Prototipe Mobile Robot Penjinak BOM
PROTOTIPE MOBILE ROBOT PENJINAK BOM
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada
Program Studi Sistem Komputer Strata Satu di Jurusan Teknik Komputer
Disusun Oleh : Syaehu Buldan
1.02.04.029
Pembimbing : Yusrila Y. Kerlooza, M.T. Selvia Lorena Br. Ginting, S.Si., M.T.
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
(2)
LEMBAR PENGESAHAN
PROTOTIPE MOBILE ROBOT PENJINAK BOM
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada
Program Studi Sistem Komputer Strata Satu di Jurusan Teknik Komputer
Disusun Oleh :
Syaehu Buldan ( 1.02.04.029 )
Bandung, 7 Agustus 2010 Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Yusrila Y. Kerlooza, M.T Selvia Lorena Br. Ginting, S.Si., M.T.
NIP. 4127 70 05 009 NIP. 4127 70 05 003
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Komputer
(3)
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya tugas akhir dengan judul “Prototipe Mobile Robot Penjinak Bom” 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.
Tugas Akhir mencakup perancangan perangkat keras dan implementasi algoritma kendali gerak robot, agar robot dapat bergerak sesuai dengan yang kita harapkan.
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. Bapak Dr. Ir. Eddy Suryanto Soegoto, M.Sc, selaku Rektor Universitas Komputer Indonesia
2. Bapak Wendi Zarman, M.Si, selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia
3. Bapak Yusrila Y. Kerlooza, M.T, selaku Pembimbing I yang telah banyak memberikan arahan, saran dan bimbingan kepada penulis.
4. Ibu Selvia Lorena Br Ginting, S.Si., M.Si, selaku Pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.
(4)
5. Bapak Asep Soleh Awalludin, M.Si, selaku dosen Wali yang selalu memperhatikan dan memberikan arahan kepada penulis selama menempuh studi.
6. 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.
7. 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
8. Teman-teman tim inti divisi robotika (Rudi, Wahyu, Cucu, Galih, Tejo, Heri) juga teman-teman Divisi Robotika lainnya, terus bekerja keras.
9. Teman-teman 04-TK-01, 04-TK-02, 04-TK-03 yang telah banyak membantu selama studi maupun selama proses penyelesaian Tugas Akhir.
10. Teman-teman Hima Teknik Komputer angkatan 2004-2009, terima kasih atas pengertian dan persahabatan yang diberikan.
11. Ginna Indah Wulan Aprianti yang selalu memberi support.
12. 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 adik angkatan di masa-masa yang akan datang, Amin…
Wassalamu’alaikum Wr.Wb.
Bandung, Agustus 2010
(5)
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
ABSTRAK ... xii
ABSTRAC ... xiii
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Maksud dan Tujuan ... 1
1.3 Batasan Masalah ... 1
1.4 Metodologi Penelitian ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 3
II. LANDASAN TEORI 2.1 ROBOT PENJINAK BOM ... 4
2.2 PERANGKAT KERAS (HARDWARE) ... 5
2.2.1 Mikrokontroler ATmega8535... 5
2.2.1.1 Diagram Blok ATmega8535 ... 6
2.2.1.2 Deskripsi Pin ATmega8535 ... 6
2.2.1.3 Konfigurasi Pin ATmega8535 ... 8
2.2.1.4 Peta Memori ... 8
2.2.1.5 Register ... 9
2.2.1.6 Timer/Counter ... 10
2.2.1.6.1 Timer/Counter0 ... 10
(6)
2.2.1.6.3. Timer/Counter2 ... 13
2.2.1.6 PWM (Pulse Width Modulation) ... 14
2.2.2 Port Serial/RS-232 ... 14
2.2.3 Radio Frekuensi ... 17
2.2.4 Modul Penggerak ... 16
2.2.4.1 Driver Motor ... 18
2.2.4.1.1 Driver Motor Transistor ... 18
2.2.4.1.2 IC Driver Motor ... 19
2.2.4.2 Motor Servo ... 19
2.2.5 Sensor ... 19
2.2.5.1 Sensor Optocouler ... 20
2.2.5.2 Sensor Ultrasonik ... 21
2.2.6 Kamera ... 22
2.2.7 Catu Daya ... 22
2.3 PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE)... 24
2.3.1 Bascom AVR ... 24
2.3.2 AVRprog ... 25
2.3.3 Software Visual Basic V6.0 ... 26
2.2.3.1 Menu pilihan pada Visual Basic ... 28
2.2.3.1.1 Menu Bar/Toolbar ... 28
2.2.3.1.2 Toolbox ... 28
2.2.3.1.3 Project Window ... 29
2.2.3.1.4 Property Window ... 29
2.2.3.1.5 Form ... 30
2.2.3.1.6 Code Window ... 30
2.2.3.1.7 Pengaksesan Port Serial dengan Visual Basic 31 2.3 PID (Proporsional Integral Derivative) ... 34
2.3.1 Aksi Kontrol PI ... 35
(7)
III. PERANCANGAN SISTEM
3.1 PERANGKAT KERAS (HARDWARE) ... 37
3.1.1 Mikrokontroler ATmega8535... 38
3.1.2 Modul Driver Motor EMS 30A H-Bridge ... 39
3.1.2.1 Deskripsi Pin Modul EMS H-Bridge 30 A ... 41
3.1.2.2 Tabel Kebenaran ... 42
3.1.2.3 Skema EMS H-Bridge 30 A ... 42
3.1.3 Modul Kendali Motor ... 43
3.1.4 Sensor Optocoupler ... 44
3.1.5 Sensor Ultrasonik ... 45
3.1.6 Modul Komunikasi ... 47
3.1.6.1 Port Serial/RS-232 ... 47
3.1.6.2 Media Komunikasi ... 48
3.1.7 Gripper ... 48
3.1.8 Catu Daya / Regulator ... 49
3.2 PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE) ... 51
3.2.1 Algoritma Gerak Dasar ... 51
3.2.1.1 Maju dan Mundur ... 51
3.2.1.1.1 Mode SetDC ... 51
3.2.1.1.2 Mode Count ... 51
3.2.1.1.3 Mode PI ... 52
3.2.2 Visual Basic ... 53
3.2.2.1 Perancangan Tampilan Utama ... 55
3.2.2.2 Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler ... 55
3.2.2.2.1 Diagram Alir Program Mikrokontroler (Master) ... 56
3.2.2.2.2 Diagram Alir Program Mikrokontroler (Slave) ... 57
(8)
IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1 Penjelasan Mobile Robot ... 58
4.2 Pengujian Perangkat Keras ... 59
4.2.1. Pengujian Sensor Optocoupler ... 59
4.2.1.1. Pengujian Linieritas Sensor Optocoupler ... 59
4.2.2. Pengujian Catu Daya ... 61
4.3 Pengujian Perangkat Lunak (Software) ... 62
4.3.1 Gerak Dasar ... 60
4.3.1.1 Maju 100 cm ... 60
4.3.1.2 Belok Kanan 450 ... 63
4.3.1.3 Belok Kiri 450 ... 64
4.3.1.4 Belok Kanan 900 ... 65
4.3.1.5 Belok Kiri 900 ... 66
4.3.2 Pengujian Kendali PI ... 67
4.3.2.1 Respon Time ... 73
4.3.3 Penjelasan Interface Visual Basic ... 75
4.3.3.1 Input Panel Kendali Mobile Robot ... 75
4.3.3.2 Activex Video Capture ... 76
4.3.3.3 Setting Panel ... 77
V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 78
5.2 Saran ... ... 78
(9)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Blok ATmega8535 ... 6
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATmega8535 ... 8
Gambar 2.3 Peta Memori Program ... 8
Gambar 2.4 Register TCCR0 ... 10
Gambar 2.5 Register TCCR1A ... 11
Gambar 2.6 Register TCCR1B ... 12
Gambar 2.7 Register TCCR2 ... 13
Gambar 2.8 Duty Cycle 30 % ... 14
Gambar 2.9 Konfigurasi Port Serial DB-9 ... 15
Gambar 2.10 Motor DC ... 17
Gambar 2.11 Konfigurasi H-Bridge ... 18
Gambar 2.12 IC VNH3SP30 dan L298 ... 19
Gambar 2.13 Motor Servo ... 20
Gambar 2.14 Sensor Optocoupler ... 21
Gambar 2.15 Prinsip Kerja Ultrasonik ... 21
Gambar 2.16 Kamera Mini Wireless ... 22
Gambar 2.17 Baterai Ni-MH 2700mAh ... 23
Gambar 2.18 Tampilan Editor Bascom-AVR ... 25
Gambar 2.19 Tampilan Programmer AVRprog ... 26
Gambar 2.20 Tampilan Awal Visual Basic ... 27
Gambar 2.21 Tampilan Integrated Development Environment (IDE) ... 28
Gambar 2.22 Menu Bar/Toolbar ... 28
Gambar 2.23 Toolbox ... 29
Gambar 2.24 Project Window ... 29
Gambar 2.25 Property Window ... 30
Gambar 2.26 Form ... 30
Gambar 2.27 Code Window ... 31
(10)
Gambar 2.29 Diagram Blok Sistem kontrol PI ... 35
Gambar 2.30 Kurva Model Saturasi ... 36
Gambar 3.1 Diagram Blok Keseluruhan Sistem ... 37
Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum ATmega8535 (Master) ... 38
Gambar 3.3 Modul EMS H-Bridge 30 A ... 40
Gambar 3.4 Skema EMS H-Bridge 30 A ... 42
Gambar 3.5 Diagram Blok Kendali Motor ... 43
Gambar 3.6 Rangkaian Optocoupler ... 45
Gambar 3.7 (a) Lingkaran plastik dengan pola tertentu (b) Rangkaian internal optocoupler dan bentuk fisik optocoupler ... 45
Gambar 3.8 Sensor Ultrasonik ... 46
Gambar 3.9 Pinsip Kerja Sensor Ultrasonik ... 46
Gambar 3.10 Rangkaian RS-232 ... 47
Gambar 3.11 YS-1020U ... 48
Gambar 3.12 Gripper ... 48
Gambar 3.13 (a) IC Regulator (b) Kapasitor polar ... 49
Gambar 3.14 Schematic regulator 5 volt dengan LM2940 ... 50
Gambar 3.15 Schematic regulator 5 volt dengan LM2575... 50
Gambar 3.16 Diagram Blok Kontrol PI ... 52
Gambar 3.17 Diagam Alir Mikrokontroler (Master) ... 56
Gambar 3.18 Diagam Alir Mikrokontroler Kendali Motor (Slave) ... 57
Gambar 4.1 Tampilan Mobile Robot ... 58
Gambar 4.2 Grafik Linieritas Frekuensi Optocoupler Terhadap Tegangan 60 58 Gambar 4.3 Grafik Linieritas Frekuensi Optocoupler Terhadap PWM .. 61
Gambar 4.4 Diagram Blok Kendali PI ... 67
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Tunning PI dengan Ki = 1 ... 70
