2200uF
5 Volt DC
0 Volt 6,2 Volt DC
6.2 V
Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya ini berfungsi untuk mensuplay tegangan ke seluruh rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari sebuah baterei 6 volt yang di serikan dengan
dua buah dioda. Untuk menenbus 1 buah dioda diperlukan tegangan tembus 0,6 volt, sehingga untuk menembus 2 buah dioda diperlukan tegangan sekitar 1,2 volt,
sehingga output dari rangkaian ini sekitar 4,8 volt sampai 5,0 volt. Kemudian dipasang sebuah kapasitor untuk menyimpan arus, sehingga jika tiba-tiba
mikrokontroler membutuhkan arus besar, maka arus tersebut dapat disupplay oleh kapasitor ini. Rangkaian catu daya ditunjukkan oleh gambar berikut ini :
Gambar 3.2 Rangkain catu daya
Pada rangkaian ini terdapat 2 buah keluaran, yaitu 5 volt dan 6 volt. Keluaran 5 volt dibutuhkan oleh mikrokontroler, rangkaian display seven segmen dan
rangkaian sensor, sedangkan 6 volt dibutuhkan untuk rangkaian jembatan H dan driver motor stepper.
Universitas Sumatera Utara
5V V CC
10uF 5V
V CC
2 1
30pF 30pF
XTA L 12 MHz
A T 89S51
P0.3 AD 3 P0.0 AD 0
P0.1 AD 1 P0.2 AD 2
Vc c P1.0
P1.1 P1.2
P1.3 P1.4
P1.5
P1.6 P1.7
P0.4 AD 4 P0.5 AD 5
P0.6 AD 6 P0.7 AD 7
R ST EAVPP
P3.0 R XD P3.1 TXD
P3.2 IN T0 P3.3 IN T1
P3.4 T0 ALEPR O G
PSEN P2.7 A15
P2.6 A14 P2.5 A13
P2.4 A12 P2.3 A11
P2.2 A10
P2.1 A9 P3.6 W R
P3.5 T1 P3.7 R D
XTAL2 XTAL1
G N D P2.0 A8
1 2
3 4
5 6
7 8
40 39
38 37
36 35
34 33
9 10
11 12
13 14
15
32 31
30 29
28 27
26
16 17
18 19
20
25 24
23 22
21
4.7k 2SA 733
5V V CC
L ED1
Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Kompoen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S51. Pada IC
inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut
ini:
Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S51
Pin 31 External Access Enable EA diset high H. Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19
dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan kapasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S51 dalam mengeksekusi setiap
perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset aktif tinggi. Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39
Universitas Sumatera Utara
adalah Port 0 yang merupakan saluranbus IO 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya
akses ke memori program eksternal. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 17 yang merupakan
P3.7 dihubungkan dengan transistor dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja
atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja
dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubung ke Pin 17 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap
digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt
dari power supplay.
III. 3 Rangkaian Sensor Garis
Untuk dapat mengikuti garis, maka robot dilengkapi dengan 4 buah sensor garis dan dua buah sensor persimpangan. Ke-6 sensor garis ini mempunyai rangkaian
yang sama, hanya penempatannya saja yang berbeda.
Masing-masing sensor garis menggunakan 3 buah pemancar infra merah dan sebuah photodioda. Sensor ini memanfaatkan pantulan dari pemancar infra
merah yang diterima oleh photodioda. Digunakan 3 buah pemancar infra merah
Universitas Sumatera Utara
pada masing-masing sensor bertujuan agar jarak pantulan semakin jauh, sehingga posisi sensor tidak terlalu dekat dengan lantai.
Garis yang digunakan adalah garis hitam dan lantainya berwarna putih, dengan demikian ketika sensor mengenai lantai putih, maka pantulan dari infra
merah akan mengenai photodioda. Sedangkan jika sensor mengenai garis hitam, maka pancaran sinar infra merah lebih banyak yang diserap oleh garis hitam,
sehingga pantulannya menjadi lemah dan tidak mengenai photodioda. Perbedaan intensitas pantulan inilah yang digunakan untuk mendeteksi adanya garis hitam
yang merupakan jalur robot.
Setiap pantulan yang diterima oleh photodioda akan diolah dan dijadikan data digital, sehingga bila photodioda mendapatkan pantulan dari pemancar infra
merah, maka akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroller AT89S51. Dengan demikian mikrokontroler dapat mendeteksi sensor yang mengirimkan sinyal low
dan mengambil tindakan untuk mengatur putaran roda kekanan atau kekiri.
