PERANCANGAN ROBOT SUMO DENGAN KENDALI CAHAYA

BAB VI PERANCANGAN ROBOT SUMO DENGAN KENDALI CAHAYA

a. Tujuan Pembuatan

Mempelajari serta menerapkan beberapa rangkaian pada Robot Sumo dengan Kendali cahaya.

b. Komponen yang digunakan

- Baterai li-Po 3s 850 mAh x 1 buah - Resistor 1K Ohm ukuran 1/4 watt

x 1 buah - Resistor 4K7 Ohm ukuran 1/2 watt

x 5 buah - Resistor 4K7 Ohm ukuran 1/4 watt

x 4 buah - Photo diode 5mm

x 5 buah - Transistor BC 337

x 4 buah - Regulator lm7805

x 1 buah - IC 4001

x 1 buah - Soket IC 14 pin

x1 buah - Soket IC 40 pin

x1 buah - PCB Fiber

x 1 lembar - Limit switch toggle

x 1 buah - Touch swtitch

x1 buah - Kabel Pelangi

secukupnya - Dioda in 4004

x 4 buah - Black housing 5 pin

x 2 buah - Black housing 2 pin

x 2 buah - Pin Deret Single

x 2 buah - Xtal 16000

x 6 buah - Cond keramik 20pf

x 2 buah - Cond elco10picoF 25v

x 2 buah - Cond elco 100picoF 25v

x2buah - Push button 6 kaki(on/off)

x 2 buah - Push button 4 kaki(on)

x 1 buah - Jst konektor female

x 1 buah - IC IRF 9540

x4 buah - IC IRF 540

x4 buah - Kabel engkel 1m

x1buah

- Motor DC x2 buah - Roda Lubang tire D

x 2 buah

c. Teori Singkat

Perancangan Robot Sumo sama halnya dengan Pengikut Cahaya yang merupakan sebuah sistem kendali robot dengan pemandu pergerakan menggunakan media cahaya, namun pada robot sumo ini sensor diletakkan di bagian atas robot. Adapun bagian-bagian pentingnya adalah sebagiai berikut

1. Sensor Sensor yang digunakan adalah sensor cahaya photododa. Prinsip kerja photodiode sendiri ialah akan meneruskan arus listrik apabila terkena intensitas cahaya tertentu.

Gambar 6.1 Fotodioda

Robot sumo ini menggunakan sensor cahaya sebagai navigasinya. Sensor cahaya diletakan pada bagian atas dari badan robot. Hal ini bertujuan agar orang yang memainkan robot dapat dengan mudah mengendalikannya. Terdapat 5 buah sensor cahaya yang disematkan. 4 buah sebagai navigasi kanan-kiri-maju-mundur dan satu buah sebagai pengendali servo pengungkit.

Gambar 6.2 Skema Sensor Resistor yang terhubung pada LED nantinya boleh diganti dengan VR

(untuk efisiensi tempat pada pcb). Cara kerja dari rangkaian sensor tersebut adalah ketika Photo diode menerima pantulan cahaya hitam/putih maka akan menimbulkan tegangan yang berbeda yang nantinya akan diteruskan ke Komparator. Ketika menerima cahaya gelap maka tegangan yang diperoleh akan lebih kecil dibandingkan dengan tegangan yang timbul ketika menerima pantulan cahaya putih. Teganan inilah yang nantinya akan dibandingkan dengan tegangan referensi oleh Komparator.

2. Motor DC

Gambar 6.3 Motor DC

Motor yang digunakan adalah motor Dc dengan torsi yang besar , disini memakai motor dengan torsi yang besar bertujuan untuk memperkuat robot ketika mendorong robot lain, sehingga dapat mendorong dengan mudah. (Kelebihan: torsi kuat; Kelemahan: kecepatan lambat).

3. ATmega328

Gambar 6.4 ATMega328

ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16,

membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.

Gambar 6.5 Pin ATMega328

ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin.

Gambar 6.6 Skematik Sistem Minimum pada ATMega

4. Servomotor Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Biasanya motor servo bergerak berdasarkan sudut.

Setiap posisi sudut motor servo akan dikirim lagi untuk menjadi feedback sampai posisi benar benar sesuai.

Gambar 6.7 Motor Servo

Motor servo digunakan untuk pengungkit pada senjata depan agar dapat membalikan robot lawan. Motor servo yg digunakan ialah yang memiliki torsi besar agar dapat mengangkat robot.

5. Driver motor

Gambar 6.8 Skematik pada driver motor menggunakan IC 400

Untuk mengendalikan gerak dari robot, aktuator utama yang digunakan berupa 2 buah motor DC. Untuk mendapatkan gerak robot yang sesuai, maka arah putaran dan kecepatan putaran dari motor DC harus diatur sedemikian rupa. Perintah yang berisi arah putaran dan juga kecepatan putar diberikan oleh microcontroler robot dengan metode Pulse Width Modulation(PWM). Data PWM berupa tegangan antara 0 sampai dengan 5 volt. Tegangan ini dikeluarkan oleh pin PWM dari microcontroler. Data PWM tidak langsung dihibingkan dengan motor DC, namun diolah terlebih dahulu oleh driver motor. Driver motor inilah yang akan menerjemahkan data PWM menjadi kecepatan dan arah putar motor.

