Sistem Pengereman otomatis Menggunakan Logika Fuzzy Berbasis Mikrokontroler

1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan pesatnya kemajuan pada bidang ilmu teknologi, banyak inovasi dalam pembuatan alat baru yang diciptakan agar dapat memudahkan pekerjaan seseorang. Dimana dalam era modernisasi saat ini, teknologi menjadi bagian penting dalam kehidupan sehari-hari.

Kecelakaan lalu lintas adalah suatu peristiwa di jalan yang tidak disengaja, hal itu mengakibatkan korban manusia atau kerugian harta. Salah satu penyebab dari kecelakaan tersebut adalah kelalaian pengemudi pada saat mengendarai mobil, kemudian secara tiba-tiba ada obyek di depan sehingga pengemudi tidak sempat menginjak tuas rem dan mengendalikan laju mobil. Terlebih lagi mobil tersebut melaju dengan kecepatan tinggi sehingga sulit untuk menghindar.

Sebelumnya telah ada penelitian mengenai sistem pengereman secara

otomatis, namun pada sistem tersebut hasil pengereman yang dilakukan masih terlalu kasar sehingga mengurangi kenyamanan pengendara. Selain itu mobil tidak bisa masuk ke dalam daerah sempit seperti garasi. Membership function yang

digunakan pada logika fuzzy pun masih terlampau sedikit, sehingga

mempengaruhi kinerja dari hasil pengereman. Untuk variabel jarak membership function yang digunakan hanya dua, yaitu jarak jauh dan jarak dekat. Untuk variabel kecepatan membership function yang digunakan pun ada dua, yaitu kecepatan tinggi dan kecepatan rendah. Sedangkan untuk persentase pengereman

yang digunakan ada tiga, yaitu pengereman sedikit, pengereman sedang dan pengereman penuh.

Dari permasalahan tersebut maka perlu melakukan penelitian untuk merancang suatu sistem yang dapat melakukan pengereman secara otomatis dengan penambahan membership function dan rule yang lebih banyak sehingga hasil pengereman yang dilakukan lebih halus tanpa mengurangi kenyamanan pengendara baik pada saat mobil melaju dengan kecepatan rendah ataupun kecepatan tinggi. Selain itu mobil dapat masuk ke dalam daerah sempit seperti garasi dan daerah gang kecil sehingga mobil tersebut masih bisa melaju selama lebar jalan yang dilalui lebih besar dari lebar mobil itu sendiri.

1.2. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka dapat diidentifikasi permasalahan dalam tugas akhir ini yaitu sebagai berikut.

1. Pengereman yang dilakukan masih terlalu kasar sehingga mengurangi kenyamanan pengendara, baik mobil melaju pada saat kecepatan rendah ataupun kecepatan tinggi.

2. Mobil tidak bisa masuk ke dalam daerah sempit seperti garasi yang mempunyai jarak sangat dekat antara mobil dengan hambatan.

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang terindentifikasi di atas, maka didapat rumusan masalah pada tugas akhir ini yaitu sebagai berikut.

1. Bagaimana membuat sistem untuk melakukan pengereman secara otomatis yang lebih halus baik dalam keadaan mobil melaju pada saat kecepatan rendah ataupun kecepantan tinggi.

2. Bagaimana membuat sistem agar mobil dapat masuk ke dalam daerah sempit seperti garasi yang mempunyai jarak sangat dekat antara mobil dengan hambatan.

1.4. Tujuan

Sebagai salah satu alternatif untuk menyelesaikan masalah-masalah yang dijelaskan dalam bagian rumusan masalah, maka penelitian ini memiliki tujuan-tujuan sebagai berikut.

1. Merancang sistem yang mampu melakukan pengereman otomatis secara ideal dengan memperhitungkan jarak dengan hambatan dan kecepatan mobil pada saat melaju tanpa mengurangi kenyamanan pengendara. 2. Merancang sistem yang mampu mengukur jarak sesuai dengan ukuran

mobil itu sendiri, sehingga mobil dapat masuk ke dalam daerah sempit seperti garasi.

1.5. Batasan Masalah

Beberapa batasan masalah yang didefinisikan oleh penulis sebagai pembatasan “beban” penelitian adalah sebagai berikut.

1. Sistem pengereman yang dilakukan hanya secara otomatis.

2. Menggunakan metode logika fuzzy untuk menentukan besar nilai

3. Masukan logika fuzzy hanya kecepatan mobil pada saat melaju dan jarak antara mobil dengan hambatan di depan.

4. Sistem diimplementasikan pada mobil RC.

5. Kecepatan dan jarak yang dideteksi disesuaikan dengan dimensi mobil RC.

1.6. Metode Penelitian

Metoda penelitian yang dilakukan adalah eksperimental dengan tahapan sebagai berikut.

1. Observasi dan studi literature

Jenis metode pengambilan data dengan cara mengumpulkan data-data serta informasi melalui buku dan internet, mempelajari hasil penelitian sebelumnya, mendatangi dan melakukan tanya jawab dengan para ahli metode fuzzy dan para ahli yang mengerti soal proses pengereman pada mobil, mengindentifikasi sensor dan mikrokontroler yang digunakan.

2. Perancangan dan pembuatan alat

Meliputi hal yang berkaitan dengan perangkat keras dan perakat lunak. Perangkat lunak : pemrograman mikrokontroler, pemrograman sensor jarak, pemrograman sensor kecepatan, pemrograman metode fuzzy.

Perangkat keras : perancangan alat dan pembuatan alat hingga pengemasan.

3. Pengujian alat

Setelah alat dibuat maka akan dilakukan pengujian untuk mengetahui kinerja dari alat tersebut dan apakah terjadi kesalahan atau tidak.

4. Evaluasi

Melakukan evaluasi dari hasil yang sudah dilakukan selama dalan proses pembuatan alat tersebut.

1.7. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut. BAB I PENDAHULUAN

Berisi mengenai gambaran umum dari penelitian yang berisi latar belakang dari pemasalahan yang akan dijalankan topik, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Berisi mengenai dasar teori alat yang digunakan sebagai dasar dalam pengolahan data.

BAB III PEMILIHAN KOMPONEN DAN PERANCANGAN ALAT Berisi mengenai alasan atau latar belakang dalam pemilihan komponen untuk perancangan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang akan dibuat.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

Menganalisa alat yang sudah dirancang, pengoperasian alat dan cara kerja alat beserta pemrograman, diagram alir dan tabel hasil uji.

BAB V PENUTUP

Berisi tentang kesimpulan yang menjelaskan secara singkat hasil yang sudah dicapai dari aplikasi yang dikembangkan serta saran-saran yang belum terdapat dalam tugas akhir ini, agar aplikasi ini dapat menjadi lebih baik lagi dikemudian hari.

7

Pada bab ini berisi tentang teori mengenai permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini, dimulai dari definisi logika fuzzy, mikrokontroler

ATMega32, sensor ultrasonik SR-04, Pulse With Modulation (PWM), motor DC,

motor servo, driver motor, Liquid Crystal Display (LCD), rotary encoder, remote control (RX dan TX), komparator, sampai dengan perangkat lunak (software) bahasa C sebagai pemrograman.

2.1 Logika Fuzzy

Dalam kondisi yang nyata, beberapa aspek dalam dunia nyata selalu atau biasanya berada di luar model matematis dan bersifat samar. Konsep ketidak pastian inilah yang menjadi konsep dasar munculnya konsep logika fuzzy. Pencetus gagasan logika fuzzy adalah L.A. Zadeh (1965) dari California University.

Logika fuzzy adalah salah satu cara yang tepat untuk memetakan suatu ruang input ke dalam suatu ruang output. Logika fuzzy berbeda dengan logika digital biasa, dimana logika digital biasa hanya mengenal 2 keadaan yaitu: “ya” dan “tidak” atau ”on” dan “off” atau “high” dan “low” atau "1" dan "0". Sedangkan logika fuzzy meniru cara berpikir manusia dengan menggunakan konsep sifat kesamaran suatu nilai. Dengan himpunan fuzzy, suatu objek dapat menjadi anggota dari banyak himpunan dengan derajat keanggotaan yang berbeda dalam masing-masing himpunan.

2.1.1 Himpunan Fuzzy

Himpunan fuzzy merupakan suatu grup yang mewakili suatu kondisi atau keadaan tertentu dalam suatu variabel fuzzy. Himpunan fuzzy memiliki 2 atribut, yaitu:

a. linguistik, yaitu penamaan suatu grup yang mewakili suatu keadaan atau kondisi tertentu dengan menggunakan bahasa alami, seperti muda, parobaya, tua.

b. numerik, suatu nilai (angka) yang menunjukkan ukuran dari suaru variabel seperti 10,20,30.

Beberapa hal yang perlu diketahui dalam memahami fuzzy, yaitu:

a. variable fuzzy, merupakan variabel yang hendak dibahas dalam suatu sistem fuzzy. Contoh: umur, suhu, permintaan, dan lain sebagainya.

b. semesta pembicaraan, adalah keseluruhan nilai yang diperbolehkan untuk dioperasikan dalam suatu variabel fuzzy. Semesta pembicara merupakan himpunan bilangan real yang senantiasa naik (bertambah) secara monoton dari kiri ke kanan. Nilai semesta pembicara dapat berupa bilangan positif maupun negatif. Adakalanya nilai semesta pembicara ini tidak dibatasi nilai atasnya

c. domain himpunan fuzzy, merupakan keseluruhan nilai yang diizinkan dalam semesta pembicaraan dan boleh dioperasikan dalam suatu himpunan fuzzy. Seperti halnya semesta pembicaraan, domain merupakan himpunan bilangan real yang senantiasa naik (bertambah) secara monoton dari kiri ke kanan. Nilai domain dapat berupa bilangan positif maupun bilangan negatif.

