ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA ULTRAVIOLET.

ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA
ULTRAVIOLET

SKRIPSI

Oleh :
RIZAL FEBRIYANTO
0734010243

J URUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2011

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA
ULTRAVIOLET

SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyar atan
Dalam Memperoleh Gelar Sar jana Komputer
J urusan Teknik Infor matika

Oleh :
RIZAL FEBRIYANTO
0734010243

J URUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2011
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

RIZAL FEBRIYANTO
ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA ULTRAVIOLET

ABSTRAK
Salah satu teknologi yang berkembang pesat saat ini adalah
teknologi di bidang kerobotan. Robot berguna untuk membantu manusia dalam
melakukan pekerjaan tertentu misalnya untuk melakukan pekerjaan yang
memerlukan ketelitian tinggi, beresiko tinggi dan yang membutuhkan tenaga
besar. Robot dapat didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang mampu
melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia.
Robot pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet ini dirancang agar dapat
mengetahui ada tidaknya sumber cahaya di dalam suatu ruangan, dan secara
otomatis robot akan mendeteksi adanya sumber cahaya ultraviolet kemudian akan
memberikan sebuah warning ke LCD. Untuk dapat mengetahui keberadaan
sumber cahaya ultraviolet menggunakan sensor Uvtron R2868 dan untuk
mendeteksi sebuah dinding maka perlu menggunakan sensor Ping Parallax,
sehingga robot ini nanti dapat bergerak secara otomatis dimana komponenkomponen di dalamnya tersusun dan dikontrol oleh mikrokontroler ATMega16
(master) dan mikrokontroler ATMega8 (slave). Dalam hal ini mikrokontroler
master bertindak sebagai pengontrol motor DC, driver motor, sensor uvtron, LCD.
Sedangkan mikrokontroler slave bertindak sebagai pengontrol sensor ultrasonik
yang terdapat pada robot dan robot pendeteksi ruang bercahaya ini hanya
mengikuti dinding sebelah kiri dengan menggunakan metode left wall following.
Ujicoba dilakukan dengan menggunakan arena dimana robot pendeteksi

ruang bercahaya ultraviolet akan mencari sumber cahaya secara otomatis. Dengan
menggunakan arena yang telah disediakan robot pendeteksi ruang bercahaya
ultraviolet, hanya membutuhkan waktu 2,5 menit untuk menemukan sumber
cahaya yang ada dalam arena.
Kata kunci: Robot pendeteksi cahaya, Robot pendeteksi cahaya UV, Robot
pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, dengan mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul
“ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA ULTRAVIOLET”

yang merupakan

persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Komputer di Universitas Pembangunan
Nasional “VETERAN” Jatim.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang
telah membantu dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini, terutama kepada:
1.

Orang tua tercinta, bapak sumantoro dan keluarga kekasih tercinta meme (Lidya mita
januarini ) dimanapun berada. Terima kasih atas kasih sayang, dukungan dan do’anya.

2.

Dekan FTI Bapak Ir.Sutiyono, MT

3.

Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP, selaku Rektor UPN “Veteran” Jatim.

4.

Bapak Ir. Sutiyono, MT selaku DEKAN FTI UPN “VETERAN” Jatim.

5.

Ibu Dr.Ir.Ni Ketut Sari, MT selaku Kepala Jurudan Teknik Informatika, FTI UPN
“VETERAN” Jatim.

6.

Bapak Basuki Rahmat, S.Si. dan Ir.Kartini, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah
meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan selama proses pelaksanaan Tugas
Akhir penulis.

7.

Ir. Kindriari Nurma W, MT, selaku PIA TA yang telah mendukung proses pelaksanaan
Tugas Akhir penulis.

8.

Special to: mas Salman yang membantu saya dalam pembuatan tugas akhir ini dan
memberikan ilmu pengetahuannya.

9.

Dosen-dosen Teknik Informatika dan Sistem Informasi, staff akademika UPN
“VETERAN” Jatim.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

i

10. My best Friends: ibet, sulthoni, gondrong, yulisah, tatik, satya , jamal, novita, aris, farid,
ali, qiyeb, ahong, bro dan seluruh teman-teman saya yang sudah mendukung saya dalam
mengerjakan tugas akhir ini.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJ UAN
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK
Halaman
KATA PENGANTAR ..............................................................................

i

DAFTAR ISI ............................................................................................ iii
DAFTAR TABEL .................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... viii
BAB PENDAHULUAN ...........................................................................

1

1.1 Latar Belakang Masalah .......................................................

1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................