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Tunning PI dengan Ki = 2 ... 72
Gambar 4.7 Grafik Respon Time Tunning Kp dan Ki ... 74
(11)
Gambar 4.9 Input Panel ... 76 Gambar 4.10 Gambar Lingkungan di Depan Robot ... 76 Gambar 4.11 Setting Panel ... 77
(12)
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Deskripsi Pin ATmega8535 ... 6
Tabel 2.2 Register ATmega8535 ... 9
Tabel 2.3 Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB9 ... 16
Tabel 2.4 Range Frekuensi ... 17
Tabel 2.5 Tabel kebenaran konfigurasi H-Bridge ... 18
Tabel 2.6 Beberapa Instruksi Dasar Bascom AVR ... 24
Tabel 3.1 Konfigurasi Penggunaan Pin Mikrokontroler (Master)... 39
Tabel 3.2 Deskripsi Pin EMS H-Bridge 30 A ... 41
Tabel 3.3 Tabel Kebenaran EMS H-Bridge 30 A ... 42
Tabel 3.4 Konfigurasi Penggunaan Pin Mikrokontroler (Slave) ... 44
Tabel 3.5 Kode Karakter Beserta Fungsinya ... 54
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Output Tegangan Optocoupler ... 59
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Output Frekuensi Optocoupler Terhadap Tegangan ... 59
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Output Frekuensi Optocoupler Terhadap PWM ... 60
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Catu Daya ... 61
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Optocoupler dan Jarak Untuk Gerak Maju 100 cm ... 62
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Optocoupler Untuk Sudut Belok Kanan 450... 63
Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Optocoupler Untuk Sudut Belok Kiri 450 ... 64
Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Optocoupler Untuk Sudut Belok Kanan 900... 65
Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Optocoupler Untuk Sudut Belok Kiri 900 ... 66
Tabel 4.10 Perbandingan Tunning Parameter Kp dan Ki = 1 Terhadap Waktu 69 Tabel 4.11 Perbandingan Tunning Parameter Kp dan Ki = 2 Terhadap Waktu 71 Tabel 4.12 Perbandingan Respon Time (milisecond) ... 73
(13)
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A : Data Pengujian Tunning Konstanta Kp dan Ki ... 79
Lampiran B : Rangkaian – rangkaian ... 80
Lampiran C : Listing Program ... 81
(14)
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Merasa prihatin terhadap banyaknya aksi teror bom di negeri ini, penulis tertarik untuk merancang dan membangun sebuah mobile robot penjinak bom. Penulis semakin tergerak karena perkembangan teknologi robot penyelamat di dalam negeri sudah sedemikian maju. Walaupun telah diciptakan beberapa robot yang memiliki kemampuan untuk mejinakan bom, tetapi penulis mencoba menambahkan beberapa kelebihan pada mobile robot, sepeti penggunaan kamera yang berfungsi untuk memonitor keadaan disekitar mobile robot dan dilengkapi dengan kendali robot jarak jauh tanpa kabel (wireless).
Pembuatan robot ini berbasis mikrokontroler dengan PC sebagai kontrol utama, mempunyai tujuan yaitu untuk merancang dan membangun sebuah mobile robot yang dapat dikendalikan dari jarak jauh tanpa menggunakan kabel untuk memindahkan sebuah objek berbasis mikrokontroler ATmega8535 sebagai pengendali sistem.
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membangun sebuah mobile robot yang dapat dikenadalikan secara semi otomatis, untuk memindahkan sebuah objek diam ke tempat yang kita inginkan dan dapat bergerak secara presisi.
1.3 Batasan Masalah
Dalam tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan pada perancangan dan sistem kerja robot, seperti:
1. Sistem ini dibagi menjadi dua bagian kerja yaitu mobile robotdan PC sebagai kontrol.
(15)
3. Perangkat lunak yang akan digunakan untuk tampilan pada PC sebagai komunikasi adalah Visual Basic V6.0.
4. Tampilan pada layar monitor berupa gambar lingkungan sekitar mobile robot yang tertangkap oleh kamera pada mobile robot dan control panel mobile robot.
5. Implementasi algoritma kendali PI (Proporsional Integral) untuk mendapatkan gerak yang lebih stabil.
6. Robot dapat memindahkan objek yang disimulasikan menggunakan sterofoam/botolke tempat yang telah ditentukan.
1.4 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang penulis lakukan adalah eksperimental dengan tahapan sebagai berikut :
1. Studiliteratur dan studi lapangan
Mencari referensi buku dan mencari berbagai komponen pendukung yang akan dipakai dalam perancangan tugas akhir ini serta mempelajari bahasa 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
(16)
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.
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 perancangan serta alasan-alasan pemilihan sensor yang dipakai pada robot.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Dalam bab ini membahas tentang perancangan komponen-komponen pembangunan robot beserta algoritma yang digunakan.
BAB IV UJI DAN ANALISA SISTEM
Dalam bab ini membahas tentang pengujian robot dan analisa sensor yang akan diaplikasikan pada robot secara keseluruhan.
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
Dalam bab ini berisi kesimpulan selama penelitian dan saran-saran untuk perbaikan kelemahan yang di dapat selama penelitian serta untuk pengembangan selanjutnya yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Bagian ini berisi dokumen dan referensi yang menyangkut dalam hal pengembangan system.
LAMPIRAN
Berisi data-data yang berhubungan dengan pembahasan yang dilakukan dari Bab I hingga Bab IV.
(17)
BAB II
LANDASAN TEORI
Dalam bab ini akan dijelaskan mengenai teori-teori tentang mobile robot serta penunjang untuk merancang sebuah prototipe mobile robot penjinak bom, baik teori perangkat keras maupun perangkat lunak yang akan digunakan.
2.1 ROBOT PENJINAK BOM
Salah satu langkah untuk mencegah terjadinya ledakan bom adalah menjinakkan bom tersebut sebelum meledak. Namun menjinakkan bom merupakan salah satu pekerjaan yang memiliki risiko tinggi, karena bom tersebut dapat meledak kapan saja. Untuk mengurangi risiko jatuhnya korban jiwa dalam upaya menjinakkan bom, diperlukan sebuah security robot yang dapat menggantikan tugas manusia.
Penanganan bom dan/atau bahan peledak juga dapat dilakukan dengan menggunakan robot. Belakangan, dikembangkan robot untuk menekan risiko tersebut. Sebenarnya penggunaan robot semacam itu oleh pasukan penjinak bahan peledak atau Tim Gegana Polri sudah dilakukan sejak lama. Sayangnya, robot-robot yang digunakan masih produk impor, antara lain berasal dari Israel dan Inggris.
Pemanfaatan securityrobot semacam itu yang paling menghebohkan akhir-akhir ini tentu saja terjadi ketika penggerebekan teroris di Dusun Beji, Kedu, Temanggung, Jawa Tengah. Robot penjinak bom tersebut berjalan perlahan melintasi halaman dan menyelinap ke dalam rumah target. Robot ini mampu mengambil gambar, video bahkan memindahkan benda. Dengan pergerakannya membopong kamera, robot ini memuluskan langkah polisi dalam membekuk orang yang bersembunyi dalam rumah di tengah ladang jagung yang berhawa dingin tersebut, yang diduga sebagai mastermind dari serangkaian tindakan terror yang terjadi di Indonesia selama satu dekade terakhir.[14]
(18)
2.1.1 Kriteria Mobile Robot Penjinak Bom
Robot penjinak bom diharuskan memiliki kehandalan seperti, gerakan robot harus presisi, mempunyai simpangan getaran body yang kecil ketika robot mengambil atau membawa sebuah objek, dapat digunakan untuk segala medan, memungkinkan dikontrol jarak jauh, dapat bergerak cepat dan tepat dalam menjinakan bom.[14]
2.2 PERANGKAT KERAS (HARDWARE) 2.2.1 Mikrokontroler ATmega8535
Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc prosesor) dari Atmel ini menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruktion Set Computer).[12]
Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pusat pengendali robot dan sebagai pengambil keputusan dari data-data yang dikirimkan oleh sensor-sensor. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega8535.
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fitur-fitur utama, seperti berikut: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga unit Timer/Counterdengan kemampuan pembandingan 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timerdengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori flash sebesar 8 Kbytedengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Portantarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byteyang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.
