Perancangan Rangkaian Penyearah Perancangan Perangkat Keras

diinginkan sebesar 2,87A dan tegangan input minimal IC regulator sebesar 8,6V DC V MIN , sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C 1 sebagai berikut : V M = 15 2 − 1,4 = 19,81V Vr PP = − � = 19,81 − 8,6 = 11,21V V r rms = � 4 ∗ ∗ 1 ∗ 3 = 3 = 2 3 = 6,97 2 3 = 3,23V V r rms = � 4 ∗ ∗ 1 ∗ 3 3,23 = 2,87 4 ∗50∗ 1 ∗ 3 3, 23 = 2,87 346 ,41 ∗ 1 346,41 ∗ 1 ∗ 3,23 = 2,87 1118,90 ∗ 1 = 2,87 1 = 2,87 1118 ,90 = 2,565 10 −3 1 = 2565µ Pada perhitungan nilai minimal C 1 diperoleh sebesar 2565µF, nilai tersebut tidak terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C 1 sebesar 4700µF yang mendekati nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai C 1 sebesar 4700µF akan berdampak memperkecil ripple. Jika menggunakan C 1 sebesar 4700µ F, maka diperoleh nilai ripple sebesar 0,614V. Penentuan nilai kapasitor C 2 yang digunakan adalah 100nF disesuaikan berdasarkan datasheet IC regulator LM7806T. Pada penyearah 6V DC , digunakan indikator LED sebagai penanda bahwa rangkaian penyearah telah bekerja. Berdasarkan persamaan 2.10 diperoleh nilai resistor R 2 sebagai berikut : 2 = − � � � 2 = 6 − 1,5 10 10 −3 = 450 Ω Dengan nilai tegangan output regulator sebesar 6V DC V OUT , tegangan minimal LED sebesar 1,5V DC V MIN LED dan arus minimal LED sebesar 10m � � . Berdasarkan perhitungan diperoleh nilai resistor R 2 sebesar 450Ω. Pada perancangan indikator LED digunakan resistor R 2 sebesar 430Ω, sehingga diperoleh nilai arus yang mengalir pada LED sebesar 10,6 . LED akan menyala karena arus minimal yang dibutuhkan LED adalah 10mA.

3.2.6. Perancangan Rangkaian LCD

LCD digunakan untuk menampilkan data output dari sensor PIR dan ultrasonik. LCD yang digunakan adalah LCD 16x2 yang memiliki tipe LMB162A. LCD 16x2 bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Dalam perancangan ini mode yang digunakan untuk menuliskan data ke LCD digunakan sebanyak 4 bit mode nibble. Port B.0, port B.1, port B.2 dan port B.3 digunakan sebagai port data, sedangkan port B.4, port B.5 dan port B.6 digunakan sebagai port pengatur interface LCD. Berdasarkan datasheet tegangan kontras Vcc LCD maksimum sebesar 5V DC , sehingga dalam perancangan digunakan sebuah resistor variabel sebesar 10KΩ yang berfungsi untuk membatasi tegangan yang masuk ke pin Vcc LCD. Rangkaian LCD dengan mode 4 bit ditunjukkan pada gambar 3.12. Gambar 3.12. Rangkaian LCD

3.2.7. Perancangan Rangkaian Relay

Rangkaian relay ini berfungsi untuk mengaktifkan modul mp3, dimana modul mp3 adalah sumber suara robot. Rangkaian ini menggunakan transistor yang difungsikan sebagai saklar yang akan mengaktifkan modul mp3. Rangkaian relay ditunjukkan pada gambar 3.13. Gambar 3.13. Rangkaian relay Pada perancangan perangkat keras rangkaian relay, sumber tegangan relay 12V DC dan nilai resistansi relay sebesar 400Ω sehingga dengan menggunakan persamaan 2.9 diperoleh nilai arus kolektor saturasi sebagai berikut : � = 12 400 Ω = 30x10 -3 A Transistor 2N2222 memiliki beta DC β sebesar 100 sehingga berdasarkan persamaan 2.8, nilai arus basis minimum I Bmin diperoleh dengan perhitungan sebagai berikut : I Bmin = 30 10 −3 100 = 3 10 −4 A Nilai tegangan output dari port mikrokontroler diketahui sebesar 5V DC sebagai nilai tegangan V BB , sehingga besarnya nilai resistor basis maksimum R B dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.6 sebagai berikut : R B = 5 −0.7 3 10 −4 = 14333.33 Ω Nilai R B dipilih sebesar 10k  dengan pertimbangan agar lebih mudah diperoleh di pasaran dan agar arus basis I b yang dihasilkan lebih besar dari batas minimumnya. Oleh karena itu, nilai arus basis yang diperoleh dengan persamaan 2.6 sebagai berikut : I B = 5 −0.7 10 Ω = 4.3 10 −4