2

1.3 Batasan Masalah ..................................................................

2

1.4 Tujuan ..................................................................................

2

1.5 Manfaat ................................................................................

3

1.6 Metodologi Perancangan ......................................................

3

1.7 Sistematika Penulisan ...........................................................

4

BAB II

TINJ AUAN PUSTAKA ............................................................ 6
2.1 Mikrokontroler AVR ATMega16 ......................................... 6
2.1.1 Pin-Pin Pada Mikrokontroler Atmega16 ...................... 8
2.1.2 Input / Output............................................................... 10
2.1.3 CPU ............................................................................. 10
2.1.4 Memori SRAM ............................................................ 10

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iii

2.1.5 Flash Memori ............................................................. 11
2.1.6 EEPROM ................................................................... 12
2.1.7 Timer ......................................................................... 12

A. Timing Diagram Timer/Counter ........................... 13
B. Deskripsi Register Timer/Counter 8 bit ................ 15
C. Register Timer/Counter TCNT0 ........................... 19
D. Register Timer/Counter OCR0............................. 19
E. Register Timer/Counter Interrupt Mask ................ 20
F. Register Timer/Counter Register – TIFR .............. 20
2.2 Motor DC ............................................................................ 21
2.2.1 Prinsip Dasar Cara Kerja Motor DC .......................... 22
2.2.2 Motor DC Servo ....................................................... 23
2.3 Sensor Ultrasonik................................................................. 28
2.4 Sensor Uvtron R2868 Hamamatsu ........................................ 29
2.5 LCD (Liquid Crystal Display) ................................................ 30
BAB III

PERANCANGAN ..................................................................... 33
3.1 Perancangan Robot ............................................................... 33
3.2 Flowchart.............................................................................. 34
3.4 Blok Diagram ....................................................................... 36
3.5 Kebutuhan Perancanga Hardware Robot ............................... 37
3.6 Cara Merancang Robot.......................................................... 38

3.7 Analisis Perancangan Motor DC ........................................... 38
3.7.1 Rancangan Dan Analisis Robot .................................... 39
3.7.2 Rancangan Motor Saat Maju ke Depan......................... 40

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

iv

3.7.3 Rancangan Motor Saat Belok ke Kanan...................... 40
3.7.4 Rancangan Motor Saat Belok ke Kiri ......................... 41
3.7.5 Rancangan Motor Saat Mundur .................................. 41
3.8 Rancangan Pada Robot ........................................................ 42
3.9 Rancangan Pada Arena Robot .............................................. 48
BAB IV

IMPLEMENTASI .................................................................... 49
4.1 Kebutuhan Sistem ................................................................ 49
4.1.1 Perangkat Sistem ....................................................... 49
4.2 Prosedur Pemasangan .......................................................... 50
4.3 Algoritma Wall Following ................................................... 56
4.3.1 Left Wall Following .................................................. 57
4.3.2 Riht Wall Following .................................................. 58
4.4 Implementasi Coding ........................................................... 59
4.5 Implementasi Robot ............................................................. 62

BAB V

PENGUJ IAN DAN ANALISA ROBOT ................................. 67
5.1 Pengujian ............................................................................. 67
5.1.1 Pengujian Driver ......................................................... 67
5.1.2 Pengujian Sensor Ultrasonik ....................................... 68
A. Pengujian Sensor Ultrasonik Manual ...................... 68
B. Pengujian Sensor Ultrasonik Menggunakan Arena . 69
5.1.3 Pengujian Sensor Uvtron ............................................. 69
A. Pengujian Sensor Uvtron Manual ........................... 70
B. Pengujian Sensor Uvtron Menggunakan Arena ...... 70
5.1.4 Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

v

Ultraviolet ................................................................... 71
A. Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya
Menggunakan Satu Lampu .................................... 71
B. Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya
Menggunakan Dua Lampu ...................................

72

5.2 Analisa ................................................................................ 73
5.2.1 Analisa Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya
Ultraviolet .................................................................. 74
5.3 Analisa Pengujian ................................................................ 76
BAB VI

PENUTUP ............................................................................... 79
6.1 Kesimpulan.......................................................................... 79
6.2 Saran ................................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 81

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

vi

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1

Fungsi Khusus Port B ....................................................... 9

Tabel 2.2

Fungsi Khusus Port ............................................................ 9