(19)
2.2.1.1 Diagram Blok ATmega8535
Gambar 2.1 Diagram Blok ATmega8535[12]
2.2.1.2 Deskripsi Pin ATmega8535
ATmega8535 memiliki 40 pin dengan konfigurasi pin seperti pada tabel 2.1 [12]
Tabel 2.1 Deskripsi Pin ATmega8535
Nama Pin Fungsi
Vcc Catu daya
GND Ground
PortA (PA7…PA0)
Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor pull-up internal
Juga berfungsi sebagai masukan analog ke ADC (ADC0 s.d. ADC7)
(20)
PortB (PB7…PB0)
Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor pull-up internal Fungsi khusus masing-masinh pin:
Port Pin Fungsi lain
PB0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input) PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input) PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input) PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input) PB4 SS (SPI Slave Select Input)
PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave output) PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)
PortB (PC7…PC0)
Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor pull-up internal
Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai oascilator luar untuk Timer/Counter2
PortB (PD7…PD0)
Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor pull-up internal Fungsi khusus masing-masinh pin:
Port Pin Fungsi lain:
PD0 RXD (UART Input Line) PD1 TXD (UART Output Line) PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input) PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)
PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output CompareB Match Output)
PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output CompareA Match Output)
PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)
PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)
RESET Masukan reset, sebuah reset akan terjadi jika pin ini diberi logika rendah (low) melebihi periode minimum yang diperlukan
XTAL1 Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan ke rangkaian clock internal
XTAL2 Keluaran dari inverting oscillator amplifier AVCC Catu daya untuk port A dan ADC
AREF Referensi masukan analog untuk ADC
(21)
2.2.1.3 Konfigurasi Pin ATmega8535
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATmega8535[12]
2.2.1.4 Peta Memori
Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu data memori dan program memori. Sebagai tambahan fitur dari ATmega8535, terdapat EEPROM 512 byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi.[12]
(22)
2.2.1.5 Register
Tabel 2.2 Register ATmega8535
Tabel 2.2 di atas menunjukan register-register yang ada pada mikrokontroler ATmega8535.[12]
(23)
2.2.1.6 Timer/Counter
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki tiga buah timer, yaitu Timer/Counter0 (8bit), Timer/Counter1 (16 bit), Timer/Counter2 (8 bit).[12]
2.2.1.6.1 Timer/Counter0
Timer/Counter0 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi. Fitur-fitur dari Timer/Counter0 pada ATmega8535 adalah sebagai berikut :
1. Counterkanal.
2. Timerdi-nol-kan saat proses pembandingan tercapai (compare match). 3. Sebagai pembangkit gelombang PWM.
4. Sebagai pembangkit frekuensi. 5. Clock pre-scaler10 bit.
6. Sumber interupsi dari compare match (OCF0) dan overflow (TOV0).
Pengaturan Timer/Counter0 diatur oleh TCCR0 (Timer/Counter Control Register0) yang dapat dilihat pada gambar 2.4.
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 FOC0 WGM00 COM00 COM01 WGM01 CS02 CS01 CS00
Gambar 2.4 Register TCCR0
Penjelasan untuk tiap bit-bitnya adalah sebagai berikut: a. Bit 7 – FOC0 : Force Output Compare.
b. Bit 6,3 – WGM01; WGM00 : Wafeform Generation Unit.
Bit ini mengontrol kenaikan dari counter, sumber dari nilai maksimum counterdan tipe dari jenis timer/counteryang dihasilkan, yaitu mode normal, clear timer, mode compare match, dan dua tipe dari PWM (Pulse Width Modulation).
c. Bit 5,4 – COM01; COM00 : Compare Match Output Mode.
Bit ini mengontrol pin OC0 (Pin Output Compare). Apabila kedua bit ini nol atau clear, maka pin OC0 berfungsi sebagai pin biasa. Bila salah satu bit set,
(24)
maka fungsi pin ini tergantung pada pengaturan bit pada WGM00 dan WGM01.
d. Bit 2,1,0 – CS02; CS01; CS00 : Clock Select.
Ketiga bit tersebut untuk memilih sumber clock yang akan digunakan oleh Timer/Counter0.[12]
2.2.1.6.2 Timer/Counter1
Timer/Counter1adalah Timer/Counter16 bit yang memungkinkan program pewaktuan lebih akurat. Fitur-fitur dari Timer/Counter1pada ATmega8535 adalah sebagai berikut :
1. Desain 16 bit, sehingga memungkinkan untuk menghasilkan PWM 16 bit. 2. Dua buah unit pembanding.
3. Dua buah register pembanding. 4. Satu buah input capture unit.
5. Timerdi-nol-kan saat proses pembanding tercapai (match compare). 6. Dapat menghasilkan gelombang PWM.
7. Periode PWM yang dapat diubah-ubah. 8. Sebagai pembangkit frekuensi.
9. Empat buah sumber interupsi (TOV1, OCF1A, OCF1B dan ICF1).
Pengaturan Timer/Counter1 diatur oleh TCCR1A (Timer/Counter1 Control RegisterA) dan TCCR1B (Timer/Counter1 Control RegisterB).
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 COM1A1 COM1A0 COM1B1 COM1B0 FOC1A FOC1B WGM11 WGM10
Gambar 2.5 Register TCCR1A
Penjelasan untuk tiap bit-bitnya adalah sebagai berikut:
a. Bit 7,6 – COM1A1; COM1A0: Compare Output Modeuntuk kanal A. b. Bit 5,4 – COM1B1; COM1B0: Compare Output Modeuntuk kanal B.
COM1A1, COM1A0, COM1B1 dan COM1B0 mengatur pin pembanding keluaran (Output Compare pins), yaitu pin OC1A dan OC1B. Jika salah satu
(25)
atau keduanya dari COM1B1 dan COM1A0 diset 1, maka OC1A akan terhubung (aktif) sebagai pin keluaran. Begitu juga jika salah satu atau keduanya dari COM1B1 dan COM1B0 diset 1, maka OC1B akan terhubung (aktif) sebagai pin keluaran. Sebelum mengaktifkan OC1A dan OC1B, pin-pin yang bersangkutan tersebut harus diatur sebagai keluaran atau DDR (Data Direction Register) dari pin tersebut diset sebagai keluaran. Pengaturan COM1A1, COM1A0, COM1B1 dan COM1B0 harus menyesuaikan pengaturan bit WGM13, WGM12, WGM11, dan WGM10 terlebih dahulu. c. Bit 3,2 – FOC1A; FOC1B : Force Output Compareuntuk kanal A dan B. Bit
ini harus diset 0 ketika TCRR1A dioperasikan sebagai fungsi PWM. d. Bit 1,0 – WGM11; WGM10 : Waveform Generation Mode.
Bit-bit ini satu kesatuan dengan WGM13, WGM12 yang terdapat pada register TCCR1B. Bit-bit tersebut mengatur urutan perhitungan dari counter, menentukan nilai TOP (nilai maksimal dari pengaturan counter), dan menentukan pilihan tipe pengoperasian Timer/Counter1.
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
ICN1 ICES1 - WGM13 WGM12 CS12 CS11 CS10
Gambar 2.6 Register TCCR1B
Dari register tersebut, bit-bit yang berperan dalam pengaturan PWM adalah bit 4, bit 3, bit 2, bit 1, bit 0.
a. Bit 2, 1, 0 – CS12; CS11; CS00 : Clock SelectI.
Ketiga bit tersebut untuk memilih sumber clock yang akan digunakan oleh Timer/Counter1.
b. Bit 4, 3 – WGM13; WGM12 : Waveform Generation Mode.
Bit-bit satu kesatuan dengan bit WGM11 dan bit WGM10 yang terdapat pada register TCCR1A. Seperti pada bit WGM11 dan bit WGM10, bit WGM13, dan bit WGM12 berfungsi mengatur urutan perhitungan dari counter, menentukan nilai TOP (nilai maksimal dari pengaturan counter), dan menentukan pilihan tipe pengoprasian Timer/Counter1.[12]
(26)
2.2.1.6.3 Timer/Counter2
Timer/Counter2 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi. Fitur-fitur dari Timer/Counter2pada ATmega8535 adalah sebagai berikut :
1. Sebagai Counter1 kanal.
2. Timer di-nol-kan saat proses pembandingan tercapai (match compare). 3. Dapat menghasilkan gelombang PWM.
4. Sebagai pembangkit frekuensi. 5. Clockprescaler 10 bit.
6. Sumber interupsi dari compare match (OCF0) dan overflow (TOV0).
Pengaturan Timer/Counter2 diatur oleh TCCR2 (Timer/Counter2 Control Register).
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 FOC2 WGM20 COM21 COM20 WGM21 CS22 CS21 CS20
Gambar 2.7 Register TCCR2
Penjelasan untuk tiap bit-bitnya adalah sebagai berikut: a. Bit 7 – FOC2 : Force Output Compare
b. Bit 6,3 – WGM21; WGM20 : Wafeform Generation Unit
Bit ini mengontrol kenaikan dari counter, sumber nilai maksimum counter dan tipe dari jenis timer/counter yang dihasilkan, yaitu mode normal, clear timer, mode compare match, dan dua tipe dari PWM (Pulse Width Modulation).
c. Bit 5,4 – COM21; COM20 : Compare Match Output Mode
Bit ini mengontrol pin OC2 (Output Compare). Apabila kedua bit ini nol atau clear, maka pin OC2 berfungsi sebagai pin biasa. Bila salah satu bit diset, maka fungsi pin ini tergantung pada pengaturan bit pada WGM20 dan WGM21.
d. Bit 2,1,0 – CS22; CS21; CS20 : Clock Select
Ketiga bit tersebut untuk memilih sumber clock yang akan digunakan oleh Timer/Counter2.[12]
(27)
2.2.1.7 PWM (Pulse Width Modulation)
Pulse Width Modulation (PWM) digunakan untuk mengatur kecepatan motor DC sesuai yang diinginkan oleh penggunanya. Dalam PWM gelombang kotak, frekuensi tinggi dibangkitkan sebagai outputdigital. Untuk contoh, sebuah port bitsecara kontinyu melakukan kegiatan saklar ondan offpada frekuensi yang relatif tinggi. Selanjutnya, bila sinyal diumpankan pada Low Pass Filter (LPF), tegangan pada output filter akan sama dengan Root Mean Squere (RMS) dari sinyal gelombang kotak. Selanjutnya tegangan RMS dapat divariasi dengan mengubah duty cycledari sinyal.
