perancangan Dan Implementasi Ronot Cerdas Pemadam Api Senior Beroda DU 114-V10 (Dirancang Untuk Pertandingan KRCI 2010)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia telah mengadakan beberapa kali kontes robot yang terbagi dua mejadi, Kontes Robot Indonesia (KRI) dan Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI), dalam Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) terdapat 3 (tiga) Divisi, yaitu :

Indonesia telah mengadakan beberapa kali kontes robot yang terbagi dua mejadi, Kontes Robot Indonesia (KRI) dan Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI), pada Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) tahun 2010 terdapat 4 (empat) Divisi, yaitu

1. Divisi Senior, meliputi : a. Divisi Wheeled Robot b. Divisi Legged Robot 2. Divisi Expert

a. Divisi ExpertBattle

Divisi Senior khusus dibatasi hanya untuk peserta mahasiswa, sedangkan Divisi Expert, terbuka baik untuk peserta mahasiswa maupun juga untuk peserta umum, dimana pemenangnya akan mengikuti kontes robot tingkat internasional yang diselenggarakan di beberapa negara Asia seperti Jepang, Thailand, Korea Selatan, Cina dan, Malaysia. Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) yang akan diselenggarakan bertemakan “ Robot Cerdas Pemadam Api “, diselaraskan dengan tema yang ditentukan oleh “TRINITY COLLEGE FIRE-FIGHTING ROBOT CONTEST 2009 “. Kontes tersebut memiliki nilai dan arti lebih didalam masyarakat khususnya guna mendorong penguasaan teknologi maju bagi para mahasiswa teknik di Indonesia dan peningkatan kualitas robot terutama pada sistem kontrolnya.

2 Dalam mengikuti suatu kontes, robot yang didesain dan dirancang haruslah cerdas, handal, stabil, serta cepat dalam melakukan aksi di arena kontes. Penulis pada tahun 2008 hanya sebagai wakil ketua untuk tingkat regional maupun tingkat nasional. Sedangkan pada tahun 2009 untuk tingkat regional penulis juga masih sebagai wakil ketua, dan untuk tingkat nasional penulis diharuskan membuat robot sendiri karena robot yang diturunkan tingkat regional dibawa ketua untuk bertanding ke tingkat internasional ”ROBOGAMES 2009”. Untuk tahun 2010 penulis sebagai ketua dalam team. Perbedaan rule pertandingan untuk tahun 2009 dan 2010 yaitu: untuk tahun 2009 peserta bebas memilih mode yang mereka inginkan (Mode A , Mode B atau Mode C) untuk trial pertama, kedua dan ketiga. Sedangkan untuk tahun 2010 peserta diwajibkan untuk memilih mode A untuk trial pertama mode B untuk trial kedua dan mode C untuk trial ketiga.

Hal tersebut yang mendasari Penulis untuk menyusun tugas akhir yang bertujuan merancang dan menyempurnakan Robot Cerdas Pemadam Api (DU114-V9, robot milik DIVISI ROBOTIKA UNIKOM) yang lebih cerdas untuk mengatasi kondisi lapangan yang semakin kompleks.

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Merancang dan membangun robot cerdas pemadam api divisi senior beroda yang merujuk pada Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) 2010.

2. Menyempurnakan Robot Cerdas Pemadam Api DU114-V9 sehingga robot mampu mengatasi kondisi lapangan yang semakin kompleks.

1.3 Batasan Masalah

Dalam tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan pada perancangan dan pengendalian gerak robot, agar dapat melakukan pencarian sumber api dan memadamkannya dengan melewati beberapa rintangan serta dengan kecepatan yang relatif tinggi dan stabil. Batasan masalah ini mengacu kepada peraturan Kontes Robot Cerdas Indonesia 2010 divisi senior beroda.

3 1.4 Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang penulis lakukan adalah eksperimental dengan tahapan sebagai berikut :

1. Studi literatur dan studi lapangan

Mencari referensi buku dan mencari berbagai komponen pendukung yang akan dipakai dalam perangcangan tugas akhir ini serta mempelajari bahsa pemrograman yang akan digunakan.

2. Interview dan eksperimen

Mencoba berbagai modul rangkaian yang diperoleh dari studi literatur dan studi lapangan serta mendiskusikan hasil eksperimen dengan dosen pembimbing. 3. Perancangan

Setelah melakukan eksperimen dan hasil eksperimen tersebut sesuai dengan kebutuhan maka dilakukan perancangan dengan cara menggabungkan eksperimen-eksperimen dari segi perangkat keras ( modul-modul rangkaian ) dengan perangkat lunak, sehingga tersusun sebuah sistem.

4. Analisis dan Pengujian

Untuk mengetahui hasil dari perangcangan sistem yang telah dibuat, selanjutnya akan dilakukan pengujian dengan cara mengambil data dari sistem yang dibuat dan menganalisis data tersebut, apakah telah sesuai dengan yang diinginkan atau belum, apabila data yang diperoleh tidak sesuai dengan yang diinginkan maka akan dilakukan pengecekan kembali dan memperbaikinya sehingga diperoleh hasil pengujian yang sesuai.

4 1.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah : BAB I. PENDAHULUAN

Dalam bab ini membahas mengenai latar belakang, maksud dan tujuan penulisan, batasan masalah, metoda penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II. LANDASAN TEORI

Dalam bab ini membahas tentang teori-teori dasar yang berhubungan dengan perangkat keras maupun perangkat lunak pembentuk robot.

BAB III.PERANCANGAN SISTEM

Dalam bab ini membahas tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. Pemilihan terhadap sensor-sensor yang digunakan untuk navigasi, pencarian api dan pemadam api. Algoritma pergerakan robot di arena BAB IV.UJI COBA DAN ANALISIS SISTEM

Dalam bab ini membahas tentang cara kerja robot dan analisa data terhadap sensor-sensor yang digunakan.

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN

5

BAB II

LANDASAN TEORI

Dalam bab ini akan dijelaskan mengenai teori-teori tentang robot senior beroda serta penunjang untuk membentuk sebuah robot cerdas pemadam api, baik teori perangkat keras maupun perangkat lunak yang akan digunakan sebagai berikut :

2.1 PENGERTIAN ROBOT SENIOR BERODA

Robot Senior Beroda merupakan sebuah robot yang menggunakan roda sebagai alat geraknya dengan misi mencari dan memadamkan api pada arena lapangan. Pada Robot Senior Beroda yang diutamakan adalah kecepatan dan kemampuan robot dalam bernavigasi dan bermanuver dalam mencari dan memadamkan api disuatu arena dengan peta tertentu secara otomatis.

Pada Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) 2010 robot diwajibkan untuk memilih Mode A untuk trial pertama, Mode B untuk trial kedua, dan Mode C untik trial ketiga. Dengan adanya perbedaan Mode untuk setiap kali trial menuntut robot memiliki algoritma yang cerdas dan handal.

2.2 PERANGKAT KERAS (HARDWARE ) 2.2.1 Mikrokontroler ATmega64

Mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pengendali robot dan sebagai pengambil keputusan dari data-data yang dikirimkan oleh sensor-sensor. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega64.

6 Beberapa alasan utama pemilihan mikrokontroler ATmega64:

- Bahasa pemrograman yang sederhana membuat pengembangan perangkat lunak menjadi lebih cepat.

- Kecepatan tinggi dengan frekuensi clock 16 MHz. - Jumlah port I/O sebanyak 53 buah.

- Kapasitas memori program 64KBytes). - Memori data berukuran 4KBytes SRAM. - Rentang Tegangan (Vcc) 4,5 - 5 volt. - Mempunyai 8 External Interrupts

- 8 kanal 10 bit ADC internal

Fitur-fitur lain yang dimiliki ATmega 64 adalah: - 2KBytes EEPROM

- Merupakan mikrokontroler RISC, sehingga memiliki 133 instruksi dasar.

7 Gambar 2.1 Diagram blok ATmega64

2.2.1.1. Deskripsi Pin-Pin ATmega64

ATmega64 memiliki port untuk input/output sebanyak 53 pin, yang terdiri dari 8 pin sebagai port A, 8 pin sebagai port B, 8 pin sebagai port C, 8 pin sebagai

port D, 8 pin sebagai port E, 8 pin sebagai port F dan 8 pin sebagai port G. Khusus untuk port D digunakan sebagai port I/O Interrupt pada pin 1, Port E digunakan sebagai port I/O UART pada pin 0 sebagai Reciever dan pin 1 sebagai

8 Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATmega64

Semua port dapat digunakan sebagai I/O, tapi port juga mempunyai fungsi lain. Berikut adalah daftar pin-pin pada mikrokontroler ATmega64 beserta fungsinya :

9 Tabel 2.1konfigurasi pin-pin mikrokontroler ATmega64

Pin Nama

Tipe Pin

Fungsi Lain

1 PEN I Programing Enable Pin untuk SPI serial programing 2 PE0 I/O Programing Data Input / UART0 Receive Pin 3 PE1 I/O Programming Data Output / UART0 Transmit Pin

4 PE2 I/O Analog Comparator Positive Input atau USART0 external clock input/output

5 PE3 I/O Analog Comparator Negative Input atau Output Compare dan PWM Output A untuk Timer/Counter3

6 PE4 I/O External Interrupt4 Input atau Output Compare dan PWM Output B for Timer/Counter3

7 PE5 I/O External Interrupt 5 Input atau Output Compare dan PWM Output C for Timer/Counter3

8 PE6 I/O External Interrupt 6 Input atau Timer/Counter3 Clock Input

9 PE7 I/O External Interrupt 7 Input or Timer/Counter3 Input Capture Trigger

10 Tabel 2.1 Lanjutan

Pin Nama

Tipe Pin

Fungsi Lain 11 PB1 I/O SCK (SPI Bus Serial Clock)

12 PB2 I/O MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) 13 PB3 I/O MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

14 PB4 I/O OC0 (Output Compare and PWM Output for Timer/Counter0)

15 PB5 I/O OC1A (Output Compare and PWM Output A for Timer/Counter1)

16 PB6 I/O OC1B (Output Compare and PWM Output B for Timer/Counter1)

17 PB7 I/O

OC2/OC1C (Output Compare and PWM Output for Timer/Counter2 or Output Compare and PWM Output C for Timer/Counter1)

18 PG3 I/O TOSC2 (RTC Oscillator Timer/Counter0) 19 PG4 I/O TOSC1 (RTC Oscillator Timer/Counter0) 20 Reset I Untuk mereset program

21 VCC Tegangan sumber 5 v

22 GND Ground

11 Tabel 2.1 Lanjutan

Pin Nama

Tipe Pin

Fungsi Lain 24 XTAL1 Input osilator

25 PD0 I/O External Interrupt0 Input or TWI Serial CLock 26 PD1 I/O External Interrupt1 Input or TWI Serial DAta 27 PD2 I/O External Interrupt2 Input or UART1 Receive Pin 28 PD3 I/O External Interrupt3 Input or UART1 Transmit Pin 29 PD4 I/O Timer/Counter1 Input Capture Trigger

