benda. Dan posisi mengambil dengan meletakan bendanya berdasarkan warna adalah sama yang berbeda hanya pada poros motor satu sesuai dengan warna benda yang dituju.
3.3. Perancangan Perangkat Keras
Ada beberapa bagian utama dalam perancangan subsistem perangkat keras lengan robot otomatis, yaitu :
a. Minimum system ATmega32 + LCD 16x2
b. Webcam Logitech seri C270h
c. Motor servo
d. Regulator Tegangan IC 7805 + penguat arus
e. Sensor photodiode
f. Metode pengenalan warna
3.3.1. Minimum System ATmega32 + LCD 16x2 3.3.1.1.Minimum System ATmega32
Rangkaian minimum system berfungsi sebagai IO untuk mengontrol atau mengendalikan sudut putar motor servo yang telah diprogram dalam mikrokontroler
ATmega32 pada lengan robot. Mikrokontroler membutuhkan minimum system yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu, rangkaian osilator, rangkaian reset.
Untuk rangkaian osilator digunakan crystal dengan frekuensi sebesar 11,0592 MHz dan menggunakan kapasitor 22 pf pada pin XTAL1 dan XTAL2 di mikrokontroler.
Rangkaian osilator ini berfungsi sebagai sumber clock bagi mikrokontroler. Pemberian kapasitor bertujuan untuk memperbaiki kestabilan frekuensi yang diberikan oleh osilator
eksternal. Gambar 3.11 menunjukan rangkaian osilator.
Gambar 3.11. Rangkaian Osilator ATmega32[6]
Perancangan rangkaian reset bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler dapat diulang dari awal. Saat tombol reset ditekan maka mikrokontroler
mendapat input logika rendah, sehingga akan me-reset seluruh proses yang sedang dilakukan mikrokontroler. Gambar 3.12 adalah rangkaian reset untuk ATmega32.
Gambar 3.12. Rangkaian Reset ATmega32[6] Pada gambar 3.12
terdapat resistor yang memiliki resistansi sebesar 4,7 KΩ yang difungsikan sebagai pull-up. Resistor pull-up eksternal dapat digunakan untuk menjaga
agar pin RESET tidak berlogika 0 secara tidak disengaja. Kapasitor 10nF digunakan untuk menghilangkan noise yang disusun seri dengan resistor. Rangkaian reset minimum system
ATmega32 merupakan gabungan dari rangkaian push-button dan low-pass filter.
3.3.1.2.Rangkaian Konfigurasi LCD 16x2
Rangkaian LCD berfungsi untuk menampilkan nama benda yang terdeteksi oleh webcam
agar user dapat melihat apakah webcam mendeteksi benda dengan baik. Rangkaian LCD dapat dilihat pada gambar 3.13. Penentuan konfigurasi kaki LCD menuju
mikrokontroler ditentukan dengan melihat pada software compiler CodeVisionAVR seperti pada Gambar 3.14.
Gambar 3.13. Rangkaian LCD 16x2 Gambar 3.14. Setting Port LCD
Secara keseluruhan rangkaian Minimum System Atmega32 + LCD 16x2 dapat dilihat pada lampiran.
3.3.2. Webcam Logitech Seri C270h
Webcam yang digunakan adalah webcam Logitech seri C270h. Fungsinya untuk
melakukan capture benda dan output dari gambar data yang diambil merupakan nilai matriks citra RGB Red Green Blue sudah dalam bentuk digital yang datanya akan diolah
menggunakan aplikasi matlab. Dapat dilihat pada gambar 3.15. Webcam ini sudah mempunyai dudukan sendiri serta mempunyai software pendukung yang bisa zoom in dan
zoom out sehingga memudahkan pengaturan dari komputer. Pada proses pengambilan citra
menggunakan resolusi 320 x 240 piksel. Spesifikasinya webcam bisa dilihat pada lampiran. Instalasi webcam dengan laptop menggunakan aplikasi matlab, yaitu :
imaqhinfo; Vid = videoinput ‘winvideo’,1,’RGB24_320X240’;
previewvid;
Gambar 3.15. Webcam Logitech Seri C270h
3.3.3. Motor Servo
Motor servo digunakan untuk menggerakan lengan robot. Motor servo yang digunakan yaitu Towerpro MG946R sebanyak tiga buah, dan Towerpro SG90 sebanyak
satu buah. Spesifikasi servo Towerpro MG946R dan spesifikasi servo Towerpro SG90 dapat dilihat pada lampiran. Servo Towerpro MG946R dapat dilihat pada Gambar 3.16,
dan servo Towerpro SG90 dapat dilihat pada Gambar 3.17.
Gambar 3.16. Towerpro MG946R Gambar 3.17. Towerpro SG90
Rangkaian servo terdiri dari tiga port yaitu vcc, ground, dan data. Jalur data terhubung dengan port pada mikrokontroler sebagai jalur pengiriman pulsa PWM untuk
mengaktifkan motor servo dan mengatur sudut putarnya. Gambar 3.18 berikut merupakan pin motor servo yang terhubung ke mikrokontroler.
