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.