Komponen Komponen yang digunakan untuk rangkaian driver motor ini adalah MOS-FET(metal oxyde semiconductor-field effect transistor). Mosfet merupakan transistor yang prinsip kerjanya seperti keran air. Dengan memberikan tegangan yang kecil, kita dapat mengatur tegangan yang lebih besar(metode switching). Pada rangkaian driver motor ini digunakan metode demikian karena tegangan PWM yang dikeluarkan oleh Komponen Komponen yang digunakan untuk rangkaian driver motor ini adalah MOS-FET(metal oxyde semiconductor-field effect transistor). Mosfet merupakan transistor yang prinsip kerjanya seperti keran air. Dengan memberikan tegangan yang kecil, kita dapat mengatur tegangan yang lebih besar(metode switching). Pada rangkaian driver motor ini digunakan metode demikian karena tegangan PWM yang dikeluarkan oleh

dc. Maka dari itu diberikan MOSFET untuk dapat melakukan “switch” sehingga tegangan yang masuk ke motor dc merupakan tegangan baterai secara langsung.

Q1-4 adalah MOFSET yang digunakan. Terdapat 2 tipe MOSFET, yaitu p-channel dan n-channel. Q1 dan Q2 merupakan p-channel sedangkan Q3 dan Q4 merupakan n-channel. Saat pin D1 dan D2 tidak diberi data PWM dari mikcrocontroler, maka motor akan tetap diam. Hal ini dikarenakan tidak ada arus yang mengalir melalui motor. Saat D1 diberikan data PWM dan D2 tidak diberi data(LOW), maka Q2 dan Q3 akan aktif sehingga arus akan mengalir dari baterai  Q2  motor  Q3  GND, sehingga motor akan berputar searah jarum jam(permisalan). Sebaliknya, jika D2 yang diberi data dan D1 dibiarkan dalam keadaan LOW, maka arus akan mengalir dari baterai  Q1  motor  Q4  GND, sehingga motor akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam(permisalan). Arah putaran motor dapat berbeda karena arah arus yang mengalir juga berbeda. Misalkan jika diberi arus dari arah kanan ke kiri motor akan berputar kea rah kiri, sedangkan jika diberi arus dari arah sebaliknya maka arah putaran motor juga akan berbalik.

Selain memberikan arah, nilai PWM yang masuk ke driver juga mempengaruhi laju putaran motor. Saat nilai PWM yang diberikan adalah 0 volt, maka arus yang dialirkan dari baterai juga 0 volt. Saat nilai PWM di- set ke nilai maksimal(5 volt) maka arus yang akan dialirkan dari baterai juga maksimal. Data PWM yang diberikan(antara 0 – 5 volt) dapat diibaratkan seperti seberapa besar keran air dibuka. Semakin besar keran dibuka, maka air yang mengalir akan semakin deras pula.

d. Mekanisme Kerja Robot

Photodioda adalah jenis sensor resisitif, dimana hambatan dari photodioda ini akan berubah seiring perubahan intensitas cahaya yang ditangkapnya. Maka dari itu, untuk mendapatkan data intensitas cahaya, rangkaian photodioda dan resistor ini dirangkai seri dan difungsikan sebagai rangkaian pembagi tegangan.

Gambar 6.9 Rangkaian Pembagi Tegangan

Tegangan yang didapat (pada pin output) merupakan hasil dari rumus

Dari perhitungan ini didapat v-out yang langsung dihibungkan ke pin analog pada microcontroler. Tegangan dari v-out akan berbeda-beda nilainya sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda. Tegangan ini diterjemahkan oleh microcontroler dengan metode analog to digital converter(ADC). Dengan metode ADC maka nilai tegangan (analog) dapat dinyatakan dalam bentuk angka. Pada umumnya sampling ADC yang digunakan antara 8 sampai 12 bit. Dalam robot sumo ini digunakan ADC 10 bit, secara umum nilai tegangan pada v-out (antara 0 – 5 volt) akan direpresentasikan dalam nilai 0 – 1023. nilai ini yang akan diolah dan diterjemahkan sebagai intensitas cahaya. Lalu, apa hubungan dari intensitas cahaya dan navigasi pada robot? Dari ke-5 sensor cahaya yang disematkan, nilai dari masing-masing sensor akan berpengaruh pada gerak robot. Misalkan sensor bagian atas dikenai cahaya dengan intensitas tertentu, maka robot akan berjalan maju. Contoh lain, misalnya sensor tengah (sensor penggerak servo) dikenai cahaya dengan intensitas tertentu, maka seketika servo akan bergerak. Untuk memberikan intensitas Dari perhitungan ini didapat v-out yang langsung dihibungkan ke pin analog pada microcontroler. Tegangan dari v-out akan berbeda-beda nilainya sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda. Tegangan ini diterjemahkan oleh microcontroler dengan metode analog to digital converter(ADC). Dengan metode ADC maka nilai tegangan (analog) dapat dinyatakan dalam bentuk angka. Pada umumnya sampling ADC yang digunakan antara 8 sampai 12 bit. Dalam robot sumo ini digunakan ADC 10 bit, secara umum nilai tegangan pada v-out (antara 0 – 5 volt) akan direpresentasikan dalam nilai 0 – 1023. nilai ini yang akan diolah dan diterjemahkan sebagai intensitas cahaya. Lalu, apa hubungan dari intensitas cahaya dan navigasi pada robot? Dari ke-5 sensor cahaya yang disematkan, nilai dari masing-masing sensor akan berpengaruh pada gerak robot. Misalkan sensor bagian atas dikenai cahaya dengan intensitas tertentu, maka robot akan berjalan maju. Contoh lain, misalnya sensor tengah (sensor penggerak servo) dikenai cahaya dengan intensitas tertentu, maka seketika servo akan bergerak. Untuk memberikan intensitas

e. Skematik Lengkap Rangkaian Robot SUMO