2.1.2 Fungsi Keanggotaan (Membership Function)

Fungsi keanggotaan (Membership Function) adalah suatu kurva yang

menunjukkan pemetaan titik-titik input data ke dalam nilai keanggotaannya (sering juga disebut dengan derajat keanggotaan) yang memiliki interval antara 0 sampai 1. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai keanggotaan adalah dengan melalui pendekatan fungsi. Ada 2 fungsi yang digunakan dalam tugas akhir ini, yaitu:

a. representasi kurva segitiga

Kurva segitiga pada dasarnya merupakan gabungan antara 2 garis linear seperti terlihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Representasi Kurva Segitiga

Representasi kurva segitiga adalah sebagai berikut:

...(2.1)

Untuk menentukan nilai minimum dan maximum fungsi keanggotaan pada representasi kurva segitiga, dapat menggunakan persamaan dibawah ini.

dimana:

a = nilai domain terkecil yang mempunyai derajat keanggotaan nol b = nilai domain yang mempunyai derajat keanggotaan satu

c = nilai domain terbesar yang mempunyai derajat keanggotaan nol x = nilai input yang akan diubah ke dalam bilangan fuzzy

b. representasi kurva trapesium

Kurva trapesium pada dasarnya seperti bentuk segitiga, hanya saja ada beberapa titik yang memiliki nilai keanggotaan 1. Representasi kurva travesium dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Representasi Kurva Trapesium

Representasi kurva trapesium adalah sebagai berikut:

...(2.3)

Untuk menentukan nilai minimum dan maximum fungsi keanggotaan pada representasi kurva trapesium, dapat menggunakan persamaan dibawah ini.

dimana:

a = nilai domain terkecil yang mempunyai derajat keanggotaan nol b = nilai domain terkecil yang mempunyai derajat keanggotaan satu c = nilai domain terbesar yang mempunyai derajat keanggotaan satu d = nilai domain terbesar yang mempunyai derajat keanggotaan nol x = nilai input yang akan diubah ke dalam bilangan fuzzy

2.1.3 Operator Dasar Fuzzy

Pada logika fuzzy, Ada beberapa operasi yang didefinisikan secara khusus

untuk mengkombinasi dan memodifikasi himpunan fuzzy. Nilai keanggotaan

sebagai hasil dari 2 operasi disebut α-predikat. Ada tiga operator dasar yaitu :

a. operator AND

Operator ini berhubungan dengan operasi interseksi pada himpunan. Hasil opeasi dengan menggunakan operator AND diperoleh dengan mengambil nilai keanggotaan terkecil antara 2 himpunan yang bersangkutan.

…....………(2.5)

b. operator OR

Operator ini berhubungan dengan operasi union pada himpunan. Hasil opeasi dengan menggunakan operator OR diperoleh dengan mengambil nilai keanggotaan terbesar antara 2 himpunan yang bersangkutan.

...…....……..……(2.6)

c. operator NOT

Operator ini berhubungan dengan operasi komplemen himpunan. Hasil operasi dengan menggunakan operator NOT diperoleh dengan mengurangkan nilai keanggotaan elemen pada himpunan dengan 1.

...………..(2.7) 2.1.4 Tahapan Membangun Sistem Fuzzy

Pada tahap membangun sistem fuzzy tergantung pada metoda yang akan digunakan, karena banyak metoda untuk membangun sistem fuzzy. Secara garis besar dapat tahap membangun sistem fuzzy dilihat pada Gambar 2.3 sebagai berikut.

Gambar 2.3 Proses Sistem Logika Fuzzy

a. Fuzzyfication

Proses fuzzyfication yaitu mengubah nilai suatu masukan menjadi suatu fungsi keanggotaan fuzzy. Pada proses ini membership function ditentukan. Melalui fungsi keanggotaan yang telah disusun maka nilai-nilai masukan tersebut menjadi informasi fuzzy yang berguna nantinya untuk proses pengolahan secara fuzzy pula.

b. Fuzzy Logic Inference

mengaplikasikan aturan (Fuzzy Rule) pada masukan fuzzy yang dihasilkan dalam proses fuzzyfication.

mengevaluasi tiap aturan dengan masukan yang dihasilkan dari proses fuzzyfication dengan mengevaluasi hubungan atau derajat keanggotaannya.

c. Defuzzyfication

Proses defuzzyfication merupakan pengubahan kembali data-data fuzzy kembali ke dalam bentuk numerik yang dapat dikirimkan ke peralatan pengendalian. Proses defuzzyfication dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya:

centroid of area

..._...(2.8)

bisector of area

...(2.9) mean of maximum

..._(2.10)

2.1.5 Fuzzy Inference System

Sistem inferensi fuzzy ( Fuzzy Inference System atau FIS ) merupakan suatu kerangka komputasi yang didasarkan pada teori himpunan fuzzy, aturan fuzzy berbentuk IF – THEN, dan penalaran fuzzy. Terdapat beberapa jenis FIS, salah satunya adalah mamdani dan sugeno.

a. FIS mamdani

FIS yang paling mudah dimengerti, karena paling sesuai dengan naluri manusia adalah FIS mamdani. FIS tersebut bekerja berdasarkan kaidah-kaidah linguistik dan memiliki algoritma fuzzy yang menyediakan sebuah aproksimasi untuk dimasuki analisa matematik. FIS mamdani dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 FIS Mamdani

b. FIS sugeno

Penalaran dengan metode sugeno hampir sama dengan penalaran mamdani, hanya saja keluaran sistem tidak berupa himpunan fuzzy melainkan berupa konstanta atau persamaan linier. Metoda ini diperkenalkan oleh Takagi-Sugeno Kang pada tahun 1985. Sistem fuzzy sugeno memperbaiki kelemahan yang dimiliki oleh sistem fuzzy murni untuk menambah suatu perhitungan matematika sederhana sebagai bagian THEN. Pada perubahan ini, sistem fuzzy memiliki suatu nilai rata-rata tertimbang (Weighted Average Values) di dalam bagian aturan fuzzy IF-THEN. Sistem fuzzy sugeno juga memiliki kelemahan terutama pada bagian THEN, yaitu dengan adanya perhitungan matematika sehingga tidak dapat menyediakan kerangka alami untuk merepresentasikan

pengetahuan manusia dengan sebenarnya. FIS sugeno dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 FIS Sugeno

2.2 Mikrokontroler ATmega-32

Mikrokontroler merupakan suatu device yang didalamnya sudah

terintegrasi dengan I/O Port, RAM, ROM, sehingga dapat digunakan untuk

berbagai keperluan kontrol. Mikrokontroler AVR Atmega-32 merupakan low

power CMOS mikrokontroler 8-bit yang dikembangkan oleh Atmel dengan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) sehingga dapat mencapai throughtput eksekusi instruksi 1 MIPS (Million Instruction Per Second). Bentuk fisik Atmega-32 dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 ATmega-32

Karakteristik dari mikrokontroler ini adalah: Menggunakan arsitektur AVR RISC

- 131 perintah dengan satu clock cycle - 32 x 8 register umum

Data dan program memori

- 32 Kb In-System Programmable Flash - 2 Kb SRAM

- 1 Kb In- System EEPROM 8 Channel 10-bit ADC

Two Wire Interface

USART Serial Communication Master/Slave SPI Serial Interface On-Chip Oscillator

Watch-dog Timer 32 Bi-directional I/O

Tegangan operasi 2,7 – 5,5 V

Arsitektur AVR ini menggabungkan perintah secara efektif dengan 32 register umum. Semua register tersebut langsung terhubung dengan Arithmetic Logic Unit (ALU) yang memungkinkan 2 register terpisah diproses dengan satu perintah tunggal dalam satu clock cycle. Hal ini menghasilkan kode yang efektif dan kecepatan prosesnya 10 kali lebih cepat dari pada mikrokontroler CISC biasa. Konfigurasi pin Atmega-32 tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Secara fungsional konfigurasi pin ATMega32 adalah sebagai berikut:

a. VCC, tegangan sumber

b. GND (Ground)

c. Port A (PA7 – PA0)

Port A adalah 8-bit port I/O yang bersifat bi-directional dan setiap pin memilki internal pull-up resistor. Output buffer port A dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port A digunakan sebagai input dan di pull-up secara langsung, maka port A akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Pin-pin dari port A memiliki fungsi khusus yaitu dapat berfungsi sebagai channel ADC (Analog to Digital Converter) sebesar 10 bit. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port A dapat ditabelkan seperti yang tertera pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port A

Port Fungsi

PA7 ADC input channel 7 (ADC7)

PA6 ADC input channel 6 (ADC6)

PA5 ADC input channel 5 (ADC5)

PA4 ADC input channel 4 (ADC4)

PA3 ADC input channel 3 (ADC3)

PA2 ADC input channel 2 (ADC2)

PA1 ADC input channel 1 (ADC1)

PA0 ADC input channel 0 (ADC0)

d. Port B (PB7 – PB0)

Port B adalah 8-bit port I/O yang bersifat bi-directional dan setiap pin mengandung internal pull-up resistor. Output buffer port B dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port B digunakan sebagai input

dan di pull-down secara external, port B akan mengalirkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Pin-pin port B memiliki fungsi-fungsi khusus, diantaranya:

SCK port B,bit 7 (input pin clock untuk up/downloading memory) MISO port B, bit 6 (pin output data untuk uploading memory) MOSI prt B, bit 5 (pin input untuk downloading memory)

Fungsi-fungsi khusus pin-pin port B dapat ditabelkan seperti pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B

Port Fungsi

PB7 SPI Bus Serial Clock (SCK)

PB6 SPI Bus Master Input/Slave Output (MISO) PB5 SPI Bus Master Output/Slave Input (MOSI) PB4 SPI Slave Select Input (SS)

PB3

Analog Comparator Negative Input (AIN1) Timer/Counter0 Output Compare Match Output (OCO)

PB2 Analog Comparator Positive Input (AIN0) External Interrupt 2 Input (INT2)

PB1 Timer/Counter1 External Counter Input (T1) PB0 Timer/Counter External Counter Input (T0)

USART External Clock Input/Output (XCK)

e. Port C (PC7 – PC0)

Port C adalah 8-bit port I/O yang berfungsi bi-directional dan setiap pin memiliki internal pull-up resistor. Output buffer port C dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port C digunakan sebagai input dan di pull-down secara langsung, maka port C akan mengeluarkan arus jika internal

pull-up resistor diaktifkan. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port C dapat ditabelkan seperti yang tertera pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C

Port Fungsi

PC7 Timer Oscillator Pin 2 (TOSC2) PC6 Timer Oscillator Pin 1 (TOSC1)

PC5 JTAG Test Data In (TD1)

PC4 JTAG Test Data Out (TD0)

PC3 JTAG Test Mode Select (TMS)

PC2 JTAG Test Clock (TCK)

PC1 Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line (SDA)

PC0 Two-wire Serial Bus Clock Line (SCL)

f. Port D (PD7 – PD0)

Port D adalah 8-bit port I/O yang berfungsi bi-directional dan setiap pin memiliki internal pull-up resistor. Output buffer port D dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port D digunakan sebagai input dan di pulldown secara langsung, maka port D akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port D dapat ditabelkan seperti yang tertera pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D

Port Fungsi

PD7 Timer / Counter2 Output Compare Match Output

(OC2)

PD6 Timer/Counter1 Input Capture Pin (ICP1)

PD5 Timer/Counter1 Output Compare B Match

(OCIB)

PD4 JTAG Test Data Out (TD0)

PD3 External Interrupt 1 Input (INT1)

PD2 External Interrupt 0 Input (INT0)

PD1 USART Output Pin (TXD)

2.3 Sensor Jarak Ultrasonik (SR-04)

Sensor ultrasonik SR-04 adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Bentuk sensor ultrasonik SR-04 dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Sensor Jarak Ultrasonik (SR-04)

Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan efek piezoelectric.

Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara (tempat sekitarnya). Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang

sama. Untuk lebih jelas tentang prinsip kerja dari sensor ultrasonik dapat dilihat prinsip dari sensor ultrasonik pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Cara Kerja Sensor Ultrasonik

Besar amplitudo sinyal elekrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jauh dekatnya objek yang dideteksi serta kualitas dari sensor pemancar dan sensor penerima. Proses sensoring yang dilakukan pada sensor ini menggunakan metode pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran. Jarak antara sensor tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang digunakan oleh sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian pengirim sampai diterima oleh rangkaian penerima, dengan kecepatan rambat dari sinyal ultrasonik tersebut pada media rambat yang digunakannya, yaitu udara.

2.4 Pulse Width Modulation (PWM)

PWM merupakan sebuah metoda untuk membangkitkan sinyal keluaran yang periodenya berulang antara high atau low dimana kita dapat mengontrol durasi sinyal high atau low sesua dengan yang kita inginkan. Pengaturan PWM merupakan salah satu teknik yang banyak digunakan dalam sistem kendali (control system) saat ini. Gambaran sinyal PWM dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Sinyal PWM

Duty cycle merupakan perbandingan periode lamanya suatu system bernilai logika high dan low. Variasi duty cycle ini memberikan harga tegangan rata–rata yang berbeda–beda. Sinyal PWM dengan duty cycle yang besar memiliki nilai rata-rata tegangan yang lebih besar dibandingkan dengan duty cycle kecil. Nilai tegangan yang diberikan sebanding dengan nilai duty cycle yang diberikan. Adapun rumus duty cycle, yaitu:

...(2.11) Sedangkan untuk menghitung nilai tegangan rata-rata output dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

...(2.12) Dimana Vtotal merupakan tegangan yang diberikan untuk mengaktifkan motor.

2.5 Motor DC

Motor DC adalah mesin yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis. Bentuk fisik motor DC dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Motor DC

Cepat lambatnya motor DC dapat diatur berdasarkan duty cycle yang diberikan, jika duty cycle pada sinyal PWM besar, maka akan menghasilakan rata-rata tegangan yang besar pula sehingga motor DC akan berputar cepat, begitu juga sebaliknya jika duty cycle yang diberikan kecil akan mengahasilkan tegangan rata-rata yang kecil dan motor DC akan berputar lebih lambat. Pengaturan nilai tegangan rata-rata tersebut dapat diatur dengan menggunakan persamaan (2.12).

2.6 Motor Servo

Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup dimana posisi rotornya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Pada motor servo biasanya terdapat tiga buah kabel, yang pertama untuk tegangan masukkan, yang kedua untuk menerima sinyal PWM, dan yang ketiga untuk ground. Bentuk fisik motor servo dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Motor Servo

Motor servo ini terbagi menjadi 2 jenis, yaitu :

a. Motor servo standard

Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah yaitu searah jarum jam dan kebalikan dari arah jarum jam dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 180°.

b. Motor servo continous

Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah, yaitu searah jarum jam dan kebalikan dari arah jarum jam tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).

Dari kedua jenis motor servo tersebut, metoda PWM dapat digunakan untuk menentukan posisi sudut motor, hanya saja terdapat perbedaan pada besarnya arah puataran motor.

Pada motor servo standard hanya dapat bergerak sebesar 180° yaitu dari 0°-180° atau (-90°)-90°. Secara umum untuk mengakses motor servo tipe standard adalah dengan cara memberikan pulsa high selama 1,5 ms dan mengulangnya setiap 20 ms, maka posisi servo akan berada ditengah atau netral (0°). Untuk pulsa 1 ms maka akan bergerak berkebalikan arah jarum jam dengan sudut -90°. Dan

pulsa high selama 2 ms akan bergerak searah jarum jam sebesar 90° seperti terlihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 Sinyal Kontrol Motor Servo

Pengaturan pergerakan motor servo continous tidak jauh berbeda dengan pengaturan pengendalian motor servo standard, secara umum untuk berputar (rotasi) searah jarum jam harus diberi pulsa high selama 1,3 ms. Sedangkan untuk berputar berlawanan arah jarum jam harus diberi logika high selama 1,7 ms. Jika motor servo continous diberi pulsa high selama 1,5 ms maka akan berhenti. Pin signal pada motor servo dapat dikoneksi ke pin mikrokontroler sebagai pengendali dari pergerakan motor servo ini.

2.7 Driver Motor L293D

IC L293D adalah IC yang didesain khusus sebagai driver motor DC dan dapat dikendalikan dengan rangkaian TTL maupun mikrokontroler. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat dihubungkan ke ground maupun ke sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam 1 unit chip IC L293D terdiri dari 4 buah driver motor DC yang berdiri sendiri sendiri dengan kemampuan mengalirkan arus 1 Ampere tiap drivernya. Sehingga dapat digunakan untuk membuat driver H-bridge untuk 2 buah motor DC. Konstruksi pin driver motor DC IC l293D seperti pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Driver Motor L293D

Fungsi Pin:

Pin EN (Enable, EN1.2, EN3.4) berfungsi untuk mengijinkan driver menerima perintah untuk menggerakan motor DC.

Pin In (Input, 1A, 2A, 3A, 4A) adalah pin input sinyal kendali motor DC. Pin Out (Output, 1Y, 2Y, 3Y, 4Y) adalah jalur output masing-masing driver yang dihubungkan ke motor DC.

Pin VCC (VCC1, VCC2) adalah jalur input tegangan sumber driver motor DC, dimana VCC1 adalah jalur input sumber tegangan rangkaian dirver dan VCC2 adalah jalur input sumber tegangan untuk motor DC yang dikendalikan.

Pin GND (Ground) adalah jalur yang harus dihubungkan ke ground, pin GND ini ada 4 buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah pendingin kecil.

Driver motor DC IC L293D ini memiliki fungsi yang lengkap untuk sebuah driver motor DC sehingga dapat diaplikasikan dalam beberapa teknik driver motor DC dan dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa jenis motor DC.

2.8 Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid crystal display (LCD) adalah satu layar bagian dari modul peraga yang menampilkan karakter yang diinginkan. Layar LCD menggunakan 2 buah lembaran bahan yang dapat mempolarisasikan dan kristal cair diantara kedua lembaran tersebut. Arus listrik yang melewati cairan menyebabkan kristal merata sehingga cahaya tidak dapat melalui setiap kristal. Sehingga dapat mengubah bentuk kristal cairnya membentuk tampilan angka atau huruf pada layar.

Dalam tugas akhir ini LCD digunakan untuk menampilkan jarak antara mobil dengan hambatan di depannya, sebagai indikator kecepatan, sebagai indikator nilai PWM, dan sebagai indikator nilai persentase rem hasil perhitungan logika fuzzy . Bentuk LCD 16x2 ini dapat dilihat pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 16x2 Character LCD Module

2.9 Rotary Encoder

Rotary encoder adalah perangkat elektromekanik yang dapat memonitor gerakan dan posisi. Rotary encoder umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh rotary encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali.

Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang-lubang pada bagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi piringan sehingga cahaya akan menuju ke piringan. Di sisi yang lain suatu photo-transistor diletakkan sehingga photo-photo-transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau perangkat berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisi atau kecepatannya, sehingga ketika motor berputar piringan juga akan ikut berputar. Apabila posisi piringan mengakibatkan cahaya dari LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang ada, maka photo-transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu pulsa. Semakin banyak deretan pulsa yang dihasilkan pada satu putaran menentukan akurasi rotary encoder tersebut, akibatnya semakin banyak jumlah lubang yang dapat dibuat pada piringan menentukan akurasi rotary encoder tersebut. Cara kerja dari rotary encoder dapat dilihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Cara Kerja Rotary Encoder

Untuk mengetahui kecepatan putar dari pulsa yang dihasilkan oleh rotary encoder tersebut, maka dapat dituliskan dalam persamaan berikut:

dengan,

= kecepatan benda (m/s) = jari-jari (m)

= jumlah pulsa dalam 1 detik

= jumlah lubang piringan rotary encoder

2.10 Remote Control (TX – RX)

Remote Control gelombang radio terdiri dari 2 bagian, yaitu pesawat pemancar (TX) dan pesawat penerima (RX). Pada rangkaian pesawat pemancar menggunakan IC TX-2B dan pada rangkaian pesawat penerima menggunakan IC RX-2B. Sepasang IC ini memiliki 5 fungsi kerja yang biasanya digunakan untuk mengoperasikan mobil-mobilan dengan remote control. Pada remote control fungsi ini digunakan supaya mobil bergerak maju-mundur, berbelok ke kiri, dan berbelok ke kanan. Output IC TX-2B diletakkan sebagai input bagi pesawat pemancar. Sedangkan IC RX-2B diletakkan sebagai penerjemah di pesawat penerima. Bentuk fisik IC TX-2B dan IC RX-2b dapat dilihat pada Gambar 2.17 dan Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Bentuk Fisik IC RX-2B

IC TX-2B memiliki 14 pin, sedangkan IC RX-2B memiliki 16 pin. Setiap pin fungsi pada IC TX-2B berpasangan dengan pin fungsi pada IC RX-2B. Untuk konfigurasi fungsi pin IC TX-2B dan RX-2B dapat dilihat pada Gambar 2.19.