Duty cyclemenyatakan fraksi waktu sinyal pada keadaan logika highdalam satu siklus. Satu siklus diawali oleh transisi low to high dari sinyal dan berakhir pada transisi berikutnya. Selama satu siklus, jika waktu sinyal pada keadaan high sama dengan lowmaka dikatakan sinyal mempunyai duty cycle50 %. Duty cycle 20 % menyatakan sinyal berada pada logika 1 selama 1/5 dari waktu total.[12]
Gambar 2.8 Duty Cycle 30 %
2.2.2 Port Serial/RS-232
Portserial lebih sulit ditangani dari pada portparalel karena peralatan yang dihubungkan ke port serial harus berkomunikasi dengan menggunakan transmisi serial, sedangkan data di komputer diolah secara paralel. Sehingga, data dari / dan ke port serial harus dikonversikan ke (dan dari) bentuk paralel untuk bisa digunakan secara hardware hal ini bisa digunakan oleh UART (Universal Asynchronus Receiver Transmitter).[9]
Adapun keunggulan menggunakan portserial dari pada portparalel sebagai transfer data yaitu :
(28)
1. Kabel port serial bisa lebih panjang dibandingkan kabel port paralel. Hal ini karena port serial mengirimkan logika 1 sebagai –3 Volt hingga –25 Volt dan logika 0 sebagai +3 Volt hingga +25 Volt, sedangkan portparalel menggunakan TTL, yakni hanya 0 Volt untuk logika 0 dan +5 Volt untuk logika 1. ini berarti port serial memiliki rentang kerja 50 Volt sehingga kehilangan daya karena panjang kabel bukan merupakan masalah serius jika dibandingkan dengan portparalel.
2. Transmisi serial memerlukan lebih sedikit kabel dibandingkan dengan transmisi paralel.
3. Port serial memungkinkan untuk berkomunikasi dengan menggunakan Infra Red.
Gambar 2.9 Konfigurasi Port Serial DB-9
EIA (electronic Industry association) mengeluarkan spesifikasi listrik untuk standar RS-232 yaitu:
1. Space(logika 0) antara +3 sampai +15 Volt. 2. Mark (logika 1) antara –3 sampai –15 Volt.
3. Daerah antara +3 Volt dan –3 Volt tidak ditetapkan.
4. Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh melebihi 25 Volt (terhadap Ground). 5. Arus pada rangkaian tertutup (Short Circuit)atau hubung singkat tidak boleh
(29)
Tabel 2.3 Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor port serial DB9
Nama Pin
Nama
Sinyal Direction Keterangan
1 DCD In Data Carrier Detect/Received Line Signal Detect
2 RxD In Received Data
3 TxD Out Transmiter Data
4 DTR Out Data Terminal Ready
5 GND - Ground
6 DSR In Data Set Ready
7 RTS Out Request to Send
8 CTS In Clear to Send
9 RI In Ring Indicator
Keterangan mengenai saluran RS-232 pada konektor DB9 adalah sebagai berikut :
1. Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa terminal masukan ada data masukan.
2. Received Data, digunakan DTE menerima data dari DCE. 3. Transmite Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.
4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan sinyalnya.
5. Signal Ground, saluran Ground.
6. Ring Indicator,pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa stasiun menghendaki hubungan dengannya.
7. Clear to Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE boleh mengirimkan data.
8. Request to Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirimkan data oleh DTE.
9. DCE Ready,sinyal aktif pada saluran ini menunjukan bahwa DCE sudah siap. [9]
(30)
2.2.3 Radio Frekuensi
Radio Frekuensi disingkatnya RF. Bagian dari spektrum elektromagnetis dengan frekuensi antara 10 kilohertz dan 3000 gigahertz. Perbandingan frekuensi dapat dilihat pada tabel 2.4.[4]
Tabel 2.4 Range Frekuensi
Nama band Singkatan Band
ITU Frekuensi
Panjang gelombang < 3 Hz > 100.000 km Extremly low
frequency ELF 1 3–30 Hz 100.000-10.000 km Super low frequency SLF 2 30-300 Hz 10.000-1000 km Ultra low frequency ULF 3 300-3000 Hz 1000-100 km Very low frequency VLF 4 3-30 KHz 100-10 km Low frequency LF 5 30-300 KHz 10-1 km Medium frequency MF 6 300-3000 KHz 1000 – 100 m High frequency HF 7 3-30 MHz 100-10 m Very High frequency VHF 8 30-300 MHz 10-1 m Ultra high frequency UHF 9 300-3000 MHz 1000-100 mm Super high frequency SHF 10 3-30 GHz 100-10 mm Extremly high
frequency EHF 11 30-300 GHz 10-1 mm Di atas 300
GHz < 1 m
2.2.4 Modul Penggerak
Roda yang dihubungkan menggunakan gear plastik pada robot digerakkan menggunakan dua buah motor gearDC yang dipasang pada roda sebelah kiri dan kanan. Pemilihan motor gear DC didasarkan pada putaran dan torsi yang lebih besar dibandingkan dengan motor stepperatau motor servo, juga didasarkan atas ketersediaan di pasaran selain harga murah juga banyak variasinya.[7]
(31)
2.2.4.1 Driver Motor
Motor gear DC tidak dapat dikendalikan secara langsung oleh mikrokontroler, karena kebutuhan arus yang besar sedangkan keluaran arus dari mikrokontroler sangat kecil. Driver Motor merupakan alternatif yang dapat digunakan untuk menggerakkan motor DC. Ada dua cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan driver Motor:[7]
2.2.4.1.1 Driver Motor 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.
Gambar 2.11 Konfigurasi H-Bridge
Tabel 2.5 Tabel kebenaran konfigurasi H-Bridge
Maju Mundur Stop
Q1 1 0 0
Q2 0 1 0
Q3 0 1 0
Q4 1 0 0
Gambar 2.11 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 2.5 Transistor Q1 dan Q2 atau
(32)
Q3 dan Q4 tidak diperbolehkan kondisi keduanya dalam keadaan high karena akan menyebabkan short circuitterhadap baterai.[7]
2.2.4.1.2 IC Driver Motor
L298 dan VNH3SP30 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. L298 dapat mengendalikan 2 buah motor DC sedangkan VNH3SP30 hanya dapat mengendalikan 1 buah motor saja. Akan tetapi kelebihan dari IC VNH3SP30 dapat mensuplay arus kontinyu sampai dengan 30 A dan tegangan maksimum sampai dengan 16 volt.
Pengaturan kecepatan kedua motor dilakukan dengan cara pengontrolan lama pulsa aktif (metode PWM - Pulse Width Modulation) yang dikirimkan ke rangkaian driver motor oleh modul kendali motor. Duty cycle PWM yang dikirimkan menentukan kecepatan putar motor DC. Gambar 2.12 menunjukkan bentuk IC VNH3SP30 dan L298[7]
Gambar 2.12 IC VNH3SP30 dan L298
2.2.4.2 Motor Servo
Motor servo pada dasarnya adalah motor DC dengan kualifikasi khusus yang sesuai dengan aplikasi “sevosing” didalam teknik control. Dalam kamus Oxfrod istilah “servo” diartikan sebagai “ a mechanism that control a large mechanism “.tidak ada sepisi baku yang disepakati untuk menyatakan bahwa suatu motor dc adalah motor servo. Namun secara umum dapat difinisikaan bahwa motor harus memilki kemampuan yang baik dalam mengatasi perubahan yang cepat dalam posisi dan kecepatan. Motor servo juga dikehendaki handal dalam beroperasi dalam lingkup torsi yang berubah - berubah. Berapa tipe motor
(33)
yang dijual dengan paket rangkaian drivernya telah memiliki rangkaia control kecepatan yang menyatu didalamnya. Putaran motor tidak lagi berdasarkan tegangan supplay ke motor, namun berdasarkan tegangan input khusus yang berfungsi sebagai referensi kecepatan output. Motor servo merupakan motor yang diatur dan dikontrol menggunakan pulsa. Motor standard ini memiliki tiga posisi yaitu posisi 00, posisi 900, dan posisi 1800.[2]
Gambar 2.13 Motor Servo
2.2.5 Sensor
Sensor adalah suatu alat untuk mengukur atau mendeteksi kejadian alam seperti sesuatu yang bergerak, panas, sinar dan mengubahnya menjadi representasi digital atau analog. Adapun sensor yang digunakan pada mobile robot diantaranya:[5]
2.2.5.1 Sensor Optocouler
Optocoupler merupakan gabungan dari Led (IR Led) dan photo transistor, yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Ada banyak macam bentuk dari optocoupler yang ada salah satunya adalah optocoupler yang berbentuk seperti huruf U.
(34)
Gambar 2.14 Sensor Optocoupler
Pada saat cahaya dari led inframerah yang menuju ke phototransistor terhalang, cahaya dari led inframerah yang menuju ke phototransistor diterima maka phototransistor akan melewatkan arus yang melaluinya. Pada keadaan phototransistor menerima cahaya maka optocoupler akan menghasilkan beda potensial sebesar beberapa mV.[15]
2.2.5.2 Sensor Ultrasonik
Telinga manusia hanya bisa mendengar frekuensi bunyi antara 20 Hz sampai 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.[16]
(35)
2.2.6 Kamera
Salah satu kemampuan mobile robotpenjinak bom diantaranya adalah dapat dikendalikan secara jarak jauh, ketika mobile robot berada jauh dengan useratau pengendali dan tidak terlihat oleh mata user, mobile robot masih harus dapat dikendalikan. Maka dibutuhkan suatu alat yang dapat dijadikan sebagai alat monitoring untuk memantau keadaan disekitar robot. Alat yang dapat dimanfaatkan untuk melihat keadaan sekitar robot diantaranya adalah kamera. Spesifikasi kamera yang dapat digunakan pada mobile robot diantaranya adalah kamera yang memiliki bobot ringan, kualitas gambar yang bagus, dan mudah untuk diletakan pada mobile robot.[17]
Kamera yang digunakan pada mobile robot menggunakan kamera mini CCTVwireless, dengan spesifikasi sebagai berikut:
TV System : PAL/CCTR/NTSC
Resolusi : 380 line
Scan frequency : PAL 50 Hz, NTSC 60 Hz Minimum illumination : 3 lux
30 meter line of sight (tanpa halangan) 10-15 meter bila ada halangan
Gambar 2.16 Kamera Mini Wireless
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.