30 PD5 I/O USART1 External Clock Input/Output 31 PD6 I/O Timer/Counter1 Clock Input

32 PD7 I/O Timer/Counter2 Clock Input

33 PG0 I/O WR (Write strobe to external memory) 34 PG1 I/O RD (Read strobe to external memory) 35 PC0 I/O Hanya Pin I/O dua arah

36 PC1 I/O Hanya Pin I/O dua arah 37 PC2 I/O Hanya Pin I/O dua arah 38 PC3 I/O Hanya Pin I/O dua arah 39 PC4 I/O Hanya Pin I/O dua arah 40 PC5 I/O Hanya Pin I/O dua arah 41 PC6 I/O Hanya Pin I/O dua arah

12 Tabel 2.1 Lanjutan

Pin Nama

Tipe Pin

Fungsi Lain 42 PC.7 I/O Hanya Pin I/O dua arah

43 PG.2 I/O ALE (Address Latch Enable to external memory) 44 PA7 I/O AD7 (External memory interface address and data bit 7) 45 PA6 I/O AD6 (External memory interface address and data bit 6) 46 PA5 I/O AD5 (External memory interface address and data bit 5) 47 PA4 I/O AD4 (External memory interface address and data bit 4) 48 PA3 I/O AD3 (External memory interface address and data bit 3) 49 PA2 I/O AD2 (External memory interface address and data bit 2) 50 PA1 I/O AD1(External memory interface address and data bit 1) 51 PA0 I/O AD0 (External memory interface address and data bit 0)

52 VCC Tegangan Input 5V

53 Gng Ground

54 PF7 I/O ADC input channel 7 or JTAG Test Data Input) 55 PF6 I/O ADC input channel 6 or JTAG Test Data Output 56 PF5 I/O ADC input channel 5 or JTAG Test Mode Select 57 PF4 I/O ADC input channel 4 or JTAG Test ClocK 58 PF3 I/O ADC input channel 3

13 Tabel 2.1 Lanjutan

Pin Nama

Tipe Pin

Fungsi Lain 59 PF2 I/O ADC input channel 2

60 PF1 I/O ADC input channel 1 61 PF0 I/O ADC input channel 0

62 AREF Tegangan Referensi untuk A/D Converter

63 GND Ground

64 AVCC Tegangan Input untuk Port F dan ADC

2.2.2 Sensor Dinding

Sensor dinding digunakan sebagai sensor jarak untuk menentukan jarak robot dengan dinding sehingga robot dapat menentukan aksi apa yang harus dilakukan. Sensor ultrasonik digunakan sebagai sensor dinding pada robot yang dirancang.

Pemilihan komponen ini didasarkan pada kehandalannya terhadap gangguan yang telah ditetapkan oleh Panitia KRCI. Sensor ultrasonik sangat tangguh terhadap gangguan hanging object berupa cermin, tetapi sensor ini menjadi kurang handal terhadap hanging object berupa sound damper yang dipasang di dinding arena lapangan. Solusinya yaitu dengan penempatan posisi sensor ultrasonik dibadan robot yang tidak terganggu oleh sound dumper.

14 2.2.2.1. Sensor Ultrasonik

Telinga manusia hanya bisa mendengar frekuensi bunyi antara 20 Hz sampai dengan 20 kHz. Gelombang diatas itu tidak dapat didengar oleh telinga manusia yang dinamakan dengan gelombang ultrasonik. Gelombang jenis ini bisa dimanfaatkan sebagai sensor pengukur jarak tanpa terjadinya kontak fisik dengan objek yang diukur jaraknya (dinding). Sensor ultrasonik bekerja pada frekuensi 40Khz, mempunyai bagian pengirim gelombang (transmitter) dan bagian penerima gelombang (receiver). Jarak dapat diketahui dengan menghitung waktu yang dibutuhkan oleh gelombang ultrasonik sejak awal pengiriman sampai kembali ke penerima gelombang.

Gambar 2.3 Prinsip kerja ultrasonik

2.2.3 Sensor Api

Robot pemadam api tentunya membutuhkan sensor api yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan api di dalam ruangan. UVtron digunakan untuk mendeteksi keberadaan api dalam suatu ruangan arena lomba.

15 2.2.3.1. Uvtron

Sensor UVtron mempunyai rentang spektrum panjang gelombang antara 185 nm hingga 260 nm yang merupakan spektrum gelombang ultraviolet emisi nyala api. Sensor ini bekerja dengan menangkap pancaran ultraviolet. Api dideteksi oleh tabung UVtron sedangkan unit pemroses sinyal tersebut menggunakan modul interface UVtron (Hamamatsu seri C3704). Kelebihan dari sensor ini adalah mampu mendeteksi pancaran ultraviolet sampai jarak 5 meter. Gambar 2.4 berikut adalah gambar sensor UVtron dan modul interface-nya:

Tempat tabung UVtron

Gambar 2.4 (a) Tabung sensor UVtron; (b) modul interface-nya (kanan) (http://sales.hamamatsu.com/assets/pdf/parts_R/R2868.pdf)

2.2.4 Modul Penggerak

Roda yang dihubungkan menggunakan rantai plastik pada robot digerakkan menggunakan dua buah motor gear DC yang dipasang pada roda paling belakang sebelah kiri dan kanan. Pemilihan motor gear DC didasarkan pada putaran dan torsi yang lebih besar dibandingkan dengan motor stepper atau motor servo, juga didasarkan atas ketersediaan di pasaran selain harga murah juga banyak variasinya.

16 Gambar 2.5 Motor DC

(http://www.motortech.com/)

Motor gear DC tidak dapat dikendalikan secara langsung oleh mikrokontroler, karena kebutuhan arus yang besar sedangkan keluaran arus dari mikrokontroler sangat kecil. Motor driver merupakan alternatif yang dapat digunakan untuk menggerakkan motor DC.

Ada dua cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan motor driver: 2.2.4.1 Transistor

Motor DC biasanya dikontrol menggunakan konfigurasi transistor yang dikenal dengan istilah H-Bridge. Konfigurasi ini biasanya menggunakan 4 buah transistor NPN atau dua transistor NPN dan dua transistor PNP.

17 Tabel 2.2Tabel kebenaran konfigurasi H-Bridge

Gambar 2.6 menunjukkan konfigurasi transistor NPN yang digunakan sebagai pengontrol motor DC. Arus yang mengalir ke motor DC polaritasnya dapat diatur dengan memberikan logika ke transistor Q1 sampai Q4. Pengaturannya seperti tabel kebenaran pada tabel 2.2 Transistor Q1 dan Q2 atau Q3 dan Q4 tidak diperbolehkan kondisi keduanya dalam keadaan high karena akan menyebabkan short circuit terhadap baterai.

2.2.4.2 IC Motor Driver

L293 dan L298 adalah contoh IC yang dapat digunakan sebagai driver

motor DC. IC ini menggunakan prinsip kerja H-Bridge. Tiap H-Bridge dikontrol menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output mikrokontroler. L293 dapat mengontrol 4 buah motor DC sedangkan L298 dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan yang dapat digunakan untuk mengendalikan robot bisa mencapai tegangan 46 VDC dan arus mencapai 2 A untuk setiap kanalnya.

Pengaturan kecepatan kedua motor dilakukan dengan cara pengontrolan lama pulsa aktif (metode PWM - Pulse Width Modulation) yang dikirimkan ke rangkaian driver motor oleh modul pengendali (mikrokontroler Basic Stamp).

Duty cycle PWM yang dikirimkan menentukan kecepatan putar motor DC. Gambar 2.13 menunjukkan bentuk IC L293 dan L298 Multiwatt 15 yang digunakan sebagai motor driver.

18

Gambar 2.7 IC L293 dan L298

(http://www.selectronic.fr/includes_selectronic/pdf/Thomson/L298.pdf)

2.2.4.3 Modul kendali motor

Modul kendali motor digunakan untuk mengatur kecepatan dan arah motor sesuai dengan instruksi yang dikirim oleh ATmega64. Modul kendali motor ini menggunakan DT-AVR low cost nano system yang diproduksi oleh Innovative Electronics. Modul ini menggunakan mikrokontroler ATtiny2313 yang mempunyai 2KB memori program, 128 Byte EEPROM dan 128 Byte SRAM. Gambar 2.11 menunjukkan deskripsi pin ATtiny2313.

19 Tabel 2.3konfigurasi pin-pin mikrokontroler ATtiny2313

Pin Nama Tipe Pin Fungsi

1 PA2 Sebagai Reset

2 PD0 UART data receiver

3 PD1 UART data transmitter

4 PA1 XTAL2

5 PA0 XTAL1

6 PD2 I/O External Interrupt 0, XCK, CKOUT 7 PD3 I/O External Interrupt 1

8 PD4 I/O Timer/counter 0

9 PD5 I/O Timer/Counter 1, OC0B

10 GND Ground

11 PD6 I/O Input Capture Pin pada timer/counter 1

12 PB0 I/O Analog Comparator Positive input;

Pin Change Interrupt Source 0.

13 PB1 I/O Analog Comparator Negative input;

Pin Change Interrupt Source 1

14 PB2 I/O OC0A, Pin Change Interrupt Source 2.

15 PB3 I/O OC1A, Pin Change Interrupt Source 3

16 PB4 I/O OC1B, Pin Change Interrupt Source 4

17 PB5 I/O DI/SDA, Pin Change Interrupt Source 5

18 PB6 I/O DO, Pin Change Interrupt Source 6

19 PB7 I/O USCK/SCL, Pin Change Interrupt Source 7

20 Vcc Tegangan Input

2.2.4.4 Optocoupler

Optocoupler merupakan alat yang terdiri dari led inframerah dan phototransistor. Pada saat cahaya dari led inframerah yang menuju ke phototransistor terhalang oleh cahaya dari led inframerah yang menuju ke phototransistor diterima maka phototransistor akan melewatkan arus yang melaluinya. Pada keadaan

20 phototransistor menerima cahaya maka optocoupler akan menghasilkan beda potensial sebesar beberapa mV.

2.2.5 Modul Pemadam Api

Media yang digunakan untuk memadamkan api adalah gas dan air. Yang menjadi pemadam utama adalah air. Dimana air ini disimpan dalam media tertentu berbentuk balok yang memiliki kapasistas ± 250 ml . yang digerakkan oleh motor DC. Motor DC dapat bekerja dengan menggunakan motor driver yang akan mengendalikan putaran motor tersebut. Motor diver yang digunakan sama dengan modul penggerak roda.