Gambar 2.19 Konfigurasi Fungsi Pin-Pin IC TX-2B dan RX-2B

IC TX-2B mempunyai karakteristik supply tegangan sebesar 0,3 – 5 ,0 volt. Tegangan operasional antara 1,5 – 5 volt. Arus maksimal yang mengalir 2 mA. Sedanglan IC RX-2B memiliki tegangan operasional antara 1,5 – 5,0 volt dan arus operasional maksimum 3,0 mA. Fungsi dari setiap pin IC TX-2B terdapat pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Pin-Pin IC TX-2B

Pin Simbol Keterangan

1 Fungsi 1 Jika terhubung GND, mengaktifkan F 1 di RX

2 Test B Dipakai untuk menguji IC

3 GND Untuk dihubungkan ke negatif

4 Fungsi 2 Jika terhubung ke GND, mengaktifkan F 2 di RX

5 Fungsi 3 Jika terhubung ke GND, mengaktifkan F 3 di RX

6 Fungsi 4 Jika terhubung ke GND, mengaktifkan F 4 di RX

7 SC Sinyal terkode dengan frekuensi pembawa

8 SO Sinyal terkode tanpa frekuensi pembawa

9 VDD Untuk dihubungkan ke positif power supply

10 PC Dihubungkan ke LED sebagai indikator output

11 OSC0 Kaki keluaran Osilator

12 OSC1 Kaki masukan Osilator

13 FOSC Dipakai untuk menguji IC

14 Fungsi 5 Jika terhubung ke GND, mengaktifkan F 5 di RX

Cara kerja IC TX-2B adalah bila pin fungsi 1 pada IC TX-2B terhubung dengan GND (sumber negatif), maka akan keluar sinyal dari pin fungsi 1 pada IC RX-2B. Fungsi dari setiap pin IC TX-2B terdapat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Pin-Pin IC RX-2B

Pin Simbol Keterangan

1 VO 2 Inverter pin 2 output untuk penguat daya

2 GND Untuk dihubungkan ke negatif (ground)

3 SI Pin input sinyal terkode

4 OSC1 Kaki masukan osilator

5 OSC0 Kaki keluaran osilator

6 Fungsi 1 Aktualisasi F1 dari TX

7 Fungsi 5 Aktualisasi F5 dari TX

8 ROB Jika dihubungkan ke GND, menonaktifkan pin 6

9 LDB Jika dihubungkan ke GND, menonaktifkan pin 7

13 Fungsi 2 Aktualisasi F2 dari TX

11 Fungsi 3 Aktualisasi F3 dari TX

12 Fungsi 4 Aktualisasi F4 dari TX

13 VDD Untuk dihubungkan ke positif power supply

14 VI 1 Inverter pin 1 input untuk penguat daya

15 VO 1 Invrter pin 1 output untuk penguat daya

2.11 Komparator

Komparator secara harfiah berarti membandingkan, dalam hal ini adalah membandingkan dua macam tegangan pada kedua masukannya. Dalam prakteknya tegangan yang satu dicatu oleh suatu acuan (reference) yang besarnya tetap, sedangkan yang lainnya oleh suatu masukan tegangan yang variable, bilamana tersambung (on). Apabila masukan non inverting lebih positif dari masukan inverting-nya, maka akan diperoleh keluaran maksismum positif. Dan

bilamana masukan inverting lebih positif dibandingkan masukan non

invertingnya, maka akan diperoleh keluaran maksimum negatif.

Komparator adalah suatu penguat operasional (opamp). Penguat operasional adalah penguat dengan gain tinggi dan terhubung secara langsung. Penguat ini biasanya digunakan untuk menguatkan sinyal berjalur frekuensi lebar dan digunakan bersama jaringan umpan balik eksternal. Penguat operasional memiliki 5 terminal dasar, yaitu 2 untuk memberikan daya, 2 untuk masukan dan satu untuk keluaran. Bentuk Fisik IC LM393N dapat dilihat pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Bentuk Fisik IC LM393N

Cara yang termudah untuk menggunakan suatu penguat operasional adalah loop terbuka (tidak ada resistor umpan balik), seperti ditunjukkan dalam gambar 2.21(a) karena penguat yang tinggi dari penguat operasional tegangan kesalahannya sedikit (secara tipikal dalam mikrovolt) menimbulkan ayunan

(swing) output maksimum. Misalnya, jika V1 lebih besar daripada V2, tegangan kesalahan adalah positif dan tegangan output menuju harga positif maksimum secara tipikal 1 sampai 2 V kurang dari tegangan catu. Jika V1 lebih kecil dari V2, tegangan output berayun ke tegangan negatif maksimum.

Verror VOUT

-VSAT +VSAT

0 V1

V2

Vout Verror

+

-(a) (b)

Gambar 2.21 OpAmp

Gambar 2.21(b) meringkaskan gerak tersebut. Tegangan kesalahan positif mendorong output ke +VSAT harga maksimum dari tegangan output. Tegangan kesalahan negatif menimbulkan tegangan output –VSAT. Jika sebuah penguat operasional digunakan seperti ini, maka disebut komparator karena semua yang dapat dilakukannya adalah membandingkan V1 dan V2 yang menghasilkan output positif atau negatif jenuh, tergantung pada apakah V1 lebih besar atau lebih kecil daripada V2. Konfigurasi pin IC LM393N dapat dilihat pada Gambar 2.22. Untuk fungsi dari setiap pin IC LM393N terdapat pada Tabel 2.7.

Komparator yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah LM 393N. IC ini mempunyai kemampuan untuk menghasilkan dua keluaran (output) untuk dibaca oleh mikrokontroler.

Tabel 2.7 Fungsi Pin-Pin IC LM393N

Pin Keterangan

1 Output 1

2 Inverting Input 1

3 Non-Inverting Input 1

4 Gnd

5 Non-Inverting Input 2

6 Inverting Input 2

7 Output 2

8 Vcc

2.12 Pemrograman Bahasa C

Bahasa pemrograman yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah program Bahasa C. Bahasa pemrograman Bahasa C dikenal sebagai bahasa pemrograman handal, cepat, mudah, dan tergolong ke dalam bahasa pemrograman tingkat menengah. Konstruksi dari program bahasa C harus mengikuti aturan sebagai berikut.

a. Komentar

Komentar digunakan untuk memberi keterangan pada program agar mudah dibaca dan akan diabaikan oleh compiler.

Contoh penulisan :

// hanya satu ini sebelum enter yang dianggap komentar.

\* kata-kata yang berbeda dalam tanda garis miring dengan bintang dianggap komentar berapa pun panjangnya dan berapa pun barisnya*/.

b. Preprocessor

Biasanya digunakan untuk menyertakan file header (.h) atau file library. File include berguna untuk memberitahu compiler agar membaca file yang di include- kan lebih dahulu agar mengenali definisi-definisi yang digunakan dalam program sehingga tidak dianggap error.

Cara penulisan:

#include <………….> untuk lokasi standar file yang telah disetting oleh tools biasanya pada folder include atau folder directori complier.

#include”………….” Untuk lokasi file yang yang kita tentukan sendiri. File header io.h adalah file yang segala informasi/definisi tentang register-register fungsi khusus (SFR) dan bit-bit atau pin-pin mikrokontroler AVR.

c. Pengenal (Identifier)

Pengenal digunakan untuk memberi nama variabel, konstanta, dll. Bahasa C bersifat case sensitive (huruf kapital dan huruf kecil dianggap berbeda). Konstruksi pengenal adalah huruf, angka, garis bawah ( _ ). Tiap pengenal bisa menggunakan gabungan ketiga hal tersebut dengan catatan tidak boleh diawali dengan angka.

Cara penulisan:

Menit //benar

MeniT //benar dan berbeda dengan pengenal Menit

60detik //salah

d. Variabel

Variabel adalah tempat untuk menyimpan dan mengakses data yang mewakili memori dalam mikrokontroler. Variabel harus dideklarasikan (memberitahu kompiler) dengan tipe data beserta nama variabel yang akan digunakan.Tiap tipe data mempunyai jangkauan bilangan yang dapat disimpan, hal ini akibat dari byte memori yang dipesan dan bentuk bilangan bertanda atau tidak. Seperti pada Tabel 2.8 berisi jenis tipe data dan banyaknya bilangan yang dapat ditampung.

Tabel 2.8 Tipe Data

Tipe Data byte bit Minimum Maksimum

Char 1 8 -128 127

Signed char 1 8 -128 127

Unsigned char 1 8 0 255

Int 2 16 -32768 32767

Signed int 2 16 -32768 32767

Unsigned int 2 16 0 65535

Long 3 32 -2147483648 2147483647

Signed long 3 32 -2147483648 2147483647

Unsigned long 3 32 0 4294967295

Float 3 32 1.28E-38 3.4E38

e. Operator

Operator adalah karakter-karakter khusus untuk memanipulasi variable. Operand adalah variabel atau konstanta yang merupakan bagian dari pernyataan.

Aritmatika :

+ adalah penjumlahan. - adalah pengurangan. * dalah perkalian.

/ adalah pembagian. ++ adalah increment. -- adalah decrement.

Logika :

== adalah logika sama dengan. != adalah logika tidak sama dengan. < adalah logika lebih kecil.

<= adalah logika lebih kecil sama dengan. > adalah logika lebih besar.

>= adalah logika lebih besar sama dengan. ! adalah logika not.

&& adalah logika AND. || adalah logika OR.

Manipulasi Bit :

~ adalah mengkomplementkan. & adalah mengANDkan. | adalah mengORkan. ^ adalah mengXORkan. << adalah shift left. >> adalah shift right.

f. Kontrol Aliran Program

Untuk mencerdaskan sebuah program, maka diperlukan algoritma dimana terdiri dari berbagai pengendalian aliran program.