(36)
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 desain 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.
Kapasitas simpan baterai Ni-MH ini sangat bervariasi, yakni sampai 2700 mAh. Berikut ini adalah contoh sebuah baterai Ni-MH 2700 mAh.[3]
(37)
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.
2.3 PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE)
Perangkat lunak (software) merupakan faktor penting dalam tahap perancangan robot. Perangkat lunak ini berupa algoritma gerak dan tugas robot dalam bentuk listing program yang ditanamkan kedalam mikrokontroler serta software yang menunjang dalam perancangan robot. Program dapat bermacam-macam bentuk versi dan bahasa pemrogramannya, sesuai dengan spesifikasi dari mikrokontroler yang digunakan.
Mikrokontroler ATmega8535 dapat menggunakan bahasa pemrograman basic, Software yang digunakan adalah Bascom AVR. Selain software untuk bahasa pemrograman mikrokontroler dibutuhkan software interfaceantara mobile robot dengan kendali PC yaitu software Visual Basic dan algoritma untuk mengendalikan gerak robot agar lebih stabil menggunakan algoritma Kendali PI.
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 ATmega8535.
Tabel 2.6 Beberapa Instruksi Dasar BascomAVR
Instruksi Keterangan
DO…LOOP Perulangan
GOSUB Memanggil prosedur
(38)
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 2.18 menunjukkan tampilan jendela program Bascom-AVR yang berjalan pada sistem operasi Windows.[12]
Gambar 2.18 Tampilan Editor Bascom-AVR
2.3.2 AVRprog
AVRprog merupakan software yang dapat digunakan untuk memprogram mikrokontroler ATmega8535 dengan menggunakan AVR910. Berikut ini adalah tampilan jendela program AVRprog[12]
(39)
.
Gambar 2.19 Tampilan Programmer AVRprog
2.3.3 Software Visual Basic V6.0
Perancangan software dititik beratkan pada pembangunan sebuah program interface yang user friendly dan yang terpenting adalah software harus mampu berkomunikasi dengan hardware sehingga dapat menyampaikan informasi yang sesuai. Pada sistem ini softwareyang digunakan adalah Visual Basic 6.0.
Bahasa pemrograman adalah bahasa yang dimengerti oleh object untuk melakukan tugas-tugas tertentu, salah satu contoh bahasa Visual Basic. Bahasa pemrograman Visual Basicyang dikembangkan oleh Microsoftsejak tahun 1991 merupakan pengembangan dari pendahulunya yaitu bahasa pemrograman BASIC (Baginners All-purpose Symbolic Instruction Code) yang dikembangkan pada era 1950-an. Visual Basic merupakan salah satu Development Tool yaitu alat bantu untuk membuat berbagai macam program object, khususnya yang menggunakan sistem operasi Windows, juga salah satu bahasa pemrograman object yang mendukung object (Object Oriented Programming =OOP). Dalam pemrograman berbasis obyek (OOP) kita perlu mengenal istilah object, property, method dan event.Berikut adalah keterangan mengenai hal tersebut diatas:
1. Object adalah komponen didalam sebuah program 2. Propertyadalah karakteristik yang dimiliki oleh object. 3. Method adalah aksi yang dapat dilakukan oleh object. 4. Eventadalah kejadian yang dapat dialami olehobject.
(40)
Seperti program berbasis Windowslainnya, Visual Basicterdiri dari banyak jendela (windows) ketika kita akan melalui Visual Basic sekumpulan windows yang saling berkaitan inilah yang disebut dengan Integrated Development Environment (IDE). Program yang berbasis windows bersifat Event-Driven, artinya program bekerja berdasarkan event yang terjadi pada object di dalam program tersebut, misalnya jika seorang user mengklik sebuah tombol maka program akan memberikan “reaksi” terhadap event klik tersebut. Program akan memberikan reaksi sesuia dengan kode-kode program yang dibuat untuk suatu event pada object tertentu. Pada waktu memulai Visual Basic beberapa windows kecil berada di dalam sebuah windowsbesar (windowsinduk), bentuk inilah yang dikenal dengan format Multiple Document Interface(MDI).
Pada gambar 2.21 memperlihatkan tampilan awal saat akan membuat sebuah New Projectpada Visual Basic 6.0.[6]
Gambar 2.20 Tampilan Awal Visual Basic
Pada gambar 2.20 memperlihatkan contoh tampilan Integrated Development Environment (IDE) pada sebuah project Visual Basic dengan sebuah form dan sebuah Command Button.
(41)
Gambar 2.21 Tampilan Integrated Development Environment (IDE)
2.3.3.1 Menu pilihan pada Visual Basic 2.3.3.1.1 Menu Bar/Toolbar
Menu Bar Visual Basic berisi semua perintah Visual Basic yang dapat dipilih untuk melakukan tugas tertentu, isi dari menu ini sebagaian hampir sama dengan program-program windowspada umumnya.
Toolbar adalah tombol-tombol (shortcut) yang mewakili suatu perintah tertentu pada Toolbar. Ini dapat dilihat pada gambar 2.22.[6]
Gambar 2.22 Menu Bar/Toolbar
2.3.3.1.2 Toolbox
Toolbox adalah sebuah “kotak piranti” yang mengandung semua objek atau “control” yang dibutuhkan untuk membentuk suatu program aplikasi. Kontrol adalah suatu objek yang akan menjadi penghubung antara program aplikasi dan usernya yang kesemuanya harus diletakkan di dalam jendela form. Toolbox dapat disembunyikan untuk memberikan ruangan bagi element pada Intergrated Development Environment (IDE) lainnya. Sehingga lebih mempermudah desain
(42)
Gambar 2.23 Toolbox
2.3.3.1.3 Project Window
Window ini menampilkan seluruh form, class, class module dan komponen lainnya yang ada pada sebuah project. Ini dapat dilihat pada gambar 2.24.[6]
Gambar 2.24 Project Window
2.3.3.1.4 Property Window
Window ini berisi seluruh property dari masing-masing object pada sebuah project yang meliputi property form dan kontrol-kontrol yang ada pada form tersebut. Beberapa propertydapat diisikan pada tahap desain dan adapula property yang harus diisikan dengan menuliskan kode selama program dijalankan (runtime). Ini dapat dilihat pada gambar 2.25. [6]
(43)
Gambar 2.25 Property Window
2.3.3.1.5 Form
Form adalah sebuah atau beberapa window untuk pembuatan program aplikasi. Formini dapat memuat berbagai macam control(tombol-tombol maupun teks) yang diperlukan dalam desain program yang sesuai dengan kebutuhan program. Ini dapat dilihat pada gambar 2.26.[6]
Gambar 2.26 Form
2.3.3.1.6 Code Window
Pada windowinilah semua kode/perintah tentang program dituliskan dengan memperhatikan event apa saja yang diperlukan. Ini dapat dilihat pada gambar 2.28.[6]
(44)
Gambar 2.27 Code Window
2.3.3.1.7 Pengaksesan Port Serial dengan Visual Basic 6.0
Pada port serial komputer dengan Visual Basic 6.0 dapat diakses dengan menggunakan MSComm. Library untuk pengaksesan port serial melalui kontrol MSComm yaitu Mscomm32.ocx. Kontrol MSComm pada jendela toolbox didapat dari komponen kontrol Microsoft Comm Control 6.0. kontrol MSComm menyediakan fasilitas komunikasi program aplikasi dengan port serial untuk mengirim dan menerima data melalui port serial. Setiap MSComm hanya menangani satu port serial sehingga jika ingin menggunakan lebih dari satu port serial, maka harus menggunakan MSComm sebanyak portserial yang dipakai.
Jumlah properti pada MSComm sangat banyak sehingga tidak akan dibahas secara keseluruhan. Namun hanya membahas beberapa properti yang cukup sesuai dengan kebutuhan saja properti-properti yang sering dipakai adalah sebagai berikut :
CommPort : digunakan untuk menentukan nomor port serial yang akan dipakai.
Setting : digunakan untuk menset nilai baud rate, pariti, jumlah bit data, dan jumlah bit stop.
PortOpen : digunakan untuk membuka ataupun menutup portserial yang dihubungkan dengan MSComm ini.
Input : digunakan untuk mengambil data string yang ada pada buffer penerima.
(45)
Commport 1 :
Private Sub Form_Load () MSComm1.CommPort = 1
MSComm1.Settings = "9600,N,8,1" MSComm1.PortOpen = True MSComm1.Output = “A” MSComm1.PortOpen = False End Sub
Kode-kode program pada prosedur di atas akan melakukan aksi sebagai berikut:
Portserial yang digunakan adalah Comm 1
Setting MSComm dengan baud rate9600. tanpa bit paritas, jumlah data 8 bit dan jumlah stop bitadalah1
Membukaport serial Comm 1 Mengirim satu karakter (“A”)
Menutup kembali com serial yang dipakai
Even pada MSComm hanya mempunyai satu even saja yaitu even OnComm saja. Even OnComm dibangkitkan jika nilai properti dari CommEvent berubah yang mengindikasikan telah terjadi even pada port serial baik even komunikasi maupun even error berikut ini merupakan properti CommEvent, nilai-nilai properti ini tidak tersedia pada saat design time, tetapi hanya dapat dibaca pada saat run time.
comEventFrame : Hardwaremendeteksi adanya kesalahan framing. comEventRxParity : Hardware mendeteksi adanya kesalahan parity. comEventRxOver : Buffer penerima mengalami over flow, tidak ada
ruang kosong lagi pada bufferpenerima. comEventTxFull : Bufferpengiriman telah penuh.