3.2.8. Motor Servo

Pada perancangan ini menggunakan 6 buah motor servo sebagai penggerak tangan kanan dan kiri robot dan 1 buah motor servo sebagai penggerak kepala robot. Motor servo yang digunakan merk motor servo TowerPro MG945, seperti ditunjukkan pada gambar 2.9. Rangkaian motor servo terdiri dari tiga port yaitu Vcc, ground dan data. Jalur data terhubung dengan port C.1, port C.2, port C.3, port C.4, port C.5, port C.6 dan port C.7 pada mikrokontroler sebagai jalur pengiriman pulsa PWM untuk mengaktifkan motor servo dan mengatur sudut putarnya. Gambar 3.14 berikut merupakan skematik motor servo. Gambar 3.14. Skematik motor servo Interrupt timer digunakan sebagai pembangkit PWM. Secara prinsip, sebuah timer adalah sebuah counter penghitung. Tugas timer hanya menghitung, timer selalu menyimpan hitungannya saat menghitung dari 1 hingga 255 8 bit. Naiknya hitungan timer dan berapa lama jeda antar hitungan ini ditentukan dari siklus pencacah mikrokontroler mode timer. Pada perancangan ini, timer di-set agar menghitung sampai 255. Dan jika sudah mencapai 255, maka timer overflow akan memberikan sinyal, disinilah PWM bekerja dan menginstruksikan timer untuk menghitung lagi dari 0. Demikian seterusnya terjadi jika nilai 255 tercapai. Perbandingan nilai lebar pulsa terhadap overflow motor servo selama T=20ms adalah nilai OCR, yang merupakan cacahan pulsa selama 1ms sampai 2ms. Perhitungan overflow interrupt sebagai pembangkit PWM untuk mengatur sudut putar motor servo berdasarkan persamaan 2.1 sebagai berikut. Frekuensi kristal = 12.000000 Hz Timer Overflow = 1 FF+1 = 1 12.000000 x255+1 = 2,133 10 −5 Dengan demikian, berdasarkan persamaan 2.3 nilai OCR yang dihasilkan selama 20ms adalah 20 2,133 10 −5 = 937. Untuk menghitung nilai OCR yang diinginkan ditunjukkan pada tabel 3.1 berikut ini. Tabel 3.1. Perhitungan sudut putar motor servo Merk servo Arah Putaran Sudut Putar Nilai OCR = � � TowerPro MG945 Kiri lebar pulsa 1 ms 1 10 −3 2,133 10 −5 = 47 Tengah lebar pulsa 1,5 ms 45 1,5 10 −3 2,133 10 −5 = 70 Kanan lebar pulsa 2 ms 90 2 10 −3 2,133 10 −5 = 94

3.2.9. Sensor PIR

Sensor PIR yang digunakan dalam perancangan ini berupa modul yang terintegrasi dengan sensor PIR tersebut. Bentuk fisik sensor yang digunakan dalam perancangan ini ditunjukkan pada gambar 2.5. Sensor PIR akan mengeluarkan logika 1 saat sensor mendeteksi manusia dan logika 0 saat sensor tidak mendeteksi manusia dalam jangkauan 5 meter. Sensor akan diletakkan di bagian tengah pada dada robot, sehingga jika ada gerakan manusia didepan robot, maka akan terdeteksi oleh sensor. Rangkaian sensor PIR terdiri dari tiga port yaitu Vcc, ground dan data. Output dari sensor akan dihubungkan dengan portA.0 pada mikrokontroler seperti ditunjukkan pada gambar 3.15. Prinsip kerja dari sensor ini adalah jika sensor mendeteksi adanya gerakan manusia, maka output sensor akan menghasilkan tegangan sebesar 3,5V. Sedangkan jika sensor tidak mendeteksi adanya gerakan manusia, maka output sensor akan menghasilkan tegangan sebesar 0V. Hasil Pengukuran tegangan output sensor PIR ditunjukkan pada tabel 3.2 dan pola radiasi sensor PIR ditunjukkan pada gambar 3.16. Gambar 3.15. Skematik sensor PIR Gambar 3.16. Pola radiasi sensor PIR Tabel 3.2. Data percobaan sensor PIR No Jarak cm Sudut Vout Sensor Volt 1 10 20 2 50 3 100 Tabel 3.2. Lanjutan Data percobaan sensor PIR No Jarak cm Sudut Vout Sensor Volt 1 150 20 2 200 3 250 4 10 20 dan 160 3,35 5 50 3,35 6 100 3,35 7 150 3,35 8 200 3,35 9 250 3,35 10 10 160 11 50 12 100 13 150 14 200 15 250

3.2.10. Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik yang digunakan dalam perancangan ini merupakan sensor ultrasonik PING buatan Parallax. Bentuk fisik sensor yang digunakan dalam perancangan ini ditunjukkan pada gambar 2.3. Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik 40KHz dalam waktu tertentu dan kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan pulsa trigger dari mikrokontroler sebagai pengendali. Gambar 2.4 menunjukkan timing diagram dari sensor PING. Sensor ultrasonik akan dihubungkan pada portA.1, port A.2 dan port A.3 pada mikrokontroler, seperti ditunjukkan pada gambar 3.17.