If (...){…}

Digunakan untuk mengecek satu kondisi satu blok jawaban. If (…) {…} else {…}

Digunakan untuk mengecek satu kondisi dua blok jawaban. If (…) {…} else if (…) {…} else {…}

Digunakan untuk mengecek beberapa kondisi yang berkaitan. While (…) {…}

Digunakan untuk perulangan/looping/iterasi jika kondisi yang diuji bernilai benar.

Do {…} while (…)

Digunakan untuk perulangan/looping/iterasi jika kondisi yang diuji bernilai benar. Perbedaanya dengan while tanpa do adalah blok di eksekusi terlebih dahulu baru diuji, hal ini dapat terjadi kemungkinan yang diuji salah namun blok tetap di eksekusi.

For (… ; … ; … ;…) {…}

Digunakan untuk perulangan/looping/iterasi jika kondisi dan syarat yang ditentukan.

39

Dalam perancangan dan pembuatan suatu perangkat elektronik, pemilihan jenis komponen harus dilakukan karena berdampak langsung pada tingkat efisiensi dan efektifitas perangkat yang dibuat. Beberapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya ukuran dimensi komponen, keakuratan komponen pada saat bekerja, kualitas komponen, serta pengeluaran biaya untuk komponen tersebut.

Selain pemilihan komponen, perancangan dan realisasi sistem merupakan bagian yang terpenting dari seluruh pembuatan tugas akhir ini. Perancangan yang baik dan dilakukan secara sistematik akan memberikan kemudahan dalam proses pembuatan alat serta mempermudah dalam proses analisis dari alat yang dibuat. Pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan sistem baik hardware maupaun software beserta alasan pemilihan komponen yang digunakan.

3.1 Perancangan Sistem

Pada perancangan sistem pengereman mobil otomatis ini, secara umum terdapat tiga bagian utama yaitu bagian masukan (input), proses (process), dan keluaran (output) seperti terlihat pada Gambar 3.1. Setiap bagian dari sistem mempunyai fungsi masing-masing yang akan saling berkaitan dalam sistem pengereman mobil otomatis ini.

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Pengereman Mobil Otomatis

Secara umum, cara kerja dari pengereman mobil otomatis yang akan dirancang dalam tugas akhir ini adalah ketika sensor rotary encoder mendeteksi kecepatan mobil pada saat melaju dan sensor ultrasonik SR-04 mendeteksi adanya penghalang dengan jarak tertentu, maka secara otomatis mikrokontroler akan memproses masukan dari sensor rotary encoder dan sensor ultrasonik SR-04 tersebut yang telah terintegrasi dengan mikrokontroler untuk menentukan pengereman secara otomatis. Selain itu dalam tugas akhir ini mobil prototype dikendalikan melalui remote control. Berikut ini uraian singkat fungsi dari masing-masing bagian utama blok diagram sistem pengereman otomatis berbasis mikrokontroler ATmega32 menggunakan logika fuzzy.

3.1.1 Masukan (input)

Pada bagian masukan (input) terdapat perangkat yang berfungsi untuk memberikan masukan bagi mikrokontroler sesuai dengan fungsinya. Masukan (input) dari sistem ini terdiri dari sensor rotary encoder, sensor ultrasonik SR-04, remote control pemancar (TX) dan penerima (RX), komparator.

a. Sensor rotary encoder

Sensor ini adalah jenis sensor kecepatan yang bekerja dengan cara menghasilkan pulsa dari ouptocoupler yang membaca piringan tipis yang memiliki lubang-lubang pada bagian lingkaran piringan. Piringan tersebut menempel pada poros roda yang digerakan oleh motor DC. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi kecepatan mobil pada saat melaju.

b. Sensor ultrasonik SR-04

Sensor ini adalah jenis sensor jarak yang bekerja dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik. Sensor ini berfungsi sebagai pendeteksi adanya mobil lain atau rintangan (obstacle) di depan mobil . c. Remote control pemancar (TX) dan penerima (RX)

Remote control yang digunakan pada tugas akhir ini adalah remote control gelombang radio yang terdiri dari pemancar (TX) dan penerima (RX). Remote control ini terdapat lima buah fungsi kerja. Fungsi kerja tersebut digunakan untuk mengendalikan mobil agar bergerak maju, untuk mengendalikan mobil agar bergerak mundur, untuk menentukan mode dimana apabila mode menyala maka tombol kanan/kecepatan- digunakan untuk mengurangi kecepatan mobil, dan tombol kiri/kecepatan+ digunakan untuk menambah kecepatan mobil. Sedangkan apabila mode mati maka tombol kanan/kecepatan- digunakan untuk memberi perintah agar mobil berbelok ke arah kanan, dan tombol kiri/kecepatan+ digunakan untuk memberi perintah agar mobil berbelok ke arah kiri.

d. Komparator

Pada tugas akhir ini komparator digunakan untuk memastikan tegangan keluaran dari remote control penerima, apakah tegangan tersebut bernilai 1 (5V) atau 0 (0V). Ini dikarenakan pada saat remote control pemancar salah satu fungsi kerjanya dijalankan maka tegangan keluaran pada remote control penerima adalah sekitar 2V, sedangkan apabila fungsi kerjanya tidak dijalankan maka tegangan keluaran pada remote control penerima adalah 0V. Sehingga untuk membuat tegangan keluaran pada remote control pemancar berlogika 1 (5V) dan 0 (0V) digunakanlah komparator.

3.1.2 Pemroses (Process)

Mikrokontroler AVR ATmega 32 digunakan sebagai perangkat utama untuk mengontrol sistem pengereman mobil otomatis menggunakan logika fuzzy ini. Mikrokontroler akan memproses masukan baik dari sensor ultrasonik, sensor rotary encoder, dan remote control yang kemudian memberikan keputusan output berupa arah putaran motor DC maju atau mundur, mengatur kecepatan motor DC, arah putaran motor servo, dan menampilkan informasi ke dalam LCD.

3.1.3 Keluaran (Output)

Bagian keluaran adalah bagian yang merupakan hasil eksekusi perangkat dan bertindak sebagai hasil dari kinerja perangkat sesuai dengan keinginan perancang. Pada blok diagram terdapat 3 buah output berupa motor DC, LCD 16x2, dan motor servo, berikut penjelasan dari masing-masing output yang digunakan.

a. Motor DC (penggerak roda mobil dan penggerak steer)

Motor DC pertama digunakan sebagai penggerak mobil agar mobil dapat bergerak maju dan mundur, sedangkan motor DC kedua digunakan sebagai penggerak steer agar mobil dapat berbelok ke arah kanan atau kiri. Motor DC dikendalikan arah putaran dan kecepatannya melalui IC L293D yang berguna sebagai driver motor dan pengaturannya dilakukan melalui eksekusi program pada mikrokontroler ATmega32.

b. LCD 16x2

LCD 16x2 bertindak sebagai indikator kecepatan dan jarak antara mobil dan hambatan (obstacle) di depannya dan pengaturan melalui eksekusi program pada mikrokontroler ATmega32.

c. Motor servo (pengereman roda mobil)

Motor servo bertindak sebagai pengontrolan rem secara mekanis. Input dari sensor ultrasonik dan sensor rotary encoder ke mikrokontroler akan menghasilkan output berupa besarnya sudut motor servo. Pergerakan sudut motor servo tersebut menjadi besaran persentase rem.

3.2 Pemilihan Komponen

Pada pemilihan komponen, yang menjadi latar belakang perbandingan dan pemilihan jenis komponen yang diuraikan pada bab ini dilakukan dengan cara membandingkan komponen-komponen yang digunakan pada rangkaian sistem kontrol elektronik pengereman mobil otomatis yang sudah ada sebelumnya dengan beberapa komponen dari jenis yang sama dengan spesifikasinya dan harga

yang pada dasarnya mempengaruhi kinerja dari komponen tersebut terhadap aplikasi pengereman mobil otomatis yang akan dirancang.

3.2.1 Pemilihan Jenis Sensor Jarak

Sensor jarak berfungsi untuk mendeteksi jarak antara mobil dengan hambatan. Pada sistem pengereman otomatis ini jarak maksimum yang dibutuhkan untuk mendeteksi mobil dengan hambatan adalah 200 cm. Selain itu, jarak yang dideteksi oleh sensor harus memiliki keakuratan yang cukup tinggi.

Tabel 3.1. Uraian Perbandingan Jenis Sensor Jarak

Spesifikasi

Jenis Sensor Sensor

GP2YOA02YK

Sensor ULTRASONIK

SR-04

Sensor ULTRASONIK

PING Jarak Pantul 10 cm – 150 cm 3 cm – 500 cm 3 cm – 300cm Indikator Sensor Tidak ada Tidak ada Ada

Frekuensi Brust - 40kHz 40kHz

Harga Rp 220.000 Rp 40.000 Rp 350.000

Berikut Tabel 3.1 berisi perbandingan antara beberapa jenis sensor jarak. Pada perancangan sistem pengereman otomatis ini, sensor jarak yang digunakan adalah sensor ultrasonik SR-04. Pemilihan tersebut berdasarkan rentang jarak pantul dan harga yang relatif lebih murah.

3.2.2 Pemilihan Jenis Mikrokontroler

Mikrokontroler berfungsi untuk mengolah data yang masuk dari sensor

dan kemudian memberikan perintah kepada actuator. Mikrokontroler yang

digunakan harus memiliki memory flash dan RAM yang cukup besar, karena pada perancangan sistem pengereman otomatis ini proses pengolahan data yang

dilakukan cukup banyak. Selain itu, mikrokontroler harus mempunyai pin I/O yang cukup untuk terhubung ke sensor atapun ke actuator.

Tabel 3.2 Uraian Perbandingan Jenis Mikrokontroler

Spesifikasi Jenis Mikrokontroler

ATMega 32 ATMega 16 ATMega 8535

Flash 32 kb 16 kb 8 kb

RAM 2kb SRAM 1kb SRAM 512 byte SRAM

I/O 32 32 32

PIN 40 40 40

Harga Rp. 46.000 Rp. 45.000 Rp. 50.000

Berikut Tabel 3.2 berisi perbandingan antara beberapa jenis

mikrokontroler. Pada perancangan sistem pengereman otomatis ini,

mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATMega 32. Pemilihan

tersebut berdasarkan memory flash dan RAM yang lebih besar sehingga

mempengaruhi kecepatan akses data sementara pada mikrokontroler.