Gambar 3.18. Pin Motor Servo ke Mikrokontroler
Digunakan interrupt timer sebagai pembangkit PWM. Secara prinsip, sebuah timer adalah sebuah counter penghitung. Tugas timer hanya menghitung, timer selalu
menyimpan hitungannya saat menghitung “satu, dua, tiga, …” hingga 255 8 bit. Naiknya hitungan timer dan berapa lama jeda antar hitungan ini ditentukan dari siklus pencacah
mikrokontroler, mode timer. Pada perancangan motor servo, timer diset agar menghitung sampai 255. Dan jika sudah mencapai 255, maka timer overflow akan memberikan sinyal,
disinilah PWM bekerja dan mengintruksikan timer untuk menghitung lagi dari 0. Demikian seterusnya terjadi jika nilai 255 tercapai
. Perbandingan nilai lebar pulsa terhadap nilai
overflow motor servo selama T= 20ms adalah nilai OCR, yang merupakan cacahan pulsa
selama 1ms dan 2ms. Sebagai berikut perhitung overflow interrupt sebagai pembangkit PWM untuk mengatur sudut putar motor servo.
Rumus yang digunakan untuk mendapatkan nilai periode dari frekuensi yaitu[7] : � =
Frekuesi kristal = 11,059200 MHz
Dengan menggunakan timer08bit dan nilai prescaler sebagai pengatur kecepatan clock
maka timer overflow yang dihasilkan 0,09 x
−
x 256 = 23,04 x
−
. Sehingga pemberian nilai untuk membuat interrupt dapat mencacah selama 20ms yaitu
20ms23,148 x 10
-6
= 864. Tabel 3.2 menunjukan pemberian nilai OCR untuk
mengontrol pergerakan motor servo secara umum. Dan gambar 3.19 menunjukan lebar pulsa motor servo. Rumus yang digunakan untuk mendapatkan nilai OCR yaitu[7] :
OCR =
Tx� � �� �
Tabel 3.2. Perhitungan nilai OCR
SUDUT LEBAR PULSA
NILAI OCR OCR =
lebarpulsamotorservo Tx� � �� � �
o
1 ms OCR =
×
−
, 9 ×
−
× ×
= 43,20 90
o
1,5 ms OCR =
, ×
−
, 9 ×
−
× ×
= 64,8 180
o
2 ms OCR =
×
−
, 9 ×
−
× ×
= 86,40
Gambar 3.19. Lebar Pulsa Motor Servo
Perhitungan Torsi Motor Servo
Untuk menghitung besar torsi pada masing-masing motor servo, digunakan rumus[13] : � =
× � � = � × × sin �
Dengan : F = Gaya N
r = jari-jari link m m = Masa benda kg
ϴ= sudut derajat g = Grafitasi ms
2
τ = Torsi kg-cm
Gambar 3.20 merupakan gambar konstruksi lengan robot untuk menghitung besar torsi masing-masing motor servo. Tabel 3.3 merupakan tabel perhitungan torsi motor
servo.
Keterangan : Berat benda
= 20 Gram Berat servo 1,2,3
= 60 Gram Berat servo 4
= 10 Gram
Gambar 3.20. Konstruksi Lengan Robot
Tabel 3.3. Perhitungan Torsi Motor Servo GAYA
TORSI Motor servo 1 m = 150 gr
F = m x g = 0,150 x 9,8
= 1,47 N Ket : servo 1 bergerak 45
o
, 135
o
, dan 180
o
Ket : 1 N-m = 10,1971621298 Kg-cm Sudut 45
o
r = 370 mm Τ = 1,47 x 0,370 x sin45
= 0,3846 N-m = 3,922 kg-cm Sudut 135
o
r = 370 mm Τ = 1,47 x 0,370 x sin135
= 0,3846 N-m = 3,922 kg-cm Sudut 180
o
r = 370 mm Τ = 1,47 x 0,370 x sin180
= 0 N-m = 0 kg-cm Motor servo 2 m = 90 gr
F = m x g = 0,090 x 9,8
= 0,882 N Ket : servo 2 bergerak 82
o
dan 110
o
Sudut 82
o
r = 370 mm Τ = 0,882 x 0,370 x sin82
= 0,323 N-m = 3,294 kg-cm Sudut 110
o
r = 370 mm Τ = 0,882 x 0,370 x sin110
= 0,3067 N-m = 3,127 kg-cm Motor servo 3 m = 30 gr
F = m x g = 0,030 x 9,8
= 0,294 N Ket : servo 3 bergerak 90º dan 122
o
Sudut 90
o
r = 230 mm Τ = 0,294 x 0,230 x sin90
= 0,068 N-m = 0,6934 kg-cm Sudut 122
o
r = 230 mm Τ = 0,294 x 0,230 x sin122
= 0,057 N-m = 0,5812 kg-cm Motor servo 4 m = 20 gr
F = m x g = 0,020 x 9,8
= 0,196 N Ket : servo 4 bergerak 90
o
dan 180
o
Sudut 0
o
r = 60 mm Τ = 0,196 x 0,060 x sin90
= 0,0105 N-m = 0,1071 kg-cm Sudut 50
o
r = 60 mm Τ = 0,196 x 0,060 x sin180
= 0,009 N-m = 0,092 kg-cm