(46)
comEventBreak : Sinyal Breakdikirim
comEventDCB : Mendapatkan kembali Device Control Clock (DCB) dari portserial.
Berikut adalah nilai–nilai properti dari even komunikasi pada CommEvent yaitu:
commEvSend : Jumlah karakter pada Bufferkirim lebih sedikit dari pada nilai properti Sthreshold. Even ini akan dibangkitkan jika nilai properti Sthresholdtidak diisi dengan “0”.
comEvReceive : Telah diterima karakter sebanyak nilai properti Rthreshold. Even ini akan dibangkitkan terus menerus sampai data diambil dari Buffer penerima menggunakan perintah Input. Even ini akan dibangkitkan jika nilai pada properti Rthresholdtidak diisi “0”.
commEvCTS : Terjadi perubahan pada saluran Clear to Send. commEvDSR : Terjadi perubahan pada saluran Data Set Ready. commEvRing : Terjadi perubahan pada saluran Carrier Detect. comEvRing : Terdeteksi adanya sinyal Ring.
comEvEOF : Karakter End of Filediterima.
Berikut adalah contoh program pada penggunaan Even OnComm untuk berkomunikasi. Namun yang hanya dibaca hanya even comEvReceive saja, yang lainya diabaikan.
Private Static Sub MsComm1_OnCom () Dim Buffer as variant
Select Case MSComm1.CommEvent Case comEvReceive
If MSComm1,InbufferCount = 1 then Buffer = CStr(MSComm1.Input) Text1.Text = asc(Midbuffer, 1,1)) End If
(47)
End If End Select End Sub
Kode-kode program mendeteksi even comEvRecei karakter pada bufferpenerima.
2.4 PID(Proporsional Integral Der PID (Proporsional
balik yang banyak digunakan PID digunakan untuk menghitung proses (PV) yang diukur
untuk meminimalkan kesalahan Parameter PID yang diguna sistem. Gambar 2.28 merupakan di
Gambar 2.
Perhitungan (algoritma) Proporsional, Integral terhadap kesalahan saat ini, kesalahan baru-baru ini, tingkat di mana kesalahan
program pada prosedur di atas akan melakukan aksi comEvReceive, kemudian menentukan apakah sudah diterima
penerima.[6]
(Proporsional Integral Derivative)
(Proporsional Integral Derivative)adalah suatu sistem kendali digunakan dalam sistem kendali industri. Sebuah ntuk menghitung error (e) sebagai nilai perbedaan antara
diukur dan setpoint (SP) yang diinginkan. pengendali meminimalkan kesalahan dengan menyesuaikan proses input control
yang digunakan dalam perhitungan harus diset sesuai dengan merupakan diagram blok sistem kendali PID.[13]
Gambar 2.28 Diagram Blok Sistem PID
(algoritma) PID melibatkan tiga parameter yang terpisah dan Derivative. Nilai proporsional menentukan kesalahan saat ini, nilai integral menentukan reaksi berdasarkan
baru ini, dan derivative menentukan nilai reaksi berdasarkan kesalahan telah berubah. Jumlah dari ketiga tindakan
melakukan aksi dengan sudah diterima 1
kendali umpan Sebuah pengendali
antara variabel gendali berupaya ontrol(CO). ai dengan sifat
yang terpisah yaitu menentukan reaksi berdasarkan jumlah reaksi berdasarkan ketiga tindakan ini
(48)
katup atau kecepatan motor yang disebut sebagai variabel manipulasi (MV). Secara umum perhitungan PID dinyatakan dalam persamaan 2.1 :
Beberapa aplikasi mungkin hanya memerlukan satu atau dua parameter saja untuk mendapatkan sistem kendali yang tepat, baik itu PI, PD, P dan I saja. Hal ini dicapai dengan menetapkan output gain kontrol yang tidak diinginkan ke nol. Kontrol PI sangat umum, karena tindakan derivatif sangat peka terhadap gangguan (noise).
2.4.1 Aksi Kontrol PI
Kontrol PI (Proporsional dan Integral) adalah bagian dari kontrol PID dengan tanpa menggunakan aksi derivative. Pengendali PI merupakan gabungan kontrol proporsional dan integral dalam waktu kontinyu. Sinyal keluaran pengendali PI dirumuskan sebagai berikut :[11]
( ) = ( ) + ∫ ( ) ………... (2.2)
Dalam persamaan diskrit, persamaan 2.2 tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut:
( ) = ( ) + . .∑ ( ( )………... (2.3)
Diagram blok untuk perumusan di atas diperlihatkan pada gambar 2.29:
Gambar 2.29 Diagram Blok Sistem kontrol PI
Nilai sumasi error persamaan 2.3 dinyatakan dengan persamaan 2.4 di bawah ini:
(49)
2.4.1.1 Windup dan Anti-Windup
Nilai sumasi atau penjumlahan yang selalu positif dan membesar akan membuat nilai CO menjadi sangat besar melampaui batas saturasi dari aktuator, gejala ini disebut dengan integral windup. Untuk mengatasinya dapat dilakukan dengan aksi anti-windup.
Anti-windup pada dasarnya adalah pembatasan sebuah model saturasi penggerak yang dipasang pada sisi umpan maju kontroler. Batas saturasi model penggerak biasanya disetting pada batas saturasi dari penggerak aslinya. Namun untuk kepentingan keamanan operasi pengontrolan, batas tersebut dapat juga disettinglebih kecil dari nilai satursi penggerak aslinya.
Gambar 2.30 Kurva Model Saturasi
Hubungan logika input – output model saturasi ini secara logika dapat di tuliskan:
If (Input ≤ Min) Output = Min Else If (Input ≥ Max) Output = Max Else Output = Input
Pengertian algoritma di atas menjelaskan jika input lebih kecil atau sama dengan batas minimumnya maka output sama dengan batas minimumnya, atau jika input lebih besat atau sama dengan batas maksimumnya maka hasil output sama dengan batas maksimumnya. Dan jika tidak memenuhi kondisi sebelumnya outputsama dengan input.[10]
(50)
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan di jelaskan mengenai komponen-komponen apa saja yang akan digunakan untuk membangun prototipe mobile robot penjinak bom berdasarkan landasan teori. Secara umum sistem kontrol yang terdapat pada prototipe mobile robot penjinak bom terdapat dua bagian dasar, yaitu PC dan mobile robot. Dimana setiap bagian terbagi atas perangkat keras (hardware)dan perangkat lunak (software). Gambar 3.1 merupakan diagram blok keseluruhan dari sistem.
(51)
Diagram blok di atas dapat dijelaskan, PC berfungsi untuk mengirimkan data yang digunakan untuk mengendalikan jalannya mobile robot. PC ini akan mengendalikan mobile robot dengan memberikan data ke mikrokontroler utama melalui komunikasi serial RS-232 dan menampilkan gambar dari kamera yang diletakkan pada mobile robot melalui tampilan jendela Visual Basic. Data yang diterima melalui RS-232 diolah untuk menentukan aksi yang harus dilakukan oleh mobile robot.
3.1 PERANGKAT KERAS (HARDWARE) 3.1.1 Mikrokontroler ATmega8535
Pemilihan mikrokontroler ATmega8535 didasarkan pada fasilitas yang berada di dalam mikrokontroler dan ketersediaan komponen di pasaran. Gambar 3.3 merupakan gambar rangkaian sistem minimum dari mikrokontroler ATmega8535.
Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum ATmega8535
Table 3.1 menunjukan penggunaan pin-pin pada mikrokontroler ATmega8535 (Master).
(52)
Tabel 3.1 Konfigurasi Penggunaan Pin Mikrokontroler ATmega8535(Master) Nama Port No Pin Nama Pin Type Pin Keterangan
Port A
40 Port A.0 I/O TX (#1) 39 Port A.1 I/O Ping
38 Port A.2 I/O Motor Servo1 37 Port A.3 I/O Motor Servo2 36 Port A.4 I/O Motor Servo3 35 Port A.5 I/O
34 Port A.6 I/O Tombol Start 33 Port A.7 I/O
Port D
14 Port D.0 I/O Rx (PC) 15 Port D.1 I/O Tx (PC) 16 Port D.2 I/O
17 Port D.3 I/O 18 Port D.4 I/O 19 Port D.5 I/O 20 Port D.6 I/O 21 Port D.7 I/O
Keterangan :
Port A.0 pada mikrokontrler ATmega8535 digunakan sebagai output komunikasi serial (Transmiter)ke kendali motor.
Port A.1 pada mikrokontrler ATmega8535 digunakan sebagai input dari sensor ultrasonik
Port A.1,2,3 digunakan untuk memberiinputpulsa pada motor servo. Port A.6 digunakan sebagai inputtombol mulai.
Port D.0 digunakan sebagai inputkomunikasi serial (Receiver) dengan PC. Port D.1 digunakan sebagai outputkomunikasi serial (Transmiter) dengan PC.
3.1.2 Modul Driver Motor EMS 30A H-Bridge
Embedded Module Series (EMS) 30 A H-Bridge merupakan driver H-Bridge berbasis VNH3SP30 yang dirancang untuk menghasilkan drive 2 arah dengan arus kontinyu sampai dengan 30 A pada tegangan 5,5 Volt sampai 36 Volt (IC VNH2SP30 hanya sampai 16 V). Modul ini dilengkapi dengan rangkaian sensor
(53)
arus beban yang dapat digunakan sebagai umpan balik ke pengendali. Modul ini mampu men-drive beban-beban induktif seperti misalnya relay, solenoida, motor DC, motor stepper, dan berbagai macam beban lainnya.
Spesifikasi:
Terdiri dari 1 driver full H-Bridgebeserta rangkaian current sense. Mampu melewatkan arus kontinyu 30 A.
Range tegangan output untuk beban: 5,5 V sampai 16 V. Input kompatibel dengan leveltegangan TTL dan CMOS.
Jalur catu daya input(VCC) terpisah dari jalur catu daya untuk beban (V Mot).