Universitas Sumatera Utara
VCC 5V
Infra Merah 100
100 Infra Merah
100
Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.4 Rangkaian pemancar infra merah
Pada rangkaian di atas digunakan 3 buah LED infra merah yang diparalelkan, dengan demikian maka intensitas yang dipancarkan oleh infra merah
semakin kuat, karena merupakan gabungan dari 3 buah LED infra merah. Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada masing-
masing LED infra merah adalah sebesar:
A volt
R V
i 05
. 100
5
atau 50mA Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED infra merah, maka intensitas
pancaran infra merah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pantulannya akan semakin jauh.
Pantulan dari sinar infra merah akan diterima oleh photodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan data biner, dimana jika
photodioda menerima pantulan sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low 0, namun jika photodioda tidak
menerima pantulan sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan
Universitas Sumatera Utara
mengeluarkan logika high 1. Rangkaian penerima infra merah seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.5 Rangkaian penerima sinar infra merah
Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 sd 20 Mohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 sd 300
kohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.
Pada rangkaian di atas, output dari photodioda diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN C828, ini berari untuk membuat transistor tersebut aktif
maka tegangan yang keluar dari photodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi jika photodioda mendapatkan sinar infra merah.
Analisanya sebagai berikut:
Jika tidak ada sinar infra merah yang mengenai photodioda, maka hambatan pada photodioda 15 Mohm, sehingga:
volt volt
x xV
R R
R V
CC O
107 ,
5 000
. 330
000 .
000 .
15 000
. 330
2 1
2
VCC 5V
330k Poto dioda
4.7k C828
10k 1.0k
Q2 2SA733
10k 2SC945
4.7k 1.0k
1.0k Q4
2SA733 10k
330 LED1
AT89S51
Universitas Sumatera Utara
V
out
akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya hanya 0,107 Volt maka transistor tidak aktif.
Jika ada sinar infra merah yang mengenai photodioda, maka hambatan pada photodioda 300 kohm, sehingga:
volt volt
x xV
R R
R V
CC O
619 ,
2 5
000 .
330 000
. 300
000 .
330 2
1 2
V
out
akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan aktif.
Aktipnya transistor C828 akan menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mendapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini
diumpankan ke basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktip. Seterusnya aktipnya transistor A733 akan menyebabkan kolektornya
terhubung ke emitor, sehingga kolektor mendapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga
transistor ini juga aktif. Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler AT89S51
sehingga jika transistor ini aktif, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low 0 yang
diumpankan ke mikrokontroler AT89S51, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa sensor ini
telah berada dekat dengan penghalang atau dinding.
Universitas Sumatera Utara
Transistor ke-4 tipe PNP A733 berfungsi untuk menyalakan LED sebagai indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar infra merah dari pemancar.
LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar infra merah.
III. 4 Rangkaian Tombol Perintah
Rangkaian tombol perintah ini terdiri dari 3 buah tombol. Tombol-tombol ini berfungsi memerintahkan robot untuk menyusun barang pada ruangan tertentu.
Misalnya tombol yang ditekan adalah tombol 1, maka robot akan meletakkan barang pada ruangan 1, demikian juga untuk tombol 2, jika ditekan tombol 2,
maka robot akan meletakkan barang pada ruangan 2. Dan tombol run berfungsi untuk memerintahkan robot untuk mulai berjalan.
Rangkaian tombol perintah ini dihubungkan dengan port 1. Dalam kondisi biasa, port 1 mendapatkan logika high 1, saat terjadi penekanan salah satu
tombol, maka pin yang terhubung ke tombol tersebut akan terhubung ke ground, sehingga mengirimkan sinyal low 0. Perubahan kondisi dari high 1, menjadi
low 0 inilah yang merupakan tanda adanya penekanan pada salah satu tombol. Rangkaian tombol perintah ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
4K7
P1.0 AT89S51
VCC 5V
Tombol
Gambar 3.6 Rangkaian tombol perintah
III. 3 Rangkaian Display Seven Segmen
Untuk menampilkan angka dari setiap penekanan tombol, maka dibutuhkan sebuah display untuk menampilkannya. Pada alat ini, display yang digunakan
adalah display seven segmen, yang terdiri dari 1 buah seven segmen.
Display seven segmen ini akan diaktipkan oleh IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel serial in paralel out. Jadi data dimasukkan ke dalam IC ini
dengan mengirimkan data serial. Keluaran dari IC 4094 ini langsung dihubungkan ke seven segmen, sehingga data serial yang diterima oleh input IC ini akan
ditampilkan nilainya pada seven segmen.