2.2.6 Sensor Suara

Robot dapat diaktifkan menggunakan sensor suara dengan frekuensi antara 3 – 4 kHz. Modul yang dirancang terdiri dari dua bagian, yaitu modul penghasil suara yang diaktifkan oleh operator robot dan modul pendeteksi suara yang terpasang pada robot. Alat yang digunakan sebagai penghasil suara adalah sebuah

buzzer dengan frekuensi sekitar 3 – 4 Khz. Suara yang dihasilkan berupa sinyal

analog yang akan diterima oleh komponen micondensor yang kemudian dikuatkan oleh komponen penguat, setelah dilakukan penguatanm sinyal tersebut di-filter melalui komponen bandpass filter sehingga menghasilkan sinyal digital. Sinyal tersebut diterima oleh mirokontroler yang menandakan bahwa awal dari pergerakan robot

Gambar 2.9 Diagram blok sensor suara

21 2.2.7 Catu Daya

Catu daya memegang peranan yang sangat penting dalam hal perancangan sebuah robot. Tanpa bagian ini robot tidak akan berfungsi. Begitu juga bila pemilihan catu daya tidak tepat, maka robot tidak akan bekerja dengan baik.

Penentuan sistem catu daya yang akan digunakan ditentukan oleh banyak faktor, diantaranya :

1. Tegangan

Setiap modul sensor atau aktuator tidak memiliki tegangan yang sama. Hal ini akan berpengaruh terhadap disain catu daya. Tegangan tertinggi dari salah satu modul sensor atau aktuator akan menentukan nilai tegangan catu daya.

2. Arus

Arus memiliki satuan Ah (Ampere-hour). Semakin besar Ah, semakin lama daya tahan baterai bila digunakan pada beban yang sama.

3. Teknologi Baterai

Baterai isi ulang ada yang dapat diisi hanya apabila benar-benar kosong, dan ada pula yang dapat di isi ulang kapan saja tanpa harus menunggu baterai tersebut benar-benar kosong.

Secara umum, ada beberapa jenis dan bentuk baterai yang dapat digunakan untuk sistem catu daya pada sebuah robot, diantaranya baterai Nickel Metal Hydride (Ni-MH). Baterai ini mempunyai teknologi terbaik untuk rechargeable

baterai, yakni dapat diisi ulang lebih dari 400 kali serta memiliki tahanan dalam yang rendah dengan tegangan kerja sebesar 1.2 volt, sehingga dapat memberikan arus yang relatif besar. Jika digunakan untuk beban yang berat, baterai ini dapat menjadi panas.

22 Kapasitas simpan baterai Ni-MH ini sangat bervariasi, yakni sampai 2700 mAh. Berikut ini adalah contoh sebuah baterai Ni-MH 2700 mAh.

Gambar 2.10 Baterai Ni-MH 2700mAh

(http://www.nimhbattery.com/sanyo-2700-aa-rechargeable-batteries.htm) Untuk pengisian baterai ini dapat dilakukan kapan saja, namun untuk hasil yang lebih baik, setelah beberapa kali pengisian, baterai ini harus dikosongkan terlebih dahulu sebelum diisi. Selain jenis baterai Ni-MH, masih banyak lagi jenis baterai yang tersedia di pasaran dengan spesifikasi yang beragam dan dapat digunakan untuk catu daya pada sebuah robot. Diantaranya baterai Ni-CAD, Alkaline, Lithium, Lead Acid dan sebagainya, yang masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangannya.

2.2.8 Modul AVR910

AVR910 merupakan modul pemrograman ATmega64. Modul ini menggunakan software AVRprog.

23 2.2.9. Modul Kompas

Kompas berfungsi sebagai penentu arah gerak robot. Modul kompas yang digunakan adalah CMPS03.

Modul CMPS03 mempunyai ukuran 4 x 4 cm dan menggunakan sensor medan magnet Philips KMZ51. Sensor magnet ini cukup sensitif untuk mendeteksi medan magnet bumi. CMPS03 memiliki resolusi hingga 0,1 derajat dan pembacaan sudut dapat dilakukan dengan 2 pilihan antarmuka yaitu I2C atau PWM.

Gambar 2.12 CMPS03

2.3. Perangkat Lunak ( Software )

Perangkat lunak merupakan faktor penting dalam tahap perancangan robot. Perangkat lunak ini berupa algoritma gerak dan tugas robot dalam bentuk listing program yang ditanamkan kedalam mikrokontroler. Program dapat bermacam-macam bentuk versi dan bahasa pemrogramannya, sesuai dengan spesifikasi dari mikrokontroler yang digunakan.

Mikrokontroler ATmega64 menggunakan bahasa pemrograman QBasic, yang bahasa pemrogramannya hampir sama dengan bahasa Basic. Software yang digunakan adalah Bascom-AVR.

24 2.3.1 Bascom-AVR

Instruksi yang dapat digunakan pada editor Bascom-AVR relatif cukup banyak dan bergantung dari tipe dan jenis AVR yang digunakan. Berikut ini beberapa instruksi-instruksi dasar yang dapat digunakan pada mikrokontroler ATmega64

Tabel 2.4Beberapa instruksi dasar BascomAVR

Instruksi Keterangan

DO…LOOP _Perulangan

GOSUB Memanggil prosedur

IF…THEN _Percabangan

FOR..NEXT _Perulangan

WAIT _{Delay atau waktu tunda detik}

WAITMS _{Delay atau waktu tunda milidetik} WAITUS _{Delay atau waktu tunda mikrodetik} SELECT…CASE _Pencabangan

PULSOUT _{Membangkitkan pulsa}

PULSIN _{Menerima/membaca pulsa yang diterima} GOTO _{Menuju/loncat ke alamat memori tertentu}

Bascom-AVR adalah software yang khusus dibuat untuk keluarga AVR, software ini berjalan pada sistem operasi windows. Software ini dapat berjalan pada komputer dengan sistem minimum, tanpa harus membutuhkan spesifikasi komputer yang canggih. Gambar 2.13 menunjukkan tampilan jendela program Bascom-AVR yang berjalan pada sistem operasi Windows.

25 Gambar 2.13 Tampilan editor Bascom-AVR

2.3.2. AVRProg

AVRprog merupakan software yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler ATmega64 dengan menggunakan AVR910. Gambar 2.14 adalah tampilan jendela program AVRprog

26 .

Pada bab ini aka membangun robot ce Gambar 3.1 merupaka

3.1 HARDWARE 3.1.1. Mikrokontrole

Pemilihan mik penggunaan sensor, tersebut dapat teratas pemrogramannya seh

27 BAB III

PERANCANGAN SISTEM

akan dijelaskan mengenain komponen-kompone cerdas pemadam api berdasarkan landasan te

kan diagram blok keseluruhan dari sistem

Gambar 3.1.Diagram Blok Sistem

oler ATmega64

ikrokontroler ini didasarkan pada banyak r, dengan 53 buah I/O yang dimiliki oleh

tasi, kecepatan eksekusi yang cepat, dan kem ehingga waktu pengembangan program men

onen apa saja yang teori sebelumnya.

aknya kebutuhan h ATmega64 hal kemudahan dalam enjadi lebih cepat

28 karena menggunakan bahasa tingkat tinggi. Konsekuensinya akan mengkonsumsi banyak instruksi assembler yang akan mengurangi kapasitas memori dan kecepatan eksekusi data.

Tabel berikut menunjukkan penggunaan pin-pin pada mikrokontroler ATmega64:

Tabel 3.1Pin-pin I/O yang digunakan pada ATmega64

Nama Port Pin No Pin I/O Tipe

Pin Fungsi

PORT A

51 0 _I/O motor OUT (Tx ke DT-AVR)

50 1 _I/O motor IN (Rx dari DT-AVR)

49 2 _I/O

48 3 _I/O

47 4 I/O

46 5 _I/O

45 6 _I/O

44 7 I/O

PORT B

10 0 _I/O Led Tanda

11 1 _{I/O Sound Activation}

12 2 _I/O

13 3 _I/O

14 4 _I/O

15 5 _I/O Air

16 6 I/O Kipas

17 7 _I/O Posisi Kipas

PORT C

35 0 _I/O Ultrasonik belakang kiri

36 1 _{I/O Ultrasonik belakang kanan} 37 2 _I/O Ultrasonik kanan belakang

38 3 _I/O Ultrasonik kanan depan

39 4 _I/O Ultrasonik depan

40 5 _I/O Ultrasonik kiri depan

PORT D

41 6 I/O

42 7 _I/O Ultrasonik kiri belakang

25 0 _I/O

26 1 _I/O

29 Tabel 3.1 Lanjutan

Nama Port

Pin

No Pin I/O

Tipe

Pin Fungsi

D

28 3 _I/O

29 4 I/O

30 5 I/O

31 6 I/O

32 7 I/O Uvtron (cek api)

PORT E

2 0 _I/O Bemper kanan

3 1 I/O Bemper Tengah

4 2 _I/O Bemper kiri

5 3 _I/O

6 4 I/O

7 5 _I/O

8 6 _I/O

9 7 _I/O

PORT F

61 0 _I/O Sensor lantai 1

60 1 I/O Sensor lantai 2

59 2 _I/O Sensor lantai 3

58 3 _I/O

57 4 I/O

56 5 _I/O

55 6 _I/O

54 7 _I/O

PORT G

33 0 _I/O Kompas

34 1 I/O

43 2 _I/O

18 3 _I/O

19 4 I/O

30 3.1.2. Sensor Dinding

Jenis sensor yang digunakan sebagai sensor pendeteksi dinding adalah sensor ultrasonik PING)))

3.1.2.1. Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik yang digunakan adalah PING))) yang diproduksi oleh Parallax, Inc. Sensor ini mendukung untuk digunakan dengan mikrokontroler yang menggunakan modul Basic Stamp. Beberapa fitur yang menjadi pertimbangan pemilihan sensor ini sebagai pengukur jarak adalah:

1. Tegangan input (Vcc) adalah 5 Vdc.

2. Tipe arus input adalah 30 mA dengan arus maksimum 35 mA. 3. Jarak 1 cm dapat ditempuh dalam waktu 29.03 4 s.

4. Jarak yang dapat diukur mulai 3 cm sampai 3 m.

Gambar 3.2. Sensor ultrasonik PING)))

(http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/28015-PING-v1.3.pdf)

Gambar 3.2 menunjukkan cara kerja sensor ultrasonik, PING))) mengirim gelombang ultrasonik singkat dan menunggu echo (suara pantulan) dari gelombang ultrasonik yang dikirim terlebih dahulu. Terdapat dua langkah untuk mengetahui besarnya jarak antara robot dengan dinding. Pertama mikrokontroler harus mengirimkan pulsa (trigger time) selama 2 S<ttrigger<5 S untuk memulai pengukuran. Pada waktu yang hampir bersamaan, sensor ultrasonik mengirimkan gelombang ultrasonik pada level 40 kHz selama 200 S melalui speaker

31 ultrasonik dan mengirimkan sinyal high (1) ke mikrokontroler. Ketika mikrofon ultrasonik mendeteksi adanya echo, sinyal high (1) berubah menjadi low (0). Waktu yang dibutuhkan gelombang ultrasonik menuju objek dan kembali ke mikrofon sensor ultrasonik bisa dijadikan sebagai variabel untuk menghitung jarak antara robot dengan dinding.