3.2.3 Pemilihan Jenis LiquidCrystalDisplay (LCD)

LCD berfungsi untuk menampilkan jarak yang dideteksi, nilai PWM, kecepatan mobil, dan nilai persentase rem yang dilakukan. Semua informasi tersebut harus ditampilkan dalam satu LCD, sehingga informasi tersebut ditampilkan secara real time.

Tabel 3.3 Uraian Perbandingan Jenis Liquid Crystal Display (LCD)

Spesifikasi Jenis LCD

LCD 16x1 LCD 16x2 LCD 16x4

Karakter 16 32 64

Baris 1 2 4

Pada Tabel 3.3 dapat dilihat perbandingan antara beberapa jenis LCD. LCD yang digunakan pada perancangan sistem pengereman otomatis ini adalah LCD dengan jumlah karakter 16x2. Pemilihan tersebut berdasarkan jumlah karakter yang dapat menampilkan semua informasi yang akan ditampilkan secara bersamaan.

3.2.4 Pemilihan Jenis Motor Servo

Motor servo berfungsi sebagai pengatur rem pada prototype mobil. Motor servo yang digunakan harus memiliki torsi yang besar, sehingga motor servo

tersebut mampu untuk melakukan pengereman hingga roda pada prototype

behenti berputar.

Tabel 3.4 Uraian Perbandingan Jenis Motor Servo

Spesifikasi

Jenis Motor TowerPro High

Torque MG996R (180°)

King Max Mini Servo

(180°)

GWS Servo S125-1T

(360°)

Tegangan 4.8-6V 4.8-6V 4.8-6V

Torsi 10kg.cm 1,5kg.cm 5.8kg.cm

Berat 55g 45g 50g

Harga Rp.198.000 Rp. 75.000 Rp. 340.000

Pada Tabel 3.4 dapat dilihat perbandingan jenis motor servo. Pada

perancangan sistem pengereman otomatis ini motor servo yang digunakan adalah TowerPro High Torque MG996R. Pemilihan tersebut berdasarkan putaran motor servo sebesar 180° dan torsi yang dihasilkan oleh motor servo tersebut cukup untuk melakukan pengereman.

3.2.5 Pemilihan Jenis IC Driver Motor

Driver motor berfungsi untuk mengendalikan arah putaran motor DC dan juga kecepatan motor DC tersebut. Motor yang akan dikendalikan memiliki arus

yang cukup kecil, sehingga driver motor yang digunakan harus mampu

mengalirkan arus pada motor tersebut.

Tabel 3.5 Uraian Perbandingan Jenis IC Driver Motor

Spesifikasi Jenis Driver Motor IC L293D IC L298N Arus Maksimal 1 A 4 A

Harga Rp 18.000 Rp 22.500

Berikut Tabel 3.5 berisi perbandingan antara beberapa jenis driver motor. Pada perancangan sistem pengereman otomatis ini, driver motor yang digunakan adalah IC L293D. Pemilihan tersebut berdasarkan nilai arus maksimum yang dapat dialirkan oleh IC L293D. Selain itu harga dari IC L293D yang relatif lebih murah.

3.2.6 Pemilihan Jenis Sensor Kecepatan

Sensor kecepatan berfungsi untuk mendeteksi kecepatan mobil pada saat melaju. Motor DC yang digunakan untuk menggerakkan mobil memiliki kecepatan putaran sebesar 300rpm. Sehingga sensor yang digunakan harus mampu mendeteksi kecepatan putaran tersebut. Selain itu, bentuk dari sensor yang digunakan harus sesuai sehingga mudah dipasang pada mekanik.

Tabel 3.6 Uraian Perbandingan Jenis Sensor Kecepatan

Spesifikasi

Jenis Sensor Kecepatan DI-Rotary Encoder Rotary Encoder Autonics E30S Rotary Encoder Omron E6A2-CS3E

Tegangan input 5V 5V 5V

Respon frekuensi

maksimum 1.500Hz 300.000Hz 30.000KHz Maksimum rpm 2.500rpm 5.000rpm 5000rpm

Harga Rp 60.000 Rp 650.000 Rp 850.000 Pada Tabel 3.6 dapat dilihat perbandingan dari jenis sensor kecepatan. Berdasarkan tabel tersebut, pada perancangan sistem pengereman otomatis ini sensor kecepatan yang digunakan adalah DI-Rotary Encoder.

3.2.7 Pemilihan Jenis Komparator

_{Rangkaian komparator berfungsi untuk membandingkan antara tegangan}

yang masuk dari penerima modul RF dengan tegangan referensi. Pada umumnya

rangkaian komparator menggunakan sebuah komponen Operasional Amplifier

(Op-Amp). Op-Amp yang digunakan harus dapat bekerja tanpa catuan ganda, misalnya +12V dan -12V. Selain itu harus hemat daya dengan arus yang kecil sehingga cocok untuk catu daya dengan menggunakan baterai.

Tabel 3.7 Uraian Perbandingan Jenis IC Op-Amp Sebagai Komparator

Spesifikasi Tipe IC Komparator

LM741 LM393N TL074

Jumlah Op-Amp 1 2 4

Tegangan Suplai

Vcc ±18V

2V-36V

atau ±1,0V-18V ±18V

Tegangan Input ±15V Max -3 ~ +36V Max ±15V Max

Suhu operasi 0 ~ +70oC 0 ~ +70oC -40 ~ 105oC

Kemasan DIP8 DIP8 DIP14

Penguatan

tegangan - Max 200 x 120 dB

Output short

protection Ya Ya Ya

Berikut Tabel 3.7 berisi perbandingan jenis IC Op-Amp yang digunakan sebagai komparator. Berdasarkan tabel tersebut, pada perancangan sistem pengereman otomatis ini IC Op-Amp yang digunakan adalah IC LM393N.

3.3 Perancangan Mekanik Pada Mobil

Dalam perancangan sistem pengereman otomatis pada tugas akhir ini akan

dimodelkan pada mobil-mobilan remote control. Model mobil-mobilan yang

dirancang memiliki 1 buah sensor ultrasonik sebagai pendeteksi jarak, 1 buah sensor rotary encoder sebagai pendeteksi kecepatan mobil pada saat melaju, 2

buah motor DC sebagai penggerak mobil dan pengatur steer, 1 buah motor servo

sebagai pengereman mobil, 1 buah driver motor, 1 buah LCD sebagai indikator, 1 buah penerima (RX) modul RF sebagai komunikasi pengendalian mobil, dan 1 buah sistem minumum ATmega 32 sebagai pusat pengendalian mobil seperti terlihat pada Gambar 3.2. Untuk prototype mobil dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Prototype Mobil

Penempatan sensor ultrasonik yaitu hampir berada di tengah dengan jarak 18cm dari depan prototype mobil. Penempatan ini berhubungan dengan jangkauan dari sensor ultrasonik tersebut, sehingga jangkauan dari sensor ultrasonik

mencakup lebar keseluruhan dari prootype mobil. Untuk tuas rem yaitu

menggunakan lempengan besi yang terhubung dengan motor servo. Pada ujung lempengan tersebut ditempelkan sebuah kanvas rem, sehingga apabila motor servo berputar maka lempengan besi tersebut akan bergerak naik turun dan kanvas rem menyentuh roda prototype mobil sehingga melakukan pengereman seperti terlihat pada Gambar 3.4.

3.4 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Pada perancangan perangkat keras (hardware) pengereman otomatis ini, dilakukan perancangan sistem kontrol yang meliputi pembuatan rangkaian-rangkaian elektronik yang saling terintegrasi membentuk sistem kendali dengan tujuan mengendalikan kerja sistem pengereman mobil agar dapat bekerja secara otomatis.

3.4.1 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AVR ATmega 32

Sistem minimum ATmega 32 adalah rangkaian yang dikhususkan untuk mengoperasikan IC ATmega 32. Mikrokontroler inilah yang nantinya akan digunakan sebagai pusat pengendalian pengereman otomatis ini. Berikut Gambar 3.5 skematik dari rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATmega 32.

3.4.2 Rangkaian Sensor Ultrasonik SR-04

Sensor jarak menggunakan ultrasonik SR-04 adalah jenis sensor yang terdiri dari pemancar ultrasonik (transmitter) dan penerima ultrasonik (receiver). Sensor ini bekerja dengan cara menghitung pantulan gelombang yang dibangkitkan oleh pemancar kepada obyek dan akan diterima oleh penerima ultrasonik. Ultrasonik SR-04 ini memiliki jarak deteksi dari 3cm hingga 500cm. Hasil output dari sensor ultrasonik berupa sinyal digital sehingga dapat langsung diproses oleh mikrokontroler. Rangkaian ultrasonik SR-04 ini dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Rangkaian Ultrasonik 3.4.3 Rangkaian Driver Motor (L293D)

Untuk rangkaian driver motor menggunakan IC L293D yang didalamnya

terdapat dua rangkaian H-bridge. Komponen ini bisa mengendalikan 2 buah motor DC mulai dari mengatur kecepatan dan juga arah putaran motor DC. Selain itu IC L293D mampu mengalirkan tegangan sampai 36 VDC dengan arus sebesar 1,2A untuk tiap kanal. Rangkaian driver motor L293D dapat dilihat pada Gambar 3.7.

.

Gambar 3.7 Rangkaian Driver Motor Menggunakan L293D 3.4.4 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD)

Dalam perancangan pengereman mobil otomatis pada tugas akhir ini, digunakan Liquid Crystal Display (LCD) dengan jumlah karakter 16x2. LCD digunakan sebagai indikator jarak, kecepatan, nilai PWM dan nilai keluaran rem hasil logika fuzzy. Rangkaian dari LCD ini dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) 3.4.5 Rangkaian Motor Servo

Dalam perancangan pengereman mobil otomatis pada tugas akhir ini, digunakan motor servo sebagai penggerak untuk melakukan pengereman pada prototype mobil. Motor servo yang digunakan adalah motor servo standard. Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 180°.