Output tri-state.
Frekuensi PWM sampai dengan 20 KHz. Fault Detection.
Proteksi hubungan singkat. Proteksi overtemperature.
Undervoltage dan Overvoltage Shutdown. Reverse Battery Protection.
(54)
3.1.2.1 Deskripsi Pin Modul EMS H-Bridge 30 A
Tabel 3.2 Deskripsi Pin EMS H-Bridge 30 A
No. Pin Nama I/O Fungsi
1 MIN1 I Pin inputuntuk menentukan outputMOUT1 2 MIN2 I Pin inputuntuk menentukan outputMOUT2 3 MEN1 I/O Pin enable untuk outputMOUT1
Diberi logika High untuk mengaktifkan half HBridge 1, diberi logika Low secara eksternal untuk menonaktifkan half H-Bridge 1
Jika terjadi kondisi Fault (thermal shutdown, undervoltage, overvoltage, dsb.), maka pin ini akan ditarik Low secara internal oleh modul H-Bridgeuntuk melaporkan adanya kondisi Fault. 4 MEN2 I/O Pin enable untuk outputMOUT2
Diberi logika High untuk mengaktifkan half HBridge 2, diberi logika Low secara eksternal untuk menonaktifkan half H-Bridge 2
Jika terjadi kondisi Fault (thermal shutdown, undervoltage, overvoltage, dsb.), maka pin ini akan ditarik Low secara internal oleh modul H-Bridgeuntuk melaporkan adanya kondisi Fault 5 MCS O Output tegangan analog yang berbanding lurus
dengan arus beban (Range output 0 – 5 Volt) Tersedia untuk IC VNH2SP30
6 MPWM I Pin input untuk mengatur kerja modul H-Bridge secara PWM
7,9 VCC - Terhubung ke catu daya untuk input(5 Volt) 8,10 PGND - Titik referensi untuk catu daya input
(55)
3.1.2.2 Tabel Kebenaran
Tabel 3.3 Tabel Kebenaran EMS H-Bridge 30 A Status kerja
modul H-Bridge
Input dan Status Output
MPWM MIN1 MIN2 MEN1 MEN2 MOUT1 MOUT2
Forward H H L H H V MOT MGND
Reverse H L H H H MGND V MOT
Brake to GND H L L H H MGND MGND
Brake to VCC X H H H H V MOT V MOT
Free Running Stop L L L H H OPEN OPEN
Free Running Stop L H L H H V MOT OPEN
Free Running Stop L L H H H OPEN V MOT
Fault di OUT1 dan OUT2 X X X L L OPEN OPEN
Fault di OUT1 H X H L H OPEN V MOT
Fault di OUT1 H X L L H OPEN MGND
Fault di OUT2 H H X H L V MOT OPEN
Fault di OUT2 H L X H L MGND OPEN
Deskripsi lebih jelas tentang status kerja tersebut dapat dilihat pada datasheet IC Keterangan :
H = High atau logika 1 L = Low atau logika 0
X = don’t care Z = High Impedance (Tri-state)
3.1.2.3 Skema EMS H-Bridge EMS 30 A
(56)
Gambar 3.4 merupakan gambar rangakaian pada modul EMS H-Bridge30 A dan hubungan antara pin inputdan outputdengan komponen yang di dalamnya.
3.1.3 Modul Kendali Motor
Keluaran dari optocoupler akan dihubungkan ke kendali motor yaitu dua buah mikrokontroler ATmega8535 (Slave) yang berfungsi membaca pulsa yang dihasilkan oleh optocoupler, yang nantinya kendali motor ini akan mengolah data masukan dari optocoupler sehingga dihasilkan laju pergerakan robot yang lebih stabil. Pengaturan kecepatan putaran motor dapat dilakukan dengan cara memberikan data serial dari Mirkokontroler ATmega8535 (Master) ke kendali motor melalui pin-pin Rx (reciever) dan Tx (transmiter) masing-masing. Data serial tersebut berupa nilai frekuensi, nilai frekuensi ini akan menjadi acuan/setpointbagi kendali motor untuk memutarkan motor melalui drivermotor dengan membaca frekuensi sebelumnya yang didapatkan dari hasil bacaan optocoupler. Jika frekuensi yang dikirimkan oleh mikrokontroler lebih besar dari pada frekuensi yang dihasilkan oleh optocouper maka, kendali motor akan meningkatkan frekuensi tersebut sehingga mendekati nilai yang diinginkan dan sebaliknya jika frekeunsi yang diinginkan lebih kecil maka kendali motor akan menurunkan kecepatan dari putaran motor melalui driver motor. Berikut merupakan gambar diagram blok kendali motor:
Gambar 3.5 Diagram Blok Kendali Motor
Table 3.4 menunjukkan penggunaan pin-pin pada mikrokontroler ATmega8535 (Slave).
(57)
Tabel 3.4 Konfigurasi Penggunaan Pin Mikrokontroler (Slave) Nama Port No Pin Nama Pin Type Pin Keterangan
Port B 1 Port B.0 I/O Timer0/Counter)
Port D
14 Port D.0 I/O Rx (Master) 15 Port D.1 I/O
16 Port D.2 I/O
17 Port D.3 I/O Motor Dir1 18 Port D.4 I/O Motor Dir2 19 Port D.5 I/O Motor PWM 20 Port D.6 I/O Motor Enable 21 Port D.7 I/O Optocoupler
Keterangan :
Port B.0 Timer0/Counter0 digunakan untuk menghitung jumlah pulsa yang dihasilkan sesor optocoupler.
Port D.0 pada mikrokontrler ATmega8535 (Slave) digunakan sebagai input komunikasi serial (Receiver)ke kendali motor kanan.
Port D.3 digunakan sebagai outputuntuk direction1 drivermotor. Port D.4 digunakan sebagai outputuntuk direction2 drivermotor. Port D.5 digunakan sebagai outputuntuk PWM drivermotor. Port D.6 digunakan sebagai outputuntuk enable driver motor. Port D.7 digunakan sebagai inputdari sensor optocoupler.
3.1.4 Sensor Optocoupler
Untuk mengatasi pergerakkan robot yang masih dipengaruhi oleh perubahan tegangan, solusi yang digunakan adalah dengan memasangkan speed encoder pada shaftmotor. Sensor sederhana yang biasanya digunakan untuk speed encoder adalah optocoupler. Optocouplerterdiri dari pemancar dan penerima, pada bagian pemancar terdiri atas sebuah led dengan intensitas pancaran dapat diatur dengan merubah-rubah besaran resistor (220Ω-470Ω) yang terhubung ke anodanya. Bagian penerima optocoupler adalah sebuah trasnsistor, ketika pemancar tidak terhalangi maka output pada transistor akan berlogika 1 dan ketik pemancar
(58)
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 optocouplerakan mengasilkan pulsa kotak persatuan waktu. Kerapatan dari pulsa yang dihasilkan bergantung kepada kecepatan putaran motor, semakin cepat putaran motor semakin rapat pulsa yang dihasilkan.
Gambar 3.6 Rangkaian Optocoupler
Gambar 3.7 (a) Lingkaran plastik dengan pola tertentu
(b) Rangkaian internal optocoupler dan bentuk fisik optocoupler
3.1.5 Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik yang digunakan adalah SRF05 yang merupakan produk dari Devantech. Sensor ini mendukung untuk digunakan dengan mikrokontroler ATmega8535. Beberapa fitur yang menjadi pertimbangan pemilihan sensor ini sebagai pengukur jarak adalah:
(59)
1. Tegangan input(Vcc) adal
2. Tipe arus inputadalah 30 mA dengan arus maksimum 3 3. Jarak yang dapat diukur mula
Gambar 3.10 menunjukkan gelombang ultrasonik
gelombang ultrasonik yang mengetahui besarnya jarak harus mengirimkan pulsa pengukuran. Pada waktu gelombang ultrasonik ultrasonik dan mengirimka ultrasonik mendeteksi adanya Waktu yang dibutuhkan mikrofon sensor ultrasonik jarak antara robot dengan objek
Pin I/O Sx28AC/DP
(Vcc) adalah 5 Vdc.
adalah 30 mA dengan arus maksimum 35 mA. pat diukur mulai 1 cm sampai 4 m.
Gambar 3.8 Sensor Ultrasonik
menunjukkan cara kerja sensor ultrasonik, SRF mengirim singkat dan menunggu echo (suara pantulan) yang dikirim terlebih dahulu. Terdapat dua langkah
arak antara robot dengan objek. Pertama mikrokontroler mengirimkan pulsa (trigger time) selama 10 μS<ttrigger untuk
waktu yang hampir bersamaan, sensor ultrasonikmengirimkan pada level 40 kHz selama 200 μS melalui
mengirimkan sinyal high (1) ke mikrokontroler. Ketika ksi adanya echo, sinyal high (1) berubah menjadi dibutuhkan gelombang ultrasonik menuju objek dan kembali
ultrasonik bisa dijadikan sebagai variabel untuk menghitung tara robot dengan objek.
SRF mengirim antulan) dari dua langkah untuk mikrokontroler untuk memulai mengirimkan pada level 40 kHz selama 200 μS melalui speaker
Ketika mikrofon menjadi low (0). dan kembali ke untuk menghitung
(60)
3.1.6 Modul Komunikasi
Untuk dapat mengirimkan instruksi dari PC ke mobile robot dibutuhkan modul komunikasi sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan adapun modul komunikasi yang dipergunakan diantaranya:
3.1.6.1 Port Serial/RS-232
Rangkaian ini berfungsi untuk komunikasi antara alat dengan komputer. Komponen utama menggunakan IC MAX232 yaitu sebuah IC yang dapat mengubah format digitalke dalam sebuah format atau levelRS-232 dimana pada levelRS-232, tegangan highdiwakili dengan tegangan +3 sampai +25 V. Diantara -3 dan +3 merupakan tegangan invalid atau tidak sah. Pada Gambar 3.10 merupakan rangkaian RS-232.
Gambar 3.10 Rangkaian RS-232
Nilai kapasitor disesuaikan dengan saran dari pabrik pembuat (Maxim) dimana IC MAX232 mempunyai dua saluran untuk komunikasi serial namun pada alat hanya digunakan satu saja. TxD dan RxD dihubungkan dengan mikrokontroler ATmega8535 pin Rx dan Tx sementara R1IN dan T1OUT dihubungkan dengan komputer melalui serial RS-232.
(61)
3.1.6.2 Media Komunikasi
Media komunikasi yang digunakan pada mobile robot yaitu melalui frekuensi radio (RF). Untuk komunikasi melalui frekuensi radio menggunakan modul YS-1020U.
Gambar 3.11 YS-1020U
YS-1020U merupakan modul komunikasi yang sangat aman, mempunyai 8 kanal dengan frekuensi yang berbeda. Jarak jangkauan komunikasi sekitar 500 meter pada baudrate 9600 bps dan maksimum 800 meter dengan baudrate 1200 bps
Tabel 3.5 Deskripsi pin-pin YS-1020U
Pin Nama Pin Fungsi Level
1 GND Ground
2 Vcc Tegangan input +3.3~5.5V
3 RXD/TTL Input Serial data TTL
4 TXD/TTL Output Serial data TTL
5 DGND Digital grounding
6 A(TXD) A of RS-485 or TXD of RS-232 7 B(RXD) B of RS-485, RXD of RS-232
8 SLEEP Sleep control (input) TTL
9 RESET Reset (input) TTL
3.1.7 Gripper
Komponen pendukung pada mobile robot diantaranya adalah sebuah gripper yang digunakan untuk mengambil sebuah objek. Pada perancangan mobile robot ini dipasangkan sebuah gripper yang terbuat dari bahan fiberglass yang digerakkan dua buah motor servo. Gripper ini memiliki gerak dua derajat kebebasan yang artinya gripper dapat bergerak dua arah. Berikut merupakan
(62)
Gambar 3.12 Gripper dan Motor Servo 3.1.8 Catu Daya / Regulator
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.
(63)
Gambar 3.14 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 rippleyang berasal dari tegangan input.
Gambar 3.14 Schematic regulator 5 volt dengan LM2940
IC VNH3SP30 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
Gambar 3.15 Schematic regulator 5 volt dengan LM2575
Dari gambar 3.15 L1 , D1 dan Cout berfungsi untuk menghilangkan ripple di tegangan keluaran.
(1)
berosilasi. Nilai parameter PI yang optimal pada dasarnya sangat tergantung dari model dan nilai parameter proses yang dikontrol.
4.3.3 Penjelasan Interface Visual Basic
Berikut ini akan dijelaskan mengenai implementasi software Visual Basic sebagai interfacekendali mobile robot. Software ini akan ditampilkan pada layar monitor PC dan digunakan sebagai inputmasukan untuk mobile robot.
Menu utama meliputi objek-objek seperti form, button (tombol), textbox (kotak isian) label dan activeX. implementasi menu utama dapat dilihat pada gambar 4.8.
Gambar 4.8 Tampilan Menu Utama
Gambar 4.8 merupakan tampilan window untuk kendali mobile robot yang di dalamnya terdapat 3 bagian utama yaitu:
4.3.3.1 Input Panel Kendali Mobile Robot
Pada bagian ini merupakan bagian tombol input gerak diantaranya tombol “Maju” untuk melakukan gerak maju, Tombol “Mundur” untuk gerak mundur,
1
2
(2)
“Kiri 45” untuk belok kiri 450, “Kiri 90” untuk belok kiri 900dan tombol “Send” untuk menggirim karakter ke mobile robot.
Gambar 4.9 Input Panel
Instruksi yang akan diberikan kepada mobile robotpertama kali diinputkan lalu dikirimkan dengan menekan tombol “Send”.
4.3.3.2 Activex Video Capture
Pada bagian ini akan menampilkan gambar lingkungan yang ada di depan mobile robot. Gambar 4.10 meunjukan lingkungan di depan mobile robot.
(3)
4.3.3.3 Setting Panel
Bagian ini untuk digunakan untuk mengatur pencahayaan pada bagian activex video capture.
Gambar 4.11 Setting Panel
Pada bagian ini juga terdapat pemilihan video input, tombol “Preview” untuk mulai menampilkan gambar dan tombol “Exit” untuk keluar dari program.
(4)
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
1. Penggunaan mikrokontroler ATmega8535 baik, karena memiliki kemampuan eksekusi yang cepat sehingga dapat digunakan untuk merancang dan membangun sebuah mobile robot.
2. Mobile robot dapat dikendalikan secara jarak jauh menggunakan modul komunikasi radio (wireless).
3. Gerak dasar pada mobile robot (maju sejauh 100 cm, belok kanan 90o , belok kanan 45o, belok kiri 90o, belok kiri 45o) berhasil dikendalikan dengan standar deviasi atau simpangan untuk gerak maju 100 cm sebesar 1,17 cm, untuk belok kanan 45o memiliki simpangannya sebesar 0,890, untuk belok kiri 45o memiliki simpangannya sebesar 0,890, untuk belok kanan 90ostandar deviasi atau simpangannya sebesar 0,760dan untuk belok kiri 90ostandar deviasi atau simpangannya sebesar 0,670.
4. Penggunaan algoritma kendali PI dapat menstabilkan gerakan mobile robot 5. Respon time terbaik yang diperoleh dari hasil tunningparameter konstanta Kp
dan konstanta Ki yaitu pada nilai parameter Kp = 8 dan Ki = 5 dengan catatan waktu 700 milidetik.
5.2 Saran
1. Untuk mendapatkan gerak yang lebih presisi disarankan unkuk menggunakan motor gearboxyang lebih presisi.
2. Penggunaan sensor navigasi untuk menentukan arah gerak mobile robot. 3. Penggunaan sensor jarak yang lebih banyak agar mobile robottidak menabrak
objek.
4. Penggunaan sensor tekanan pada gripper agar objek tidak tertekan terlalu keras.
(5)
DAFTAR PUSTAKA
[1] Endra Pitowarno. (2006). ROBOTIKA : Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan. Yogyakarta : Andi Offset
[2] Gunadarma. (15 Oktober 2009). Diakses pada tanggal 6 Mei 2010, dari Gunadarma WebSite:
www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/.../Artikel_10404581.pdf [3] Ibram. (2005). Prinsip Kerja Catu Daya Linier. Diakses pada tanggal 22 April
2008, dari WebSite: http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=37 [4] Kamus Komputer dan Teknologi Informasi. (26-Mei-2005). Diakses pada tanggal
30 Mei 2010, dari Kamus Komputer dan Teknologi Informasi WebSite: http://www.total.or.id/info.php?kk=radio%20frequency
[5] Kamus Komputer dan Teknologi Informasi. (28-Juli-2004). Diakses pada tanggal 15 Mei 2010, dari Kamus Komputer dan Teknologi Informasi WebSite:
http://www.total.or.id/info.php?kk=sensor
[6] Kurniadi, A. (2003). Pemrograman Microsoft Visual Basic 6.Jakarta: Elex Media Komputindo
[7] Lynxmotion, Inc. (1998). Dual H-Bridge DC Motor Driver. Diakses pada tanggal 13 Maret 2008 dari: http://www.lynxmotion.com/images/data/dhb-v2.pdf
[8] Malvino. (2001). Prinsip – Prinsip Elektronik, Edisi kedua. Jakarta: PT. Erlangga. [9] Microholic Mania. (2005-2009). Dipetik November 23, 2009, dari Microholic
Mania WebSite:
http://iddhien.com/index.php?option=com_content&task=view&id=67&Itemid=1 06(rs232)
[10] Setiawan, Iwan. (2008). Kontrol PID untuk Proses Industri. Jakarta: PT Elex Media Komputindo
[11] Scribd. (2007). Diakses pada tanggal 8 Maret 2010, dari Scribd WebSite: http://www.scribd.com/doc/19070283/Discrete-PI-and-PID-Controller-Design-and-Analysis-for-Digital-Implementation
[12] ST, Iswanto. 2008.Design dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroller ATMega8535 dengan Bahasa Basic. Yogyakarta: Gava Media
[13] Wikipedia. (2007). Diakses tanggal 8 Februari 2010, dari Wikipedi WebSite: http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller
[14] Wikipedia. (27 Maret 2010). Diakses pada tanggal 6 April 2010, dari wikipedi WebSite:http://id.wikipedia.org/wiki/Robotika_Indonesia
[15] Wikipedia. (2009, Desember 29). Diakses pada tanggal 30 Maret 2010 , dari WebSite: Wikipedia.org: http://en.wikipedia.org/wiki/Optocoupler
[16] Wikipedia. (2009, Desember 29). Diakses pada tanggal 30 Maret 2010 , dari WebSite: http://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonik
[17] Wikipedia. (2009, Desember 29). Diakses pada tanggal 30 Maret 2010 , dari WebSite: http://id.wikipedia.org/wiki/Kamera
(6)
PROFIL PENULIS
Syaehu Buldan, Lahir di Subang tanggal 23 September 1986. Menamatkan pendidikan SLTA di SMA Pasundan 2 Bandung (2004), dan melanjutkan studi S1 pada jurusan Teknik Komputer di Universitas Komputer Indonesia (2004). Mengerjakan Tugas Akhir dengan judul Prototipe Mobile Robot Penjinak Bom. Aktif sebagai asisten dosen pada Lab. Digital Universitas Komputer Indonesia. Bidang Robotika adalah hal yang baru bagi saya, memberi banyak ilmu dan pengalaman serta perjalanan berharga selama mengerjakan tugas akhir bersama rekan-rekan dari tim robotika UNIKOM.
e-mail : syabee_hito@yahoo.com
Hp : 085722711853
Alamat : DSN Mariuk II Rt 12/04