Gambar 3.3. Cara kerja sensor ultrasonik

(http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/28015-PING-v1.3.pdf)

3.1.3. Sensor Api 3.1.3.1 Sensor Uvtron

Sensor UVtron bekerja dengan menangkap pancaran sinar ultraviolet dari api. Komponen yang mendeteksi ada atau tidak adanya api adalah tabung UVtron. Tabung ini membutuhkan suplai tegangan sampai sebesar 400 Vdc sehingga dibutuhkan komponen konverter tegangan tinggi dc ke dc. Bagian ini bisa membangkitkan tegangan 350 Vdc dari tegangan input 12 Vdc.

Pancaran ultraviolet yang diterima oleh tabung Uvtron akan diteruskan ke bagian rangkaian pemroses sinyal. Pada bagian ini kita bisa mengatur seberapa banyak pulsa (3, 5, 7 atau 9 pulsa) yang bisa diterima dengan interval 2 detik atau kurang dari Uvtron dan pada perancangan ini diset pada pulsa 9. Output dari sensor ini sudah dalam bentuk digital (1 atau 0).

32 Gambar 3.4 Skema modul interface sensor Uvtron

Penggunaan phototransistor sebagai pencari titik api sering kali menghadapi kendala ketika ada gangguan cahaya lain selain cahaya yang dihasilkan oleh lilin dengan panjang gelombang yang hampir sama, seperti cahaya matahari dan cahaya dari lampu, untuk itu diperlukan suatu alat yang berfungsi sebagai pengkonfirmasi cahaya lilin tersebut. UV-Tron adalah alat yang sesuai untuk digunakan sebagai pengkonfirmasi, karena UV-Tron hanya akan menerima masukan data dari cahaya api. Agar titik api ditemukan dengan tepat, tabung UV-Tron harus diselubungi oleh sebuah karton hitam, sehingga hanya bagian depannya saja yang terlihat. Dengan demikian arah tangkapan UV-Tron menjadi lebih sempit (fokus). Oleh karena itu pencarian titik api akan menjadi lebih sempurna.

3.1.4. Modul Pengge 3.1.4.1 IC Motor Dr L298N diprodu

bridge driver. Kompo 46 Vdc dan arus sebe pin seperti Aenable, A dengan dioda 1N4002 Pemilihan dioda ini yang mampu mengura

Ga

ggerak Roda Driver L298

duksi STMicroelectronic merupakan kompo ponen ini bisa men-drive dua buah motor DC s besar 2A untuk tiap kanal. Satu motor dapat dik , A+ dan A-. Pin output yang menuju motor D 02 yang dihubungkan ke sumber Vcc dan gro

i berdasarkan kemampuannya untuk menang urangi spike yang terjadi akibat perubahan arah

Gambar 3.6 Rankaian motor driver L298N

33 ponen Dual

sampai tegangan dikontrol dengan 3 r DC dihubungkan

ground motor DC. ngani arus tinggi ah gerak robot.

34 Tabel 3.2Tabel kebenaran untuk satu motor

Aen A(+) A(-) Status Motor

L X X Motor off

H L L Stop (rem)

H H L Berputar clockwise (cepat)

H L H Berputar counter clockwise (cepat)

H H H Stop (rem)

P H L Berputar clockwise (cepat)

P L H Berputar counter clockwise (cepat) H = High ; L = Low ; P = Pulsa ; X = Don’t care

3.1.4.2 Optocoupler

Untuk mengatasi pergerakan robot yang masih dipengaruhi oleh perubahan tegangan, solusi yang digunakan adalah dengan memasangkan speed encoder pada shaft motor. Sensor sederhana yang biasanya digunakan untuk speed encoder adalah optocoupler. Optocoupler terdiri dari pemancar dan penerima, pada bagian pemancar terdiri atas sebuah led dengan intensitas pancaran dapat diatur dengan merubah-rubah besaran resistor (220 -470 ) yang terhubung ke anodanya. Bagian penerima optocoupler adalah sebuah trasnsistor, ketika pemancar tidak terhalangi maka output pada transistor akan berlogika 1 dan ketik pemancar terhalangi output pada transistor akan berlogika 0. Pada shaft tersebut dipasangkan suatu plastik dengan diameter tertentu yang memiliki pola hitam dan transparan. Ketika pemancar mengenai hitam (terhalang) output transistor akan berlogika 0, ketika pemancar mengenai transparan (tidak terhalang) output transistor akan berlogika 1. Bila motor diberikan catu daya dengan tegangan tertentu yang akan memutarkan motor, bacaan dari optocoupler akan mengasilkan pulsa kotak persatuan waktu. Kerapatan dari pulsa yang dihasilkan bergantung kepada kecepatan putaran motor, semakin cepat putaran motor semakin rapat pulsa yang dihasilkan.

G

Gambar 3.8 a. L b. R

3.1.4.3 Kendali Mot Keluaran dari o AVR yang berfungs nantinya DT-AVR in dihasilkan laju perger motor dapat dilakuka ATmega64 ke DT-A masing-masing. Data menjadi acuan/setpoi

motor dengan memba optocoupler. Jika fre frekuensi yang dihas frekeunsi tersebut seh

Gambar3.7 Rangkaian dari Optocoupler

. Lingkaran plastik dengan pola tertentu Rangkaian internal optocoupler dan bentuk fis

otor

i optocoupler akan dihubungkan ke kendali m gsi membaca pulsa yang dihasilkan oleh op ini akan mengolah data masukan dari optoc gerakan robot yang lebih stabil. Pengaturan ke kan dengan cara memberikan data serial dari

AVR melalui pin-pin Rx (reciever) dan ta serial tersebut berupa nilai frekuensi, nilai fr

oint bagi DT-AVR untuk memutarkan motor baca frekuensi sebelumnya yang didapatkan d frekuensi yang dikirimkan oleh mikro lebih

asilkan oleh optocouper maka, DT-AVR aka sehingga mendekati nilai yang diinginkan dan

35

fisik optocoupler

i motor yaitu DT-optocoupler, yang ocoupler sehingga kecepatan putaran ri Mirkokontroler n Tx (transmiter) frekuensi ini akan tor melalui driver

dari hasil bacaan h besar dari pada kan meningkatkan an sebaliknya jika

36 frekeunsi yang diinginkan lebih kecil maka DT-AVR akan menurunkan kecepatan dari putaran motor melalui driver motor.

Gambar 3.9 Diagram blok modul penggerak

3.1.5 Modul Pemadam Api

Sistem pemadam yang dirancang tersusun dari 1 buah motor pump,1 buah kipas pemadam beserta motor penggeraknya, bejana khusus tempat menyimpan air berkapasitas ±250 ml, selang dengan diameter 3 mm , dan spuyer pengatur keluaran air. Selang tersebut menghubungkan antara bejana, motor pump dan spuyer. Ketika robot menemukan api, mikrokontroler akan mengaktifkan salah satu pin yang terhubung ke motor driver guna mengaktifkan motor pump. Ketika motor pump aktif, selang akan menjadi bertekanan tinggi, tekanan air di dalam selang akan keluar melalui spuyer, arah pancaran dan besarnya debit air yang dikeluarkan dapat diatur dengan mengkonfigurasikan spuyer. Posisi bejana tempat menyimpan air harus lebih tinggi dari motor pump, agar motor tersebut selalu terendam oleh air sehingga tekanan yang dihasilkan lebih besar. Jika dalam satuan waktu tertentu api tidak padam, maka mikro kontroler akan mengaktifkan kipas pemadam yang digerakan oleh motor melalui driver motor.

Mikrokontroler

ATmega128

Kendali motor

DT-AVR

Driver Motor

L298N Motor DC Roda

37 Gambar 3.10 (a). Spuyer;(b). Motor pump; (c). Kipas pemadam

3.1.6 Sensor Suara

Sensor suara memiliki bagian penghasil suara (transmitter) dan bagian penerima suara (receiver). Bagian penghasil suara akan mengirimkan nada dengan kisaran frekuensi 3 – 4 kHz. Bagian penerima yaitu sebuah mic condensor yang akan menangkap frekuensi yang dihasilkan oleh modul penghasil suara, kemudian dilewatkan sinyal tersebut ke komponen penguat sinyal, dari penguat sinyal ini data tersebut akan di-filter oleh IC tone decoder LM567. Jika data yang masuk memiliki rentang frekuensi antara 3 - 4 Khz, output dari IC tersebut akan berlogika 0, kemudian data digital tersebut dibaca oleh mikrokontroler yang selanjutnya robot akan mulai beraksi menyusuri lorong arena, mencari api, memadamkan api dan kembali ke posisi awal.

38 3.1.6.1 Modul Pemancar

Gambar 3.11 Rangkaian penghasil suara

Pada bagian pemancar komponen yang digunakan untuk menghasilkan suara dengan frekuensi 3 – 4 Khz adalah buzzer. Prinsip kerja dari rangakain diatas yaitu. Ketika tombol switch ditekan LED akan aktif berkedip-kedip. Ketika LED dalam kondisi menyala, basis dari transistor akan terlewati oleh arus sehingga kolektor dan emitter berhubungan hal tersebut mengakibatkan terjadi beda tegangan di kedua kaki buzzer sehingga buzzer menghasilkan suara.

3.1.6.2 Modul Penerima

39 Komponen yang digunakan untuk menguatkan sinyal masukan yang tertangkap oleh miccondesor adalah transistor bertipe NPN. Agar bekerja dengan baik sebagai penguat, transistor harus dirangkai seperti gambar 3.14. Hasil penguatan yang masih berupa sinyal analog akan dilewatkan ke pada komponen pengatur besarnya amplitudo sinyal yang dihasilkan, komponen tersebut adalah potensiometer dengan besaran 10K

Gambar 3.13 Rangkaian penerima bagian filter

IC LM567 berfungsi sebagai filter frekuensi, sinyal yang telah melewati potensiometer akan terhubung dengan pin 3 dari IC yang berfungsi sebagai pembaca sinyal masukan. IC ini akan mem-filter frekeunsi antara 3 - 4Khz. Rentang pengaturan rekuensi tersebut dapat kita atur dengan mengubah-ubah nilai C2 dan VR2. Ketika sinyal yang masuk berada pada rentang tersebut output dari IC LM567 akan berlogika 0 (low). Dari gambar 3.13 dapat kita lihat bahwa keluaran dari IC ini dihubungkan kembali dengan IC 40106. hal ini dikarenakan keluaran dari IC LM567 logika low nya tidak benar2 low. IC 40106 berfungsi menstabilkan keluaran tersebut. LED yang terpasang berfungsi sebagai indikator keluaran.