Servo analog dan digital memiliki tiga kabel. Satu kabel untuk catu positif, biasanya DC 5-6 Volt. Kabel kedua untuk ground, dan kabel ketiga merupakan kabel sinyal. Mikrokontroler berkomunikasi dengan motor servo melalui kabel ini, yang mengirimkan sinyal berupa pulsa. Rangkaian dari motor servo ini dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Rangkaian Motor Servo

3.4.6 Rangkaian Rotary Encoder

Dalam perancangan pengereman mobil otomatis pada tugas akhir ini, digunakan rotary encoder untuk mengukur kecepatan prototype mobil pada saat melaju. Rotary encoder terdiri dari LED dan photo-transistor yang akan mengalami perubahan logika bila terjadi perubahan intensitas cahaya yang

dipancarkan oleh pemancar (LED infra merah) untuk penerima, perubahan

intensitas cahaya tersebut dihasilkan oleh piringan yang sepanjang sisi dari piringan tersebut memiliki lubang. Rangkaian rotary encoder untuk mengukur kecepatan dapat dilihat pada Gambar 3.10.

3.4.7 Rangkaian Komparator

Dalam perancangan pengereman mobil otomatis pada tugas akhir ini, digunakan rangkaian komparator untuk menentukan keluaran dari rangkaian receiver modul RF termasuk ke dalam logika high atau low. IC yang digunakan pada rangkaian komparator ini adalah IC LM393N. Untuk skematik rangkaian komparator dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Rangkaian Komparator

3.4.8 Rangkaian Transmitter dan Receiver Modul RF (Radio Frequency)

Dalam perancangan pengereman mobil otomatis pada tugas akhir ini, digunakan Modul RF (Radio Frequency) untuk mengendalikan prototype mobil. Prototype mobil dikendalikan agar dapat menerima perintah maju, mundur, tambah kecepatan, kurangi kecepatan, belok kanan dan belok kiri.

Modul RF (radio Frequency) ini terdiri dari transmitter sebagai pengirim dan receiver sebagai penerima. Untuk transmitter menggunakan IC TX-2B dan untuk receiver menggunakan IC RX-2B. Skematik rangkaian transmitter dapat dilihat pada Gambar 3.12 dan untuk rangkaian receiver dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.12 Rangkaian Transmitter Modul-RF

3.5 Gambaran Sistem

Pada sistem ini prototype mobil dikendalikan oleh remote control dengan memberikan perintah maju, mundur, menambah kecepatan, mengurangi kecepatan, belok kanan maupun belok kiri. Pada saat mobil melaju dan secara tiba-tiba ada hambatan di depan mobil maka sensor ultrasonik akan mengidentifikasi jarak antara mobil dengan hambatan tersebut. Selain itu rotary encoder pun akan mengidentifikasi kecepatan mobil pada saat melaju. Jarak dan kecepatan ini lah yang akan diproses oleh mikrokontroler dengan menggunakan kontrol logika fuzzy, yang kemudian hasil dari perhitungan kontrol logika fuzzy tersebut berupa persentase rem. Persentase rem tersebut oleh mikrokontroler digunakan untuk memberi perintah pada motor servo (pengontrol rem) dan melakukan pengereman secara otomatis. Pada saat mobil melaju dengan kecepatan tinggi seperti pada saat jalanan lengang dan secara tiba-tiba sensor ultrasonik mengidentifikasi hambatan maka dari jarak jauh pengereman otomatis sudah dilakukan secara perlahan untuk mengurangi kecepatan laju mobil tersebut sehingga ketika posisi mobil semakin dekat dengan hambatan, mobil baru akan akan melakukan pengereman secara penuh sehingga tidak mengurangi kenyamanan dan keselamatan pada saat berkendara seperti pada Gambar 3.15. Selain itu, pada saat mobil melaju dengan kecepatan lambat seperti pada saat jalanan dalam keadaan macet, pengereman akan dilakukan pada jarak yang lebih dekat sehingga mobil akan langsung melakukan pengereman secara penuh seperti pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Proses Pengereman Otomatis Pada Kecepatan Rendah

Gambar 3.15 Proses Pengereman Otomatis Pada Kecepatan Tinggi

Pada sistem ini pun dirancang agar mobil dapat masuk ke dalam daerah sempit seperti garasi yang memiliki lebar jalan hampir sama ukuran nya dengan prototype mobil tersebut seperti pada Gambar 3.16.

3.6 Kontrol Logika Fuzzy

Kontrol logika fuzzy pada perancangan ini terdapat dua masukan, yaitu kecepatan dari mobil dan jarak antara mobil dengan hambatan di depannya. Sedangkan untuk keluaran aturan pengontrolan rem ini hanya terdapat satu keluaran yaitu rem pada mobil. Setiap keluaran tersebut diproses dengan aturan yang berlaku pada pengereman mobil yang telah ditentukan. Setiap input dari logika fuzzy ini mempunyai nilai keanggotaan (membership function) yang direpresenatasikan dalam bentuk kurva segitiga dan trapesium. Operator “AND” digunakan untuk mengkombinasikan dan memodifikasi kedua masukan. Untuk nilai keanggotaan (membership function) Jarak dapat dilihat pada Gambar 3.17, untuk kecepatan dapat dilihat pada Gambar 3.18, dan untuk persentase rem dapat dilihat pada Gambar 3.19.

Gambar 3.17 Membership Function Untuk Jarak

Keterangan:

Jarak sangat dekat sekali direpresentasikan dengan kurva trapesium dengan nilai domain diantara 0cm – 60cm.

Jarak sangat dekat direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 50cm – 100cm.

Jarak dekat direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 90cm - 180cm.

Jarak jauh direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 160cm - 200cm.

Gambar 3.18 Membership Function Untuk Kecepatan Keterangan:

Kecepatan sangat rendah sekali direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 0cm/s – 15cm/s.

Kecepatan sangat rendah direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 10cm/s – 25cm/s.

Kecepatan rendah direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 20cm/s - 35cm/s.

Kecepatan sedang direpresentasikan dengan kurva trapesium dengan nilai domain diantara 30cm/s- 70cm/s.

Kecepatan tinggi direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 68cm/s - 90cm/s.

Kecepatan sangat tinggi direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 85cm/s - 105cm/s.

Kecepatan sangat tinggi sekali direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 100cm/s - 120cm/s.

Gambar 3.19 Membership Function Untuk Persentase Rem

Keterangan:

Pengereman sangat sedikit direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 0% – 20%.

Pengereman sedikit direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 15% – 35%.

Pengereman sedang direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 30% - 60%.

Pengereman penuh direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 58% - 88%.

Pengereman sangat penuh direpresentasikan dengan kurva segitiga dengan nilai domain diantara 80% - 100%.

Sedangkan untuk rule Fuzzy diperoleh dengan dengan cara mengukur dan melakukan percobaan pada sistem pengereman otomatis ini ini. Rule pada sistem pengereman secara otomatis ini sebanyak 28 rule dapat dilihat pada Tabel 3.8.

Tabel 3.8 Rule Fuzzy Pada Sistem Pengereman Mobil Kecepatan Jarak Sangat rendah sekali Sangat

rendah Rendah Sedang Tinggi

Sangat tinggi Sangat tinggi sekali Sangat dekat sekali Rem sedikit Rem sedikit Rem sedang Rem penuh Rem sangat penuh Rem sangat penuh Rem sangat penuh Sangat dekat Rem sangat sedikit Rem sedikit Rem sedikit Rem sedang Rem penuh Rem sangat penuh Rem sangat penuh Dekat Rem sangat sedikit Rem sangat sedikit Rem sedikit Rem sedikit Rem sedang Rem penuh Rem sangat penuh Jauh Rem sangat sedikit Rem sangat sedikit Rem sangat sedikit Rem sedikit Rem sedang Rem sedang Rem penuh

Keterangan dari rule di atas:

Rule 1 : jika jarak “sangat dekat sekali” dan kecepatan “sangat rendah sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sedikit”.

Rule 2 : jika jarak “sangat dekat sekali” dan kecepatan “sangat rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sedikit”.

Rule 3 : jika jarak “sangat dekat sekali” dan kecepatan “rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sedang”.

Rule 4 : jika jarak “sangat dekat sekali” dan kecepatan “sedang” maka pengereman yang dilakukan akan “penuh”.

Rule 5 : jika jarak “sangat dekat sekali” dan kecepatan “tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat penuh”.

Rule 6 : jika jarak “sangat dekat sekali” dan kecepatan “sangat tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat penuh”.

Rule 7 : jika jarak “sangat dekat sekali” dan kecepatan “sangat tinggi sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat penuh”.

Rule 8 : jika jarak “sangat dekat” dan kecepatan “sangat rendah sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat sedikit”.

Rule 9 : jika jarak “sangat dekat” dan kecepatan “sangat rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sedikit”.

Rule 10 : jika jarak “sangat dekat” dan kecepatan “rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sedikit”.

Rule 11 : jika jarak “sangat dekat” dan kecepatan “sedang” maka pengereman yang dilakukan akan “sedang”.

Rule 12 : jika jarak “sangat dekat” dan kecepatan “tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “penuh”.

Rule 13 : jika jarak “sangat dekat” dan kecepatan “sangat tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat penuh”.

Rule 14 : jika jarak “sangat dekat” dan kecepatan “sangat tinggi sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat penuh”.

Rule 15 : jika jarak “dekat” dan kecepatan “sangat rendah sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat sedikit”.

Rule 16 : jika jarak “dekat” dan kecepatan “sangat rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat sedikit”.

Rule 17 : jika jarak “dekat” dan kecepatan “rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sedikit”.

Rule 18 : jika jarak “dekat” dan kecepatan “sedang” maka pengereman yang dilakukan akan “sedikit”.

Rule 19 : jika jarak “dekat” dan kecepatan “tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “sedang”.

Rule 20 : jika jarak “dekat” dan kecepatan “sangat tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “penuh”.

Rule 21 : jika jarak “dekat” dan kecepatan “sangat tinggi sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat penuh”.

Rule 22 : jika jarak “jauh” dan kecepatan “sangat rendah sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat sedikit”.

Rule 23 : jika jarak “jauh” dan kecepatan “sangat rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat sedikit”.