Rangkaian ini terhubung ke P3.0 dan P3.1, yang mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil
pada display seven segmen akan dapat dikendalikan oleh mikrokontroler
Universitas Sumatera Utara
5V VCC
SEVEN_SEG_DISPLAY
AB CDE FG
In C
lo ck
O ut
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D
4094
D 7
2 3
10 14
13 12
11 7
6 5
4
P3.0 AT89S51 P3.1 AT89S51
AT89S51. Rangkaian display seven segmen daitunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 3.7 Rangkaian display seven segmen
III. 5 Rangkaian Pengendali Pergerakan Motor Jembatan H
Untuk menghindari dinding, maka robot harus dapat mengendalikan perputaran rodanya. Robot menggunakan 2 buah motor DC 6 volt untuk menggerakkan
rodanya, dimana 1 motor untuk menggerakkan roda sebelah kanan dan 1 motor lagi untuk menggerakkan roda sebelah kiri.
Motor DC akan berputar searahberlawanan arah dengan jarum jam jika salah satu kutubnya diberi tegangan positip dan kutub yang lainnya diberi
tegangan negatif atau ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika
Universitas Sumatera Utara
polaritasnya dibalik. Dengan sifat yang demikian maka dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat membalikkan polaritas yang diberikan ke motor DC
tersebut, sehingga perputaran motor DC dapat dikendalikan oleh rangkaian tersebut. Dan jika rangkaian tersebut dihubungkan dengan mikrokontroler
AT89S51, maka pergerakan motor dapat dikendalikan oleh program.
Rangkaian untuk mengendalikan perputaran motor DC tersebut adalah sebuah rangkaian yang dikenal dengan jembatan H. Jembatan H ini terdiri dari 4
buah transistor, dimana 2 buah transistor bertipe NPN dan 2 buah transistor lagi bertipe PNP. Ke-4 transistor ini dirangkai sedemikian rupa sehingga dengan
memberikan sinyal low atau high pada rangkaian maka perputaran motor dapat diatur.
Untuk perintah maju, maka robot akan memutar maju kedua motor, motor kanan dan kiri. Untuk perintah mundur, maka robot akan memutar mundur kedua
motor. Sedangkan untuk memutarberbelok kekanan, maka robot akan memutar maju motor sebelah kiri dan memutar mundur motor sebelah kanan, sehingga
dengan demikian maka robot akan memutarberbelok kearah kanan. Hal sebaliknya dilakukan jika robot berputar ke sebelah kiri. Rangkaian jembatan H,
ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Universitas Sumatera Utara
VCC 5V
VCC 5V
18
330
330
2SC945
2SC945 1.0k
1.0k
18
Tip 127
Tip 122 Tip 127
18
Tip 122 1.0k
2SC945 1.0k
18
2SC945 330
330
MOTOR
VDD 6.2V
VDD 6.2V
P0.1 P0.0
Gambar 3.8 Rangkaian jembatan H Pada rangkaian di atas, jika P0.0 diset high yang berarti P0.0 mendapat
tegangan 5 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kiri akan aktif. Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan
mendapat tegangan 0 volt dari ground. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri atas diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga
basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini aktif transistor tipe PNP akan aktip jika tegangan pada basis lebih
kecil dari 4,34 volt. Aktifnya transistor PNP TIP 127 ini akan mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga kolektor mendapatkan tegangan 5 volt
dari Vcc.
Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari
transistor TIP 122 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktif transistor tipe NPN akan aktif jika tegangan pada basis lebih besar dari
0,7 volt. Karena transistor TIP 122 ini tidak aktif, maka kolektornya tidak terhubung ke emitor, sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 0 volt dari
ground.
Universitas Sumatera Utara
Karena kolektor TIP 122 dihubungkan dengan kolektor TIP 127 yang mendapatkan teganagan 5 volt dari Vcc, maka kolektor dari TIP 122 juga
mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kiri mendapatkan tegangan 5 volt polaritas positif.
Agar motor dapat berputar ke satu arah maka kaki sebelah kanan motor harus mendapatkan tegangan 0 volt polaritas negatif. Hal ini diperoleh dengan
memberikan logika low 0 pada P0.1 mikrokontroler AT89S51. Pada rangkaian di atas, jika P0.1 diset low yang berarti P0.1 mendapat
tegangan 0 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kanan tidak akan aktif. Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan
mendapat tegangan 5 volt dari Vcc. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kanan atas diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga
basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktif Karena transistor PNP TIP 127 tidak aktif maka
kolektornya tidak terhubung ke emitor sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc, tetapi mendapatkan tegangan yang berasal dari transistor
TIP 122 yang berada di bawahnya.
Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari
transistor TIP 122 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini menjadi aktif. Karena transistor TIP 122 ini menjadi aktif, menyebabkan
Universitas Sumatera Utara
kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.