40 3.1.7 Catu Daya

Catu daya adalah faktor pendukung yang sangat penting, karena mikrokontroler, sensor-sensor dan aktuator dapat bekerja karena adanya tegangan.

Power supply yang dibutuhkan sebanyak 2 buah, pertama untuk mencatu mikrokontroler dan sensor-sensor yang membutuhkan level tegangan 5 volt. Kedua, tegangan 19.2 volt sebagai tegangan kerja aktuator berupa motor dc. Pemisahan tegangan ini dimaksudkan agar tegangan yang masuk ke mikrokontroler tidak terganggu oleh tegangan dari motor.

Tegangan yang digunakan berasal dari baterai rechargeable yang mempunyai nilai tegangan 1,2 volt per satu baterai. Untuk supply tegangan ke mikrokontroler dan sensor-sensor digunakan 8 buah baterai yang disusun seri sehingga menghasilkan tegangan total sebesar 9,6, karena mikrokontroler dan sensor-sensor hanya mampu bekerja pada level tegangan 5 volt, untuk itu diperlukan regulator tegangan untuk mendapatkan tegangan 5 volt, dengan demikian digunakan IC regulator LM2940

Gambar 3.14 (a) IC Regulator; (b) kapasitor polar

41 Gambar 3.15 menunjukkan catu daya untuk tegangan output 5 Vdc (nilai terukur 4.9 volt) menggunakan IC LM2940 sebagai regulator tegangan positif yang dihasilkan dari tegangan sumber Vin sebesar 9.6 Vdc. Kapasitor digunakan untuk menghilangkan ripple yang berasal dari tegangan input.

Gambar 3.15 Schematic regulator 5 volt dengan LM2940

IC L298N sebagai driver motor membutuhkan tegangan logic 5 volt sama halnya dengan sensor-sensor dan mikrokontroler. Untuk menghasilkan tegangan 5 volt tersebut dibutuhkan IC yang berbeda dari regulator LM2940, hal ini dikarenakan arus yang masuk ke driver motor ± 2A, dengan arus sebesar itu IC LM2940 tidak bekerja dengan baik, IC yang digunakan sebagai penggantinya adalah LM2575, mampu bekerja dengan teganan sumber sebesar 40 volt dengan arus 3 A

42 3.2 SOFTWARE

3.2.1 Algoritma Dasar

Perancangan algoritma dasar merupakan hal yang sangat penting dalam perancangan sistem kendali pada sebuah sistem robot, sebab algoritma dasar inilah yang akan menjadi panduan dalam pengembangan/perancangan algoritma kendali secara keseluruhan. Algoritma-algoritma dasar tersebut diantaranya :

3.2.1.1 Maju dan Mundur

Gerakan maju dilakukan dengan menggerakkan roda kiri dan roda kanan ke arah depan secara bersama-sama, begitu pula dengan gerakan mundur, yakni dengan menggerakkan roda kiri dan roda kanan kearah belakang secara bersama-sama. Untuk dapat menggerakkan robot dengan arah maju, ada 2 mode intruksi yang diterapkan kepada mikrokontroler sebagai berikut :

1. Mode SetDC

Mode SetDC merupakan mode dimana motor akan berputar terus-menerus sampai ada instruksi selanjutnya.

Print #1, 0 ; 0 ; 0 ; 1 ; 180 ; 180

Kecepatan kiri Kecepatan kanan Mode setdc Mode run Arah motorkiri Arah motorkanani

Ket:

- Print#1 = mikrokontroler melalukan pengiriman data serial ke DT-AVR

- 0 = Arah putaran motor kanan, nilai 1 untuk merubah arah putaran - 0 = Arah putaran motor kiri, nilai 1 untuk merubah arah putaran - 0 = Mode Run, nilai 1 untuk stop

43 - 1 = Mode SetDC, nilai 0 untuk mode count

- 180 = Kecepatan motor kanan - 180 = Kecepatan motor kiri

2. Mode Count

Mode count adalah mode untuk menggerakkan motor dengan putaran yang ditentukan. Dapat digunakan untuk bergerak dengan jarak pasti.

Print #1, 0 ; 0 ; 0 ; 1 ; 100 ; 100; 180 ; 180

Kecepatan kiri Kecepatan kanan Count kiri

Count kanan Mode count Mode run Arah motorkiri Arah motorkanani

Ket:

- Print#1 = mikrokontroler melalukan pengiriman data serial ke DT-AVR

- 0 = Arah putaran motor kanan, nilai 1 untuk merubah arah putaran - 0 = Arah putaran motor kiri, nilai 1 untuk merubah arah putaran - 0 = Mode Run, nilai 1 untuk stop

- 0 = Mode Count, nilai 1 untuk mode setDC - 100 = Count kanan

- 100 = Count kiri

- 180 = Kecepatan motor kanan - 180 = Kecepatan motor kiri

44 Mode count juga digunakan untuk belok kanan dan belok kiri. Penggunaan mode count untuk belok hanya dengan merubah arah putaran motor. Berikut contoh program belok kiri dan belok kanan; Print #1, 0, 1, 0, 0, 90, 90, 180, 180 ‘belok kiri

Print #1, 1, 0, 0, 0, 90, 90, 180, 180 ‘belok kanan

3.2.2 Algoritma Gerak Untuk Seluruh Ruangan

Alur pergerakan robot dalam proses pencarian api di setiap ruangan di perlihatkan pada gambar berikut ini :

Gambar 3.17 Salah satu denah lapangan dan nomor rungan

6

1

₃

45 Gambar 3.18 Salah satu denah lapangan dan nomor ruangan

2

4

46 Algoritma utama robot untuk mode A ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

47 Algoritma utama robot untuk Mode B dan Mode C ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

48 Algoritma menuju Ruang1, Ruang2 dan Ruang3 ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

Gambar 3.21 A. Diagram alir prosedur ke ruang1 B. Diagram alir prosedur keruang 2 C. Diagam alir prosedur keruang 4

Awal Prosedur

Belokkanan90

Maju sampai kanan kosong

Belokkanan90

Maju sampai Garis

Return Awal Prosedur Maju sampai kanan kosong Maju sampai kanan ada Maju sampai kanan kosong dan

depan ada

Belokkanan90

Maju sampai Garis

Return

Awal Prosedur

Maju sampai Kiri kosong Belokkiri90 Mundur Sampai kiri ada Kanan = Kosong Belokkanan90

Maju sampai Garis

Return tidak ya A B C

49 Algoritma menuju Ruang 5 dan Ruang 6 ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

Gambar 3.22 A. Diagram alir prosedur ke ruang 5 B. Diagram alir prosedur keruang 6 Awal Prosedur

Maju sampai Kiri kosong

Belokkiri90

Maju sampai kanan kosong dan

depan ada Belokkanan90 Maju sampai kanan ada Maju sampai kanan kosong Belokkanan90

Maju sampai Garis

Return

Awal Prosedur

Maju sampai Kiri kosong

Maju sampai Kiri ada

Maju sampai Kanan kosong dan depan

ada

Belokkanan90

Maju sampai Garis

Return

B

50 Algoritma dari Ruang 1 menuju ruang-ruang lainya ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

51 Algoritma dari Ruang 2 menuju ruang-ruang lainya ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

52 Algoritma dari Ruang 3 menuju ruang-ruang lainya ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

53 Algoritma dari Ruang 6 menuju ruang-ruang lainya ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

54 Algoritma matikan api ruang 1,2,4,5 dan ruang 6 ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

55 Algoritma matikan api ruang 3 ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

56 Algoritma susurkanan dan susurkiri digunakan untuk keluar ruangan ditunjukkan seperti pada diagram alir berikut ;

57 Samakan merupakan program yang digunakan robot agar posisinya sesuai dengan dinding dan arahnya tepat tegak lurus atau sejajar dengan dinding.

58 Gambar 3.31 Diagram alir prosedur samakanbelakang

ya

tidak

ya

ya

cmbelakangkanan-cmbelakangkiri>1

?

Cmbelakangkanan> cmbelakangkiri

?

Cmbelakangkanan< cmbelakangkiri

?

Motor kanan mundur motor kiri maju

Motor kanan maju motor kiri mundur

Awal prosedur

Baca sensor ultrasonik

Return

tidak

59 Gambar 3.32 Diagram alir prosedur samakankanan

ya

tidak

ya

ya

cmkanandepan-cmkananbelakang

>1

Cmkanandepan>c mkananbelakang

?

Cmkanandepan<c mkananbelakang

?

Motor kanan mundur motor kiri

maju

Motor kanan maju motor kiri mundur

Awal prosedur

Baca sensor ultrasonik

Return

tidak

60 Gambar 3.33 Diagram alir prosedur samakankiri

ya

tidak

ya

ya

cmkiridepan-cmkiribelakang>1

?

Cmkiridepan> cmkiribelakang

?

Cmkiridepan< cmkiribelakang

?

Motor kanan maju motor kiri mundur

Motor kanan mundur motor kiri maju

Awal prosedur

Baca sensor ultrasonik

Return

tidak

61 BAB IV

UJI COBA DAN ANALISIS SISTEM

Untuk mengetahui kehandalan dan keberhasilan dari sistem yang kita buat, maka diperlukan pengujian terhadap terhadap komponen – komponen pembangun sistem terutama sensor – sensor.

4.1. Pendeteksian Jarak Menggunakan Sensor Ultrasonik

Pengujian sensor ini dilakukan dengan membandingkan besarnya jarak yang telah ditetapkan dengan hasil perhitungan berdasarkan lamanya waktu high yang diterima, oleh mirkokontroler dalam program. Berdasarkan data sheet sensor

ultrasonic PING))), kecepatan suara adalah 1130 kaki/detik atau setara dengan 34442.4 cm/detik. Sehingga 1 cm dapat dalam 29.034 S. Beberapa tahapan untuk mengetahui besarnya jarak antara sensor dengan objek yaitu:

1. Mikrokontroler mengirimkan pulsa (trigger pulse) minimal sebesar 10 S. Perintah ini dikirim menggunakan instruksi

PULSEOUT port, pin, Duration Keterangan :

PULSEOUT : menghasilkan pulsa pada Pin selama Duration yang akan menjadi input sensor.

Port _{: nama dari sebuah port ( PortA – PortG )}

Pin : sebuah variabel/konstanta/ekspresi ( 0-7 ) yang menetapkan pin I/O yang digunakan. Pin ini akan diset untuk mode

output.

Duration : sebuah variabel/konstanta/ekspresi (1-65535) menetapkan lamanya waktu pulsa yang dihasilkan.