Rule 24 : jika jarak “jauh” dan kecepatan “rendah” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat sedikit”.

Rule 25 : jika jarak “jauh” dan kecepatan “sedang” maka pengereman yang dilakukan akan “sedikit”.

Rule 26 : jika jarak “jauh” dan kecepatan “tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “sedang”.

Rule 27 : jika jarak “jauh” dan kecepatan “sangat tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “sedang”.

Rule 28 : jika jarak “jauh” dan kecepatan “sangat tinggi sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “penuh”.

Berikut adalah contoh perhitungan manual persentase pengereman dengan logika fuzzy menggunakan membershif function dan rule diatas. Dengan contoh kasus, dimana mobil melaju dengan kecepatan 103 cm/s dan jarak 150 cm.

Membership function jarak.

W1 = min W2 = min W3 = min W4 = min W5 = min W6 = min W7 = min W8 = min W9 = min W10 = min W11 = min W12 = min W13 = min W14 = min W15 = min W16 = min W17 = min

W18 = min W19 = min W20 = min W21 = min W22 = min W23 = min W24 = min W25 = min W26 = min W27 = min W28 = min

Selanjutnya menghitung nilai centroid of area, hasil perhitungan dari W1 sampai W28 digunakan untuk menentukan besarnya nilai rem pada setiap rule. Pada W20 dan W21 didapat nilai 0,2 dan 0,375, untuk W21 adalah menunjukan rule 21 yang berarti jika jarak “dekat” dan kecepatan “sangat tinggi sekali” maka pengereman yang dilakukan akan “sangat penuh”, sedangkan W20 adalah menunjukan rule 20 yang berarti jika jarak “dekat” dan kecepatan “sangat tinggi” maka pengereman yang dilakukan akan “penuh”. . Sehingga dari rule tersebut didapat nilai persentase rem seperti pada Gambar 3.20.

out = 85.5%

Dari hasil perhitungan, pada saat mobil melaju dengan kecepatan 103 cm/s dan jarak antara mobil dengan hambatan di depan adalah 150 cm maka persentase pengereman adalah sebesar 85.5%.

3.7 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak (software) bertujuan untuk menentukan setiap alur eksekusi dari perangkat sistem pengereman otomatis yang dirancang. Setiap masukan akan diterima dan diproses oleh perangkat lunak (software) yang nantinya akan menentukan keluaran (output) dari sistem. alur kerja (flowchart) dari sistem yang dirancang dapat dilihat pada Gambar 3.21.

Berikut adalah penjelasan diagram alur sistem pengereman secara otomatis. Pertama yaitu menyalakan tombol mode, dan kemudian menentukan nilai PWM untuk mengatur kecepatan mobil pada saat melaju melalui remote control, apabila diberi perintah untuk menambah kecepatan maka nilai PWM akan bertambah 5 secara akumulasi, kemudian apabila diberi perintah mengurangi kecepatan maka nilai PWM akan berkurang 5 secara akumulasi. Ketika nilai PWM sudah mencapai nilai maksimum yaitu 255 maka apabila diberikan perintah untuk menambah kecepatan, nilai tersebut tetap akan bernilai 255. Dan ketika nilai PWM bernilai 0 apabila diberi perintah untuk mengurangi kecepatan nilai

tersebut tetap akan bernilai 0. Nilai PWM tersebut kemudian ditampilkan pada LCD. Selanjutnya mematikan tombol mode, agar tombol tambah kecepatan digunakan untuk memberi perintah agar mobil belok kiri dan tombol kurangi kecepatan digunakan untuk memberi perintah agar belok kanan.

Gambar 3.21Diagram Alur Sistem Pengereman Secara Otomatis

Kemudian sensor ultrasonik dan rotary encoder akan mendeteksi

hambatan dan mendeteksi kecepatan mobil. Apabila sensor ultrasonik mendeteksi adanya hambatan dengan jarak lebih dari sama dengan 200 cm maka kedua nilai variabel jarak dan kecepatan akan diproses oleh kontrol logika fuzzy, sedangkan apabila sensor ultrasonik mendeteksi hambatan dengan jarak lebih dari 200cm maka mikrokontroler akan memberi perintah pada ultrasonik untuk mendeteksi kembali hingga jarak antara mobil dengan hambatan kurang dari sama dengan 200cm. Nilai jarak hasil deteksi dari sensor ultrasonik, nilai kecepatan hasil deteksi rotary encoder, dan nilai keluaran dari hasil perhitungan logika fuzzy akan ditampilkan pada LCD. Selanjutnya ketika remote control memberi perintah maju maka prototype mobil akan berjalan maju dengan kecepatan sesuai dengan nilai PWM, dan pengereman dilakukan secara otomatis. Apabila jarak yang dideteksi oleh sensor ultrasonik lebih dari 10cm maka nilai persentase rem menggunakan keluaran hasil perhitungan logika fuzzy, dan apabila jarak yang dideteksi kurang dari sama dengan 10cm maka persentase rem bernilai 100% atau melakukan pengereman penuh. Ketika remote control memberi perintah mudur maka mobil akan berjalan mundur sesuai dengan nilai PWM, dan pengereman dilakukan secara normal tanpa menggunakan hasil keluaran dari perhitungan logika fuzzy begitu pun ketika mobil tersebut dalam keadaan diam. Proses ini akan terus berlangsung ketika mobil tersebut dalam keadaan menyala.

71

Pada bab ini berisi tentang uraian mengenai proses pengujian sistem yang telah dirancang pada bab sebelumnya. Pengujian tersebut meliputi pengujian pengereman prototype mobil pada saat kecepatan tinggi, pengujian pengereman prototype mobil pada saat kecepatan rendah, pengujian prototype mobil pada saat masuk ke dalam daerah sempit, dan pengujian karakteristik membership function pada logika fuzzy yang digunakan. Selanjutnya dari hasil pengujioan tersebut akan dilakukan analisis untuk memastikan sistem dapat berjalan sesuai target yang diharapkan.

4.1 Pengujian Pengereman Pada Saat Kecepatan Tinggi

Pada proses ini akan dilakukan pengujian pengereman pada saat mobil melaju dengan kecepatan tinggi. Pengereman kecepatan tinggi diasumsikan pada saat mobil melaju dengan kecepatan tinggi ketika kondisi jalanan lengang. Apabila di depan mobil ada hambatan, dari jarak jauh hambatan tersebut sudah terdeteksi oleh sensor jarak sehingga dari jarak jauh pengereman sudah dilakukan dengan menggunakan nilai persentase rem dari hasil perhitungan logika fuzzy.

Pada prototype mobil ini kecepatan maksimum yang terukur oleh rotary encoder

adalah 140 cm/s.

4.1.1 Pengujian Logika Fuzzy Pada Saat Kecepatan Tinggi

Pengujian logika fuzzy ini bertujuan untuk mengetahui proses

100

DAFTAR PUSTAKA

[1] Okta Rusdiansyah, “Sistem Otomatisasi Pengaturan Rem Pada Mobil Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Logika Fuzzy”, Universitas Komputer Indonesia, 2014

[2] C.N.V Abhinandan Reddy, C.N.V Anusha Reddy, M.Mani Roja, “Fuzzy Logic Inference System to Control Speed and Direction of a Vehicle to Avoid Collision”, Int.J.Computer Technology & Applications, 2013 [3] Piero P. Bonissone and Kareem S. Aggour, “Fuzzy Automated Braking

System for Collision Prevention”, GE Corporate Research & Development, Schenectady, NY 12308, USA

[4] Geraldo Xexeo, “Fuzzy Logic”, Computer Science Department and System And Computing, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil

[5] Jong-Ho Han, Kyung-Wook Noh and Jang-Myung Lee, “PD-Fuzzy control for the velocity of mobile robot using the haptic joystick”, Department of Electronics Engineering, Pusan National University

[6] Hyun Mun Kim, Julie Dickerson, Bart Kosko, “Fuzzy throttle and brake control for platoons of smart cars”, Department of Electrical Engineering -System, University of Southern California

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas berkat, rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul

“SISTEM PENGEREMAN OTOMATIS MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY BERBASIS MIKROKONTROLER”. Adapun tujuan penulisan ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana di Program Studi Teknik Elektro.

Dalam menyusun laporan tugas akhir ini penulis telah mengerahkan segala kemampuan yang dimiliki agar dapat bermutu dan bernilai ilmiah tinggi. Serta penyelesaian laporan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, arahan dan bantuan dari berbagai pihak baik yang secara langsung maupun secara tidak langsung. Atas terselesaikannya laporan ini tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada :

1. bapak Muhammad Aria,M.T, selaku Pembimbing dan juga Ketua Program Studi Teknik Elektro UNIKOM Bandung.

2. kedua orang tua atas semua dukungan yang telah di berikan serta atas doa, cinta dan kasih sayang yang senantiasa tercurah.

3. bapak Ir. Eddy Suryanto Soegoto,M.Sc, sebagai Rektor UNIKOM Bandung.

4. bapak Prof. Dr. Ir Denny Kurniadie, M.Sc, sebagai Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer UNIKOM Bandung.

iv

5. ibu Tri Rahajoeningroem M.T, selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia.

6. rekan-rekan seperjuangan mahasiswa Teknik Elektro 2010 UNIKOM atas semangat dan motivasinya selama ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan yugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan. Untuk itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhirnya penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Amin.

Bandung, Maret 2015

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

1. Nama : Aris Munandar

2. Tempat/tgl. Lahir : Bandung, 9 Desember 1992

3. Agama : Islam

4. Kewarganegaraan : Indonesia 5. Status Perkawinan : Belum Menikah

6. Alamat : Cilember Gg.Tunggal Bhakti Rt.2/6 No.58 Kel. Cigugur Tengah Kec.Cimahi Tengah Kota Cimahi

7. No. Telepon : (022)6634985 / 08987889644 8. e-mail : arismuun@gmail.com

9. Pendidikan : - _{SDN 3 Cimindi Lulus tahun 2004} - _{SMP Negeri 6 Cimahi Lulus Tahun 2007} - _{SMK Negeri 2 Cimahi Lulus Tahun 2010} - _{UNIKOM, 2010 - 2015}