Tabel 2.3

Fungsi Khusus Port D.......................................................... 9

Tabel 2.4

Deskripsi Bit Mode Pembangkit Bentuk Gelombang ....... 16

Tabel 2.5

Mode Output Pembanding, Tanpa PWM............................ 17

Tabel 2.6

Mode Output Pembanding, Mode fast PWM...................... 18

Tabel 2.7

Mode Output Pembanding, Mode Phase Correct PWM ... 18

Tabel 2.8

Deskripsi Bit Clock Select................................................. 18

Tabel 3.1

Rancangan Rangkaian Driver Motor ............................... 39

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

vii

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1

Bagian Mikrokontroler AVR ............................................ 7

Gambar 2.2

Pin-pin ATMega16 Kemasan 40-Pin ................................ 8

Gambar 2.3

Peta Memori SRAM......................................................... 11

Gambar 2.4

Peta Memori Flash Flash memori .................................... 12

Gambar 2.5

Blok Diagram Timer/Counter ........................................... 13

Gambar 2.6

Timing Diagram Timer/Counter, Tanpa Prescaling .......... 14

Gambar 2.7

Timing Diagram Timer/Counter, Dengan Prescaling ........ 14

Gambar 2.8

Timing Diagram Timer/Counter, Dengan Pescaler ........... 15

Gambar 2.9

Timing Diagram Timer/Counter, Menyeting OCFO,
Pengosongan .................................................................... 15

Gambar 2.10 Regiter Timer Counter 8 Bit ............................................. 15
Gambar 2.11 Register Timer TCNT0 .................................................... 19
Gambar 2.12 Register Timer OCR0 ...................................................... 19
Gambar 2.13 Register Timer TIFR ........................................................ 20
Gambar 2.14 Motor DC ........................................................................ 22
Gambar 2.15 Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi
Konduktor........................................................................ 22
Gambar 2.16 Motor DC.......................................................................... 23
Gambar 2.17 Motor Servo Dan Diagram Pengkabelannya24
Gambar 2.18 Pensinyalan Motor Servo ................................................. 25
Gambar 2.19 Kontruksi Motor DC Servo .............................................. 26

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

viii

Gambar 2.20 Grafik Karakteristik Motor Dc Servo .............................. 27
Gambar 2.21 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonic ....................................... 28
Gambar 2.22 Sensor Ultrasonik Ping Parallax ...................................... 29
Gambar 2.23 Bentuk Fisik Tabung Uvtron Dengan Board .................... 30
Gambar 2.24 Sudut Kepekaan Terhadap Obyek.................................... 30
Gambar 2.25 Pin Out LCD M1632 Standard ........................................ 31
Gambar 2.26 Blok Diagram LCD Dan Driver....................................... 31
Gambar 2.27 Rangkaian LCD Pada AVR ............................................. 32
Gambar 3.1

Flowchart Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet
Keseluruhan .................................................................... 34

Gambar 3.2

Flowchart Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet
Pada Mikrokontroler ....................................................... 35

Gambar 3.3

Diagram Hardware Robot................................................ 36

Gambar 3.4

Robot Saat Maju ............................................................. 40

Gambar 3.5

Robot Saat Berputar Ke Kanan........................................ 40

Gambar 3.6

Robot Saat Berputar Ke Kiri............................................ 41

Gambar 3.7

Robot Saat Mundur ......................................................... 41

Gambar 3.8

Skematis PCB Pada Mikro .............................................. 42

Gambar 3.9

Skematis PCB Pada Driver ............................................... 43

Gambar 3.10 Rancangan Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya
Ultraviolet ....................................................................... 44
Gambar 3.11 Rangkaian PCB Mikro .................................................... 45
Gambar 3.12 Rangkaian PCB Driver .................................................... 45
Gambar 3.13 CodeVision AVR dan AVRDude GUI V1.3 .................... 48

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

ix

Gambar 3.14 Rancangan Arena Robot.................................................. 48
Gambar 4.1

Tampilan Awal Membuat File Baru ................................ 50

Gambar 4.2

Tampilan Create New File .............................................. 50

Gambar 4.3

Tampilan Konfirmasi Code Wizard AVR ....................... 51

Gambar 4.4

Tampilan Tab Konfigurasi Wizard AVR ........................ 51

Gambar 4.5

Tampilan Tab USART .................................................. 52

Gambar 4.6

Tampilan Tab LCD ........................................................ 52

Gambar 4.7

Tampilan Setting PORT ................................................. 53

Gambar 4.8

Tampilan Generate Dan Save File .................................. 53

Gambar 4.9

File C Pada Gambar Editor ............................................ 54

Gambar 4.10

Compile File ................................................................. 54

Gambar 4.11

Hasil Compile ............................................................... 55

Gambar 4.12

Proses Download Program Ke Dalam Mikrokontroler ... 55

Gambar 4.13

Pesan Error Dalam Proses Download Program .............. 56

Gambar 4.14

Diