57 MHz dan kapasitor 22
pF.
f. Perancangan Rangkaian
Antarmuka Dekoder DTMF
Rangkaian antarmuka dekoder
DTMF menggunakan IC MT 8870
keluaran dari MITEL Electronics. IC MT
8870 membutuhkan beberapa komponen
tambahan agar dapat bekerja sebagai
dekoder DTMF. Pada penelitian ini IC
MT 8870 dihubungkan beberapa
komponen diantaranya:
Rangkaian bypass, yang terdiri dari
resistor 300 KΩ dan kapasitor 100
nF yang digunakan untuk
melanjutkan sinyal ke pin input IC
MT 8870.
Rangkaian osilator, yang terdiri
dari kristal 3,57 MHz.
g. Konfigurasi Kabel Downloader
Kabel downloader berfungsi untuk men-
download file hex ke dalam
mikrokontroler. Kabel downloader
yangdigunakan menggunakan port paralel
komputer.
h. Rangkaian Saklar Relay
Untuk mengirimkan sinyal perintah
maupun sinyal status antara komputer
dan robot maka diperlukan konfigurasi
tone pada IC UM91215C, tetapi dalam
penelitian yang dilakukan adalah bukan
penekanan manual melainkan penekanan
yang bekerja secara otomatis yang diatur
melalui program mikrokontroler maupun
pemrograman visual oleh program
dengan antarmuka menggunakan IC
ULN 2003.
i. Penggunaan Pemancar dan
Penerima FM
Dalam menyampaikan sinyal perintah
antara komputer dan robot, digunakan
modul pemancar dan penerima FM
microphone wireless siap pakai dengan
merek CEER yang mempunyai frekuensi
response VHF/FM antar 80 MHz sampai
120 MHz dengan area jangkauan 20
sampai 30 maret, suplay tenaga pada
transmitter DC menggunakan baterai 9
volt dan pada receiver DC menggunakan
baterai 1.5 volt.
j. Rancangan Robot
Rancangan robot yaitu mempunyai
empat buah roda. Dua buah roda depan
sebagai penggerak utama sedangkan dua
buah roda belakang adalah roda bantu.
Rangkaian sistem minimum
mikrokontroler, dan rangkaian
elektronik pendukung lainnya diletakkan
pada robot.
Hasil pengamatan
Pada rangkaian sensor pendeteksi
halanhan, IC LM 324 hanya diguanakn
sebagai komparator antara tegangan
referensi dengan tegangan pembanding.
Rangkaian ini menggunakan prinsip
pemantul cahaya inframerah yang
diterima oleh foto dioda. Potensiometer
yang dirangkai seri dengan tegangan
masukan digunakan untuk mengatur level
tegangan referensi yang akan masuk ke
input non inverting p LM324 dan
dibandingkan dengan tegangan yang
diperalelkan oleh foto dioda.
Keluaran tegangan yang dihasilkan masih
berupa sinyal analog, kemudian inputkan
melalui IC Schmitt tigger 7414 yang
mengubah sinyal analog menjadi sinyal
digital lalu membalikkan keadaan logika
sinyal tersebut.
Dapat dilihat bahwa tegangan
perbandingan lebih besar dari tegangan
referensi maka ouput bernilai logika low.
Sedangkan pada saat mendeteksi halangan
didapat pengukuran.
Pada rangkaian sensor cahaya digunakan
untuk menentukan jarak api yang akan
dideteksi dengan diletakkan dalam sebuah
casing yang dibentuk sedemikian rupa
sehingga cahaya lampu ruangan tidak
mengenai permukaan LDR.
Pada rangkaian Flame Navigator ini
menggunakan phototransistor PN163yang
memiliki range pendeteksian cahaya
untuk panjang gelombang 700 sampai
1.100 m dengan puncak sensitifitas pada
panjang gelombang 859 nm
sebagaidetektor cahaya inframerah yang
dipancarkan lilin.
Modul pemancar dan penerima FM
berfungsi dengan baik karena frekuensi
sinyak masukan sam adengan frekuensi
sinyal keluar pada penerima FM.
Walaupun memiliki sinyal yang sama
akan tetapi yangberbeda adalah pada
amplitudonya sinyal keluaran 20 mV dan
banyaknya kotak vertikal dari puncak ke
puncak sinyak terbesar didapat 1,4 kotak
dengan skalar volt/div yang digunakan
sebesar 20 mV sehingga besar tegangan
puncak ke puncak sebagai berikut.
Vp-p = 1,4 x 20 mV = 28 mV
Dalam komunikasi dua arah antara robot
dengan komputer menggunakan prinsip
half duplex, yaitu dapat diartikan
berkomunikasi dua arah secara
bergantian. Tetapi menemukan masalah
pada rangkaian dekoder DTMF yang tidak
dapat mendefinisikan bit-bit digital yang
dikeluarkan oleh enkoder DTMF jika
kedua modul pemancar frekuensi
diaktifkan.
Dengan menggunakan multimeter digital
dengan spestikasi Heles tipe UX-838TR
pada range 20 Volt DC, didapatkan data
hasil pengujian sensor pendeteksi
halangan.
Hasil IC LM324 yang digunakan sebagai
komparator antara tegangan
pembandingan dengan tegangan frekuensi
referensi terhadap jarak yang dideteksi
oleh sensor pendeteksi halangan.
Hasil penguji rangkaian sensor cahaya
dengan menggunakan indikator LED.
Hasil pengujian rangkaian flame
navigator dilakukan dengan menggunakan
indikator LED. Hasil pengujian tegangan
pada kaki IC LM324 yang digunakan
sebagai komparator antara tegangan
pembandingan dengan tegangan referensi
terhadap cahaya lilin yang dideteksi oleh
sensor navigator.
Program yang di buat dalam aplikasi
visual basic memiliki perintyah-perintah
yang mempunyai timer masing-masing
sesuai dengan penggunaannya. Jika timer
yang digunakan untuk perintah tertentu
tetap aktif pada perintah lainnya maka
perintah lain tersebut yang dijalankan
akan menjalankan pula perintah
sebelumnya maka perintah sebelumnya
yang berakibat pengendalian logika keluar
data register menjadi tidak berarturan.
Untuk mengatasi keluaran data register
yang tidak teratur tersebut maka setiap
perintah lain yang dijalankan harus
mematikan timer yang tidak digunakan.
Logika keluar pada data port umumnya
tidak langsung digunakan untuk
menggerakkan pirantu elektronik lain,
maka keluar data port digunakan sebagai
pemicu driver elektronik lain.
Kesimpulan
Robot dapat memadamkan api dengan
baik menhgunakan LDR sebagai sensor
cahaya dan transistor foto sebagai
navigator mencari titik api serta sensor
pendeteksi halangan untuk menghindari
halangan secara otomatis.
Dalam berkomunikasi dua arah antara
robot dan komputer, informasi ataupun
perintah dapat dikirimkan ke robot oleh
operator melalui komputer. Informasi
yang dikirimkan robot diterjermahkan
oleh komputer menggunakan rangkaian
antarmuka dekoder dan enkoder DTMF
melalui penerima dan pemancar modulasi
frekuensi. Robot maupun komputer dapat
membedakan data antara informasi atau
perintah karena konfigurasi data yang
dikirimkan berubah-ubah sesuai dengan
frekuensi yang telah ditetapkan sehingga
mikrokontroler pada robot membaca data
tersebut sebagai input yang berbeda-beda.
Pada komputer pun demikian, data yang
diterima dibaca sebagai input yang
berbeda-beda yang selanjutnya diolah dan
dikirimkian kembali ke robot.
Saran
Dari penelitian yang dilakukan ada
beberapa saran yang hendak
dipertimbangkan yaitu: Sensor yang
digunakan sebagai pendeteksi halangan
seharusnya menggunakan sensor kecil dan
menggunakan baterai yang mempunyai
daya tahan yang
1. lebih besar, agar robot dapat bekerja
lebih lama.
2. Bagi mahasiswa yang ingin
membangun sistem pengendali jarak
jauh menggunakan DTFM-FM agar
menggunakan dua frekuensi berbeda
agar dapat berkomunikasi secara full
duplex.
Daftar Pustaka
Kusumo, Ario Suryo. 2000. Microsoft Visual Basic 6.0. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.
Wahana Komputer. 2003. Konsep Jaringan Komputer dan Pengembangannya. Jakarta: Salemba Infotek.
Wakerly, John F. 2000. Digital Design Priciples & Practices 3rd. New Jersey: Prentice Hall.