2. Setelah pulsa trigger dikirimkan, sensor harus menunggu selama 700 s sebelum mengirimkan gelombang ultrasonik pendek. Waktu ini juga digunakan oleh sensor PING))) mengirimkan gelombang ultrasonik

62 pendek selama 200 S pada frekuensi 40 KHz dan mikrokontroler untuk menyiapkan instruksi selanjutnya.

3. Instruksi yang digunakan untuk memulai pengukuran adalah PULSEIN Variable, pinx, Pin, State Keterangan:

PULSEIN : mengukur lebar pulsa pada Pin yang digambarkan oleh State dan menyimpan hasilnya dalam Variable.

Variable : sebuah variabel (biasanya dalam Word) yang mana pulsa yang diukur akan disimpan.

Pinx : sebuah pin register ( PinA – PinG )

Pin : sebuah variabel/konstanta/ekspresi ( 0-7 ) yang menetapkan pin I/O yang digunakan. Pin ini akan diset untuk mode input.

State : sebuah variabel/konstanta/ekspresi (0-1) yang menetapkan apakah pulsa yang akan diukur low (0) atau high (1). Pulsa low dimulai dengan perpindahan 1 ke 0 dan pulsa

high dimulai dengan perpindahan 0 ke 1.

Satu unit variabel waktu pada mikrokontroler ATMEGA 64 adalah 10 S.

63 Gambar 4.1Cara kerja sensor ultrasonik

Keterangan:

Mikrokontroler PING

tOUT min. 10 S tHOLDOFF 750 S

tBURST 200 S @40kHz

tIN-MIN 115 S

tIN-MAX 18.5 mS

Berikut ini merupakan perintah yang diberikan mikrokontroler untuk mengakses penggunaan dari sensor ultrasonik, sehingga jarak benda yang ada di depannya dapat diketahui.

Config Portc.1 = Output

Portc.1 = 0 ; Port PingKanan di nol-kan Pulseout Portc , 1 , 40 ; Kirim pulsa trigger 10 uS

Pulsein waktu , Pinc , 1 , 1 ; Jika Port PingKanan=1 (HIGH), maka simpan lama waktu kondisi 1 ke waktu waktu = Waktu * 10 ; simpan waktu

64 Gambar 4.2 menunjukkan posisi pengujian sensor ultrasonik terhadap dinding. Hasil pengukuran dibandingkan dengan jarak sesungguhnya yang sudah diatur terlebih dahulu.

ATMEGA 128 Dinding D in d ing 50 cm

Gambar 4.2Posisi pengujian sensor ultrasonik

Berikut merupakan listing program untuk menguji sensor ultrasonik : $regfile = "m64def.dat"

$crystal = 16000000 $baud = 9600

‘--- Dim Jarak As Word

Dim Waktu As Word

‘--- Do

Gosub Ultrasonik

Print " tes ultrasonik "

Print "=========================================" Print

Print "jarak : " ; Jarak Print "waktu : " ; Waktu Print

Print "=========================================" Loop

End

Ultrasonik:

Config Portc.1 = Output Portc.1 = 0

Pulseout Portc , 1 , 40 Pulsein Waktu , Pinc , 1 , 1 waktu = Waktu * 10

Jarak = waktu / 61 Waitms 10

65

Print adalah instruksi untuk menampilkan informasi hasil pengukuran

pada layar monitor seperti terlihat pada gambar 4.3 yang merupakan tampilan pengambilan data sensor ultrasonik pada layar monitor.

Gambar 4.3Tampilan pengambilan data sensor ultrasonik

Data diambil dengan posisi sensor ultrasonik tegak lurus terhadap objek yang ada di depannya. Tabel 4.1 menunjukkan data hasil pengukuran. Kolom pertama adalah jarak yang kita tetapkan antara sensor dengan dinding. Kolom kedua dan ketiga adalah waktu dan jarak yang didapatkan dari hasil pengukuran seperti pada gambar 4.3.

Tabel 4.1Hasil pengukuran sensor ultrasonik

Jarak (cm) Hasil Pengukuran Error (cm) Perhitungan Waktu (uS) Jarak (cm) Jarak (cm)

10 626 _{10.78 0.78 10.78}

20 1172 _{20.18 0.18 20.18}

30 1770 _{30.48 0.48 30.48}

40 2362 _{40.67 0.67 40.67}

50 2927 _{50.41 0.41 50.41}

60 3506 _{60.38 0.38 60.38}

70 4097 _{70.56 0.56 70.56}

80 4590 _{79.05 0.05 79.05}

90 5225 _{89.98 0.98 89.98}

100 5849 _{100.72 0.72 100.72}

150 8736 _{150.45 0.45 150.45}

200 11631 _{200.30 0.30 200.30}

250 14549 _{250.55 0.55 250.55}

66 Jarak hasil perhitungan didapatkan dari:

Jarak = 

     • 034 . 29 ) 8 . 0 ( 2

1 t x

cm Keterangan :

Jarak : Besarnya jarak antara sensor dengan objek (cm) t : Didapatkan dari hasil pengukuran sensor ( S) 0.8 : Konstanta konversi waktu untuk mode BS2P ke S 29.034 S : Waktu balikan lebar pulsa menempuh jarak 1 cm.

½ : pengambilan waktu hanya waktu kembalinya suara (echo) ke Rx sensor

Data pada tabel 4.1 rata – rata error dari sensor ultrasonik sebesar 0.5 cm masih dalam batas kewajaran, karena perubahan data yang dihasilkan bersifat

fluktuatif dengan nilai error tertinggi sebesar 0.98 cm pada jarak 90 cm dan nilai error terendah sebesar 0.05 pada jarak 80 cm.

ATMEGA 128 Dinding s o u n d d u m p e r D in d in g 50 cm ATMEGA 128

Dinding sound dumper

D in d in g 50 cm

(a) (b)

Gambar 4.4a. Posisi Sound Dumper didepan sensor ultrasonik.

b. Posisi Sound Dumper disamping sensor ultrasonik.

Gambar 4.4(a) menunjukkan posisi sensor ultrasonik terhadap sound dumper yang dipasang tegak lurus didepan dinding. Hasil pengukuran menunjukkan, ketika jarak yang ingin diukur sejauh 50 cm tetapi jarak hasil pengukuran menunjukkan 49 cm. Hal ini berarti bacaan sensor kekurangan 1 cm,

67 kekurangan disebabkan karena adanya penebalan dinding oleh sound dumper, tebal dari sound dumper itu sendiri adalah 1 cm, dalam hal ini sensor tidak terganggu oleh sound dumper jika ditempatkan didepan sensor. Akan tetapi jika posisi sound dumper disamping sensor ultrasonik, pada pengukuran dengan jarak 50 cm, hasil bacaan menjadi 35 cm, hal ini menunjukkan error yang sangat besar, oleh karena itu untuk mengatasi error ini adalah penempatan sensor ultrasonic yang tidak tergangu oleh sound dumper. Gambar 4.5(a) merupakan hasil pengukuran dengan posisi sound dumper di depan sensor ultrasonik, sedangkan gambar 4.5(b) adalah hasil pengukuran dengan posisi sound dumper di samping sensor ultrasonik

(a) (b)

Gambar 4.5(a) Tampilan pengukuran Posisi Sound Dumper didepan sensor

(b) Tampilan hasil pengukuran Posisi Sound Dumper disamping sensor

4.2. Pendeteksian Garis Putih Menggunakan Sensor Lantai

Pengujian sensor lantai dilakukan terhadap 2 komponen sensor pengirim cahaya yang berbeda yaitu LED super bright dan infra-merah. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan modul sensor lantai yang sesuai yaitu hanya akan aktif apabila ada garis yang berwarna putih, dan tidak aktif apabila mengenai warna hitam dan hijau

68 1. Menggunakan LED super bright putih.

Berikut adalah data hasil penggujian sensor lantai menggunakan LED super bright putih sebagai media pengirim cahaya.

Tabel 4.2Hasil pengujian sensor Lantai menggunakan LED super putih

2. Menggunakan Infra-merah

Berikut adalah data hasil penggujian sensor lantai menggunakan Infra- merah sebagai media pengirim cahaya.

Tabel 4.3Hasil pengujian sensor lantai menggunakan Infra-merah

Ket : Sensor lantai aktif = low

Berdasarkan tabel pengujian di atas sensor lantai yang menggunakan LED super bright putih lebih handal dari pada sensor lantai yang menggunakan infra-merah, sensor lantai yang menggunakan LED super bright putih hanya akan aktif pada kertas warna putih, sedangkan sensor lantai yang menggunakan infra-merah aktif pada kertas putih dan karpet hijau.

Sensor lantai akan mendeteksi garis putih yang berada di area home, di depan pintu ruangan, dan di area sekitar lilin.

media penguji Sinyal

Kertas putih Low Lantai hitam High Karpet abu-abu High

media penguji Sinyal

Kertas putih Low Lantai hitam High Karpet abu-abu Low

69 4.3. Pencarian titik api menggunakan sensor UVtron

Sensor api yang digunakan menggunakan sensor UVtron, yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan api di ruangan.

Output dari sensor UVtron berupa pulsa. Pulsa yang disediakan 3, 5, 7, dan 9 pulsa yang bisa dihasilkan dalam interval waktu kurang dari 2 detik. Untuk menguji sensor UVtron, dilakukan pengecekan data 1 dan menjumlahkan banyaknya data 1 tersebut dalam interval waktu tertentu.

Dengan instruksi ini kita bisa menentukan keberadaan api dalam suatu ruangan. Prosedur berikut digunakan untuk mengetahui keberadaan api di dalam ruangan.

$regfile = "m64def.dat" $crystal = 16000000 $baud = 9600

Uvtron Alias Pind.5 Dim Datauv As Word Dim Lama As Word Dim Kali As Word Do

Gosub Apiuvtron

Print " tes uvtron " Print "==============================="

Print

Print "Datauv : " ; Datauv Print

Print "================================" Loop

End

Apiuvtron: Datauv = 0 Kali = 0 Do

Lama = 0 Do

If Uvtron = 1 Then Incr Lama

Incr Datauv Do

Loop Until Uvtron = 0 Else

Incr Lama End If

Loop Until Lama = 10000 Incr Kali

Loop Until Kali = 9 Return

70 Program di atas digunakan untuk mengetahui bahwa di ruangan ada api. Variabel uvtron _{digunakan sebagai variabel} port _data input _{pada pind.5,}

sedangkan datauv _{digunakan sebagai variabel untuk menyimpan hasil}

menghitung (count) siklus. Lamanya pengambilan data selama 90000 kali perulangan dengan bahasa BASCOM AVR, atau jika diukur dengan stop watch selama 500 ms.

Gambar 4.6 Tampilan pengambilan data UVtron

Gambar 4.7 Posisi lilin terhadap UVtron

Gambar 4.15 menunjukkan posisi lilin terhadap UVtron. Lilin dikatakan berada pada sudut nol derajat (00) jika diletakkan di depan sensor UVtron. Pengukuran berikutnya dilakukan terhadap lilin yang diletakkan pada sudut 150, 300, 450, 600 dan 900 yang secara berturut-turut digeser ke arah kanan UVtron.

00 90

71 Tabel 4.4 adalah tabel hasil pengukuran respon sensor UVtron terhadap keberadaan nyala lilin berdasarkan jarak dan sudut.

Tabel 4.4Hasil pengukuran jumlah siklus UVtron

Sudut Jarak (cm) Count Sudut Jarak (cm) Count

00

25 6

450

25 5

50 5 50 4

75 3 75 3

100 3 100 2

125 2 125 2

150 2 150 2

150

25 5

600

25 5

50 3 50 4

75 3 75 3

100 3 100 3

125 2 125 2

150 2 150 2

300

25 6

900

25 2

50 4 50 1

75 3 75 1

100 3 100 1

125 2 125 1

150 2 150 1

Dari tabel 4.4 dapat ditentukan jumlah siklus yang dapat menentukan keberadaan api yang berada dalam suatu ruangan. Api akan dianggap berada dalam suatu ruangan jika jumlah counter lebih dari 0 (datauv>=1).

72 4.4 Penentuan kecepatan motor

Dalam melakukan aksinya, pergerakan robot haruslah selalu stabil dan konstan, gerakan-gerakan yang sering dilakukan oleh robot seperti maju lurus, belok kanan 900, belok kiri 900 harus selalu tepat sehingga menghasilkan pergerakan yang sempurna. Untuk itu digunakan suatu komponen pengendali putaran motor yang bekerja secara close loop. Komponen ini berfungsi mengatur putaran motor agar tetap stabil dan konstan ketika robot sedang melakukan aksinya mencari dan memadamkan api serta menandai keberadaan bayi. Cara kerja dari kendali motor tersebut yaitu kendali motor akan mengkoreksi putaran dari motor dengan cara membaca frekuensi yang dihasilkan oleh optocoupler

yang membaca lingkaran plastik dengan pola hitam-transparan berselang, jika besarnya pulsa yang dihasilkan oleh optocoupler lebih besar dari frekuensi putaran yang diinginkan maka motor kontrol akan mengurangi kecepatan putaran motor. Demikian juga sebaliknya jika frekuensi bacaan optocoupler lebih kecil, maka kendali motor akan menambah kecepatan dari putaran motor.

Ketika terjadi perubahan catu daya yang digunakan untuk motor, hal tersebut akan mempengaruhi kinerja dari putaran motor. Namun dengan digunakannya kendali motor ini, perubahan catu daya yang digunakan tidak akan terlalu berpengaruh bagi kinerja motor, sampai catu daya yang digunakan sudah benar-benar tidak mampu mensuplai daya ke motor. Berikut ini adalah tabel hasil pengujian putaran motor dengan kendali motor, dimana catu daya yang digunakan untuk motor berubah-ubah dengan arah pergerakan putaran motor yaitu maju:

73 Ketika robot melakukan pergerakan belok-belok pengunaan motor kontrol berperan sangat penting agar ketepatan belok selalu terpenuhi. Berikut di bawah ini beberapa penggalan intruksi yang digunakan untuk melakukan pergerakan belok dari robot.

Open "coma.0:9600,8,n,1" For Output As #1 Open "coma.2:9600,8,n,1" For Output As #2

Print #1 , Chr(085) ; Chr(006) ; Chr(001) ; Chr(205) ; Chr(130) Print #2 , Chr(085) ; Chr(006) ; Chr(001) ; Chr(205) ; Chr(130) Variabel yang dikirimkan berturut-turut dalam intruksi serial di atas adalah

6 = count, mode yang digunakan untuk menghitung pulsa dari optocoupler

1 = FreqHigh, bit-bit tertinggi dari frekeunsi yang dikirimkan 205 = FreqLow , bit-bit terendah dari frekuensi yang dikirimkan 130 = Speed, kecepatan putaran untuk masing-masing motor

Dari intruksi di atas dapat diketahui bahwa motor akan berputar sebanyak 381 pulsa, baik motor kiri maupun motor kanan ke arah yang telah ditentukan. Kecepatan yang diberikan kepada masing-masing motor berbeda, dikarenakan masing-masing motor DC yang digunakan memiliki karakteristik yang berbeda. Pulsa sebanyak 381 didapatkan melalui Perhitungan sebagai berikut:

Jumlah Count = FreqHigh* 256 + FreqLow

Jadi jika nilai FreqHigh dan FreqLow dimasukan :

461 205 ) 256 * 1 ( ) 256 * ( = + = +

= FreqHigh FreqLow

count

Untuk membuktikan apakah jumlah count yang digunakan dapat menghasilkan gerakan belok kanan 90º dan belok kiri 90º, dilakukan percobaan sebanyak 10 kali dan dilihat apakah gerakannya telah benar atau belum. Tabel 4.6 adalah tabel keberhasilan gerakan belok kanan 90º dan belok kiri 90º :

74 Table 4.5 Keberhasilan algoritma belokkanan dan belokkiri

Pergerakan Percobaan Berhasil / Tidak Berhasil

belok kanan 90º

1 Berhasil

2 Berhasil

3 Berhasil

4 Berhasil

5 Berhasil

6 Berhasil

7 Berhasil

8 Berhasil

9 Berhasil

10 Berhasil

belok kiri 90º

1 Berhasil

2 Berhasil

3 Berhasil

4 Berhasil

5 Berhasil

6 Berhasil

7 Berhasil

8 Berhasil

9 Berhasil

10 Berhasil

Keberhasilan pegerakan belok-belok tersebut memiliki toleransi sekitar ± 10 º. Hal tersebut dikarenakan gaya gesek rantai robot terhadap lantai. Sehingga dengan toleransi tersebut pergerakan dianggap berhasil.

4.5 Penentuan arah robot menggunakan kompas

Pada robot, posisi pemasangan kompas diletakkan paling atas dari robot, yaitu sekitar 28,5 cm dari permukaan lantai atau 5 cm daripermukaan robot paling atas, hal ini dimaksudkan agar kompas tidak terpengaruh oleh medan magnetik dan medan listrik yang dihasilkan oleh motor DC dan komponen elektronika.

75 BASCOM AVR telah menyediakan intruksi PWM untuk mengontrol kompas yaitu instruksi Pulsein, listing programnya sebagai berikut :

Dim Sudut As Word

Kompas:

Pulsein Sudut , Ping , 1 , 1 Sudut = Sudut - 1000

Sudut = Sudut / 10 Print Sudut

Waitms 20 Return

Table 4.6 Hasil pengujian kompas sudut Sudut

terbaca error

0 0 0

15 16 1

30 29 1

45 43 2

60 62 2

75 75 0

90 88 2

105 104 1

120 116 4

135 131 4

150 148 2

165 166 1

180 179 1

sudut Sudut

terbaca error

195 195 0

210 214 4

225 227 2

240 241 1

255 257 2

270 273 3

285 283 2

300 298 2

315 314 1

330 331 1

345 343 2

360 359 1

4.6 Pengujian Alg

Pengujian algo telah dirancang telah adalah tabel pengujian api, dengan range teg range tegangan teruk merupakan batasan te

• Trial 1 Mode A

• Trial 2 Mode B

• Trial 3 Mode C

Algoritma dari Posisi HOME Hingga Memad

goritma dilakukan untuk mengetahui apakah lah sesuai dengan yang diinginkan atau belu

an algoritma, dari mulai HOME sampai denga tegangan terukur untuk mikrokontroler 11.2 V ukur untuk motor 22.4 V – 20.1 V. Range te tegangan yang digunakan.

e A

e B

e C

76 adamkan Api

h algoritma yang elum. Berikut ini gan memadamkan V – 10.5 V dan tegangan tersebut

77 BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan pengujian dan analisis dari sistem yang telah dirancang, maka dapat diperoleh beberapa simpulan, diantaranya :

1. Robot dengan bentuk dasar tank bisa digunakan untuk mengatasi kondisi lingkungan KRCI 2009 dan KRCI 2010

2. Sensor ultrasonik bisa tergangu dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi sensor ultrasonik tersebut

5.2 Saran

Adapun saran-saran dari Penulis yang dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam penelitian robot cerdas pemadam api lebih lanjut adalah :

1. Perlunya dibuat modul sensor ultrasonik yang frekuensinya tidak sama dengan alat-alat elektronik yang menggunakan ultrasonik yang ada dipasaran

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

ROBOT CERDAS PEMADAM API SENIOR BERODA DU114-V10 ( DIRANCANG UNTUK PERTANDINGAN KRCI 2010 )

LAPORAN PENGGANTI TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada

Program Studi Sistem Komputer Strata Satu di Jurusan Teknik Komputer Oleh :

WAHYU EKO PRASETYO 1.02.05.056

Pembimbing :

YUSRILA Y KERLOOZA, M.T. TAUFIQ NUZWIR NIZAR, S.Kom

JURUSAN TEKNIK KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

BANDUNG 2010

78

DAFTAR PUSTAKA

Lewis, F.L. & Frank Kreith, Ed. (1999). Mechanical Engineering Handbook. Boca Rato;CRC Press LLC

Malvino. (2001). Prinsip – Prinsip Elektronik, Edisi kedua. Jakarta: PT. Erlangga. McComb, Gordon. (2001). The Robot Bulider`s Bonanza. New York;McGraw-Hill

Holand, John M. (2004). Designing Mobile Autonomous Robot. Boston;Newnes Panitia Kontes Robot Cerdas Indonesia. (2007). Buku Panduan Kontes Robot

Cerdas Pemadam Api. Jakarta: Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi.

Parallax, Inc (2006). PING)))™ Ultrasonic Distance Sensor. Diakses pada 19 Mei 2009dari World Wide Web:

http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/28015-PING-v1.3.pdf.

Williams, Jon. (2005). The Sheer Joy of Experimenting. Diakses pada 5 Juli 2009 dariWorld Wide Web:

http://parallax.com/dl/docs/cols/nv/vol6/col/nv118.pdf.

Susilo, Dedi. (2005). Robot Avoider. Diakses pada tanggal 15 Mei 2009 dari http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=54.

Anita Desiani & Muhammad Arhami. (2006). Konsep Kecerdasan Buatan.

Yogyakarta: Andi Offset

Agfianto Eko Putra. (2005). Pengendalian Mobile Robot (Mobot) dengan MOBOTSIM v1.0. Yogyakarta : Gava Media

Dosen Elektronika POLBAN. (2006). Modul Pelatihan Robot Cerdas Pemadam Api. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.

Endra Pitowarno. (2006). ROBOTIKA : Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan. Yogyakarta : Andi Offset

Ibram. (2005). Prinsip Kerja Catu Daya Linier. Diakses pada tanggal 22 April 2009 dari http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=37. Lynxmotion, Inc. (1998). Dual H-Bridge DC Motor Driver. Diakses pada tanggal

i

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya tugas akhir dengan judul “Perancangan dan Implementasi Robot Cerdas Pemadam Api Senior Beroda DU114-V10 (Dirancang Untuk Pertandingan KRCI 2010)” dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan, dalam menempuh pendidikan program Strata Satu (S1) pada Jurusan Teknik Komputer, program studi Ilmu Komputer Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia, serta mengikuti Kontes Robot Cerdas Indonesia 2010 yang diadakan oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi tanggal 7-8 Mei 2010 di Politeknik Negeri Bandung.

Tugas Akhir mencakup perancangan perangkat keras dan implementasi algoritma kendali gerak robot agar dapat menemukan titik api, memadamkannya.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, mengingat keterbatasan pengetahuan, keilmuan, pengalaman serta referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun sehingga dapat menyempurnakan tugas akhir ini dimasa-masa yang akan datang.

Dalam penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, sehingga pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua, Ibu dan Ayah tercinta yang telah banyak berkorban dalam membesarkan penulis, dan tak henti-hentinya memberikan perhatian, nasehat, serta motivasi selama studi. Semoga Allah SWT memberikan kemuliaan kepada keduanya baik di dunia maupun di akhirat kelak.., Amin

2. Bapak Dr. Ir. Eddy Suryanto Soegoto, M.Sc, selaku Rektor Universitas Komputer Indonesia

3. Bapak Wendi Zarman, M.Si selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia

ii

4. Bapak Yusrila Y. Kerlooza, M.T, selaku Pembimbing I yang telah banyak memberikan arahan, saran dan bimbingan kepada penulis.

5. Bapak Taufik Nuzwir Nizar, S.Kom, selaku Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.

6. Bapak Ir. Syahrul, M.T, selaku dosen wali.

7. Bapak dan Ibu Dosen serta Seluruh Staff Administrasi di Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia, yang telah banyak memberikan ilmu, wawasan, motivasi serta bimbingan dan bantuan kepada penulis.

8. Teman-teman dalam tim Senior Beroda( Rudi, Adi, Ridwanto, Yudha), terima kasih telah membantu penulis.

9. Teman-teman tim inti divisi robotika (Cucu, Galih, Rizal, Irwan, Sopiah, mei, Heri, Rifki, Malik, Ken) juga teman-teman Divisi Robotika lainnya, terus bekerja keras.

10.Teman-teman 05-TK-02, yang telah banyak membantu selama studi maupun selama proses penyelesaian Tugas Akhir.

11.Semua pihak yang telah banyak membantu dan tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas bantuannya.

Akhir kata, semoga semua kebaikan yang telah diberikan oleh semua pihak kepada penulis, mendapatkan balasan yang setimpal dari Allah SWT, dan berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi Kelompok Studi Robot Cerdas UNIKOM pada masa-masa yang akan datang, Amin..

Wassalamu’alaikum Wr.Wb.

Bandung, Agustus 2010

iii DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... x

ABSTRAK ... xi

I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Maksud dan Tujuan ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Metodologi Penelitian ... 3

1.5. Sistematika Penulisan ... 4

II. LANDASAN TEORI 2.1. Pengertian Robot Senior Beroda ... 5

2.2. Perangkat Keras (Hardware) ... 5

2.2.1. Mikrokontroler ATmega64 ... 5

2.2.1.1 Deskripsi PIN ... 7

2.2.2. Sensor dinding ... 13

2.2.2.1 Sensor ultrasonik ... 14

2.2.3. Sensor Api ... 14

2.2.3.1 UVtron ... 15

2.2.4. Modul Penggerak ... 15

2.2.4.1 Transistor ... 16

2.2.4.2 IC Motor Driver ... 17

2.2.4.3 Modul Kendali Motor ... 18

2.2.4.4 Optocupler ... 19

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram blok ATmega64 ... 7

Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATmega64 ... 8

Gambar 2.3 Prinsip kerja ultrasonik ... 14

Gambar 2.4 (a) Tabung sensor UVtron; (b) modul interface-nya (kanan) .... 15

Gambar 2.5 Motor DC ... 16

Gambar 2.6 Konfigurasi H-Bridge ... 16

Gambar 2.7 IC L293 dan L298 ... 18

Gambar 2.8 Deskripsi pin ATtiny2313 ... 18

Gambar 2.9 Diagram blok sensor suara ... 20

Gambar 2.10 Baterai Ni-MH 2700mAh ... 22

Gambar 2.11 AVR910 ... 22

Gambar 2.12 CMPS03 ... 23

Gambar 2.13 Tampilan editor Bascom-AVR ... 25

Gambar 2.14 Tampilan programmer AVRprog ... 25

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ... 27

Gambar 3.2. Sensor ultrasonik PING))) ... 30

Gambar 3.3. Cara kerja sensor ultrasonik ... 31

Gambar 3.4. Skema modul interface sensor Uvtron ... 32

Gambar 3.5. Tabung UV-Tron yang telah terselubungi karton ... 32

Gambar 3.6. Rangkaian motor driver L298N ... 33

Gambar 3.7. Rangkaian dari Optocoupler ... 35

Gambar 3.8. (a) Lingkaran plastik dengan pola tertentu ... 35

(b) Rangkaian internal optocoupler dan bentuk fisik Optocoupler ... 35

Gambar 3.9. Diagram blok modul penggerak ... 36

Gambar 3.10. (a). Spuyer;(b). Motor pump; (c). Kipas pemadam ... 37

Gambar 3.11. Rangkaian penghasil suara ... 38

vii

Gambar 3.13. Rangkaian penerima bagian filter ... 39

Gambar 3.14. (a) IC Regulator; (b) kapasitor polar ... 40

Gambar 3.15. Schematic regulator 5 volt dengan LM2940 ... 41

Gambar 3.16. Schematic regulator 5 volt dengan LM2575 ... 41

Gambar 3.17. Salah satu denah lapangan dan nomor ruangan ... 44

Gambar 3.18. Salah satu denah lapangan dan nomor ruangan ... 45

Gambar 3.19. Diagram alir program utama robot Mode A ... 46

Gambar 3.20. Diagram alir program utama robot Mode B dan C... 47

Gambar 3.21. (A) Diagram alir prsedur keruang 1 ... 48

(B) Diagram alir prsedur keruang 2 ... 48

(C) Diagram alir prsedur keruang 4 ... 48

Gambar 3.22. (A) Diagram alir prsedur keruang 5 ... 49

(B) Diagram alir prsedur keruang 6 ... 49

Gambar 3.23. Diagram alir prosedur dari ruang 1 ... 50

Gambar 3.24. Diagram alir prosedur dari ruang 2 ... 51

Gambar 3.25. Diagram alir prosedur dari ruang 3 ... 52

Gambar 3.26. Diagram alir prosedur dari ruang 6 ... 53

Gambar 3.27. Diagam alir prosedur matikan api ruang 1, 2,4, 5, 6 ... 54

Gambar 3.28. Diagram alir prosedur matikan api ruang 3 ... 55

Gambar 3.29. Diagram alir susurkanan dan susurkiri ... 56

Gambar 3.30. Diagram alir prosedur samakan ... 57

Gambar 3.31. Diagram alir prosedur samakanbelakang ... 58

Gambar 3.32. Diagram alir prosedur samakankanan ... 59

Gambar 3.33. Diagram alir prosedur samakankiri ... 60

Gambar 4.1 Cara kerja sensor ultrasonik ... 63

Gambar 4.2 Posisi pengujian sensor ultrasonik ... 64

Gambar 4.3 Tampilan pengambilan data sensor ultrasonik ... 65

Gambar 4.4 (a). Posisi Sound Dumper didepan sensor ultrasonik. ... 66

viii

Gambar 4.5 (a) Tampilan pengukuran Posisi Sound Dumper didepan

sensor ... 67

(b) Tampilan hasil pengukuran Posisi Sound Dumper disamping sensor ... 67

Gambar 4.6 Tampilan pengambilan data UVtron ... 70

Gambar 4.7 Posisi lilin terhadap UVtron ... 70

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 konfigurasi pin-pin mikrokontroler ATmega64 ... 9

Tabel 2.2 Tabel kebenaran konfigurasi H-Bridge ... 17

Tabel 2.3 konfigurasi pin-pin mikrokontroler ATtiny2313 ... 19

Tabel 2.4 Beberapa instruksi dasar BascomAVR ... 24

Tabel 3.1 Pin-pin I/O yang digunakan pada ATmega64 ... 28

Tabel 3.2 Tabel kebenaran untuk satu motor ... 34

Tabel 4.1 Hasil pengukuran sensor ultrasonik ... 65

Tabel 4.2 Hasil sensor lantai menggunakan LED super putih ... 68

Tabel 4.3 Hasil sensor lantai menggunakan infra-merah ... 68

Tabel 4.4 Hasil pengukuran jumlah siklus UVtron ... 71

Tabel 4.5 Keberhasilan algoritma belokkanan dan belokkiri ... 74

x

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A : Penjelasan peraturan Kontes Robot Cerdas Indonesia 2010 Lampiran B : Rangkaian Rangkaian

Lampiran C : Listing program Lampiran D : Datasheets

xi ABSTRAK

Penelitian mengenai teknologi robot telah banyak dikembangkan, karena robot berguna untuk membantu kepentingan-kepentingan manusia misalnya, untuk pekerjaan yang memerlukan ketelitian tinggi pada bidang perindustrian, melakukan pekerjaan dengan resiko bahaya yang tinggi ataupun melakukan pekerjaan yang membutuhkan tenaga besar dan sebagainya. Robot Cerdas Pemadam Api dibuat sebagai salah satu simulasi bentuk robot dalam skala kecil dimana robot tersebut bertugas mencari api dalam suatu ruangan dan kemudian mematikannya.

Robot yang dirancang akan menggunakan sensor jarak yaitu ; ultrasonik, sensor api ;Uvtron, menggunakan 2 sistem pemadam api yaitu, air dan kipas, DC (Direct Current) motor sebagai penggerak putaran roda dengan IC (Integreted Circuits) L298 sebagai driver motor dan kendali motor yang dikontrol secara close loop, yang berfungsi mengatur putaran dari DC motor, yang kesemuanya itu dihubungkan ke dalam satu sistem kontrol, yaitu menggunakan mikrokontroler ATmega64. Robot tersebut dapat berjalan secara autonomous tanpa kendali manual dan dalam pengaktivasiannya digunakan sensor suara dengan frekuensi yang telah ditetapkan oleh panitia KRCI yang berkisar antara 3-4 KHz.

Hasil perancangan yang dilakukan pada penelitian ini terbukti cukup baik dalam hal kecepatan serta pemadaman api di arena yang telah ditentukan.

Kata kunci : ATmega64, robot pemadam api