BAB 3
PERANCANGAN ALAT DAN PERANCANGAN PROGRAM
3.1 Perangkat Keras
3.1.1 Diagram Blok
Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian
3.1.2 Rangkaian Sensor dinding
Untuk dapat menghindari dinding, maka robot dilengkapi dengan 6 buah sensor dinding. Semua sensor dinding ini mempunyai rangkaian yang sama, hanya
penempatannya saja yang berbeda.
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
VCC 5V
Infra Merah 100
100
Infra Merah 100
Masing-masing sensor menggunakan 3 buah pemancar inframerah dan sebuah photodioda. Sensor ini memanfaatkan pantulan dari pemancar inframerah yang
diterima oleh photodioda. Digunakan 3 buah pemancar inframerah pada masing- masing sensor bertujuan agar sinyal pantulan semakin kuat, sehingga posisi halangan
dapat terdeteksi dengan baik.
Setiap pantulan yang diterima oleh photodioda akan diolah dan dijadikan data digital, sehingga bila photodioda mendapatkan pantulan dari pemancar inframerah,
maka akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroler AT89S52. Dengan demikian mikrokontroler dapat mendeteksi sensor yang mengirimkan sinyal low dan mengambil
tindakan untuk mengatur putaran roda kekanan atau kekiri.
Rangkaian pemancar inframerah tampak seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.2. Rangkaian Pemancar inframerah
Pada rangkaian di atas digunakan 3 buah LED inframerah yang diparalelkan, dengan demikian maka intensitas yang dipancarkan oleh inframerah semakin kuat,
karena merupakan gabungan dari 3 buah LED inframerah. Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada masing-masing LED inframerah
adalah sebesar:
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
5 0, 05
50 100
V i
A atau mA
R
Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED inframerah, maka intensitas pancaran inframerah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pantulannya akan
semakin jauh.
Pantulan dari sinar inframerah akan diterima oleh photodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan data biner, dimana jika photodioda
menerima pantulan sinar inframerah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low 0, namun jika photodioda tidak menerima pantulan sinar
inframerah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high 1. Rangkaian penerima inframerah seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.3. Rangkaian Penerima sinar inframerah
Photodioda memiliki hambatan sekitar 15 sd 20 Mohm jika tidak terkena sinar inframerah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 sd 300 Kohm jika
terkena sinar inframerah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.
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
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
Pada rangkaian di atas, output dari photodioda diumpankan ke basis dari transistor tipa NPN C828, ini berarti untuk membuat transistor tersebut aktip maka
tegangan yang keluar dari photodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi jika photodioda mendapatkan sinar inframerah. Analisanya sebagai berikut:
Jika tidak ada sinar inframerah yang mengenai photodioda, maka hambatan pada photodioda 15 Mohm, sehingga:
2 330.000
5 0,107
1 2
15.000.000 330.000 R
Vo xVcc
x Volt
R R
Vout akan diumpankan be basis dari transistor C828, karena tegangannya hanya 0,107 Volt maka transistor tidak aktif.
Jika ada sinar inframerah yang mengenai photodioda, maka hambatan pada photodioda 300 Kohm, sehingga:
2 330.000
5 2, 619
1 2
300.000 330.000 R
Vo xVcc
x Volt
R R
Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan aktif.
Aktifnya transistor C828 akan menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke
basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktif. Seterusnya aktifnya transistor A733 akan menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor,
sehingga kolektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga transistor ini juga aktif.
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler AT89S52 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 AT89S52, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor
ini mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa sensor ini telah berada dekat dengan penghalang atau dinding.
Transistor ke-4 tipe PNP A733 berfungsi untuk menyalakan LED sebagai indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar inframerah dari pemancar. LED
ini akan menyala jika sensor menerima sinar inframerah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar inframerah.
3.1.3. Rangkaian Pengendali Pergerakan Motor Jembatan H
Untuk dapat bergerak, 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 negatip
atau ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika 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
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S52, 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:
Gambar 3.4. Rangkaian jembatan H
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
Pada rangkaian di atas, jika P2.6 diset high yang berarti P2.6 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 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 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.
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 positip.
Agar motor dapat berputar ke satu arah maka kaki sebelah kanan motor harus mendapatkan tegangan 0 volt polaritas negatip. Hal ini diperoleh dengan
memberikan logika low 0 pada P2.7 mikrokontroler AT89S52.
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
Pada rangkaian di atas, jika P2.7 diset low yang berarti P2.7 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 aktip 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 kanan 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 kolektornya terhubung ke
emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.
Karena kolektor TIP 122 yang mendapatkan tegangan 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 negatip. Hal ini akan menyebabkan motor
akan berputar ke satu arah tertentu. Sedangkan untuk memutar motor kearah sebaliknya, maka logika yang diberikan ke P2.6 adalah low 0 dan logika yang
diberikan ke P2.7 adalah high 1.
Hotmaida Sitohang : Robot Penghindar Dinding Dengan Navigasi Inframerah, 2007. USU Repository © 2009
2200uF
5 Volt DC
Kategori