Karena kolektor TIP 122 yang mendapatkan teganagan 0 volt dari ground dihubungkan dengan kolektor TIP 127, maka kolektor dari TIP 127 juga
mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kanan mendapatkan tegangan 0 volt polaritas negatif. Hal ini akan menyebabkan
motor akan berputar ke satu arah tertentu.
Sedangkan untuk memutar motor kearah sebaliknya, maka logika yang diberikan ke P0.0 adalah low 0 dan logika yang diberikan ke P01. adalah high
1.
III. 6 Rangkaian Driver Motor Stepper
Untuk mengendalikan perputaran motor stepper dibutuhkan sebuah driver. Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searahberlawanan arah dengan arah
jarum jam. Mikrokontroler tidak dapat langsung mengendalikan putaran dari motor stepper, karena itu dibutuhkan driver sebagai perantara antara
mikrokontroler dan motor stepper, sehingga perputaran dari motor stepper dapat dikendalikan oleh mikrokontroler. Rangkaian jembatan H ditunjukkan pada
gambar 3.9 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
VCC 5V
18
330
330
2SC945 2SC945
1.0k
1.0k
18
Tip 127 VCC
5V Tip 122
VCC 5V
VCC 5V
18
330
330
2SC945 2SC945
1.0k
1.0k
18
Tip 127 Tip 122
Kumparan2 Kumparan1
Tip 127 18
Tip 122 1.0k
VCC 5V
VCC 5V
2SC945 1.0k
18
2SC945 330
330
Tip 127 18
Tip 122 1.0k
VCC 5V
VCC 5V
2SC945 1.0k
18
2SC945 330
330
Kumparan3 Kumparan4
Motor AT89C4051
AT89C4051 AT89C4051
AT89C4051
II IV
Untuk mempermudah penjelasan, maka rangkaian di atas dikelompokkan menjadi 4 rangkaian. Pada rangkaian di atas, jika salah input rangkaian I yang
dihubungkan ke mikrokontroler diberi logika high dan input pada rangkaian lainnya diberi logika low, maka kedua transistor tipe NPN C945 pada rangkaian I
akan aktif. Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 pada rangkaian I akan mendapat tegangan 0 volt dari ground. Kolektor dari transistor
C945 yang berada di sebelah kiri atas diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 0 volt
yang menyebabkan transistor ini aktif transistor tipe PNP akan aktif jika tegangan pada basis lebih kecil dari 4,34 volt. Aktifnya transistor PNP TIP 127 ini akan
mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga kolektor mendapatkan tegangan 15 volt dari Vcc.
Kolektor dari transistor TIP 127 dihubungkan ke kumparan, sehingga kumparan akan mendapatkan tegangan 6 volt. Hal ini akan mengakibatkan
Gambar 3.9 Rangkaian jembatan H
Universitas Sumatera Utara
kumparan menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang akan menarik motor untuk mengarah ke arah kumparan yang menimbulkan medan magnet
tersebut.
Sedangkan rangkaian II, III dan IV karena pada inputnya diberi logika low, maka kumparannya tidak menimbulkan medan magnet, sehingga motor tidak
tertarik oleh kumparan-kumparan tersebut.
Demikian seterusnya untuk menggerakkan motor agar berputar maka harus diberikan logika high secara bergantian ke masing-masing input dari
masing-masing rangkaian.
III. 5 Perancangan Program
Program diawali dengan start yang berarti bahwa robot dihidupkan. Selanjutnya program akan menunggu penekanan pada salah satu tombol pada
Universitas Sumatera Utara
robot. Setelah benda diletakkan pada forklift yang ada pada robot, kemudian tombol ditekan, maka robot akan melihat tombol mana yang ditekan. Jika tidak
ada penekanan pada salah satu tombol, maka robot akan terus menunggu sampai ada penekanan pada salah satu tombol. Jika terjadi penekanan pada tombol 1,
maka penekanan ini akan dianggap sebagai perintah untuk menyimpanmenyusun barang di ruangan 1, kemudian robot menunggu penekanan pada tombol run,
setelah tombol run ditekan maka robot akan mulai bergerak memutar roda dan mengikuti jalur 1. Kemudian ketika robot sampai di ruangan 1, maka robot akan
meletakkan barang dan kembali ke posisi awal untuk menunggu perintah selanjutnya.
Jika terjadi penekanan pada tombol 2, maka penekanan ini akan dianggap sebagai perintah untuk menyimpanmenyusun barang di ruangan 2, kemudian
robot menunggu penekanan pada tombol run, setelah tombol run ditekan maka robot akan mulai bergerak memutar roda dan mengikuti jalur 2. Kemudian ketika
robot sampai di ruangan 2, maka robot akan meletakkan barang dan kembali ke posisi awal untuk menunggu perintah selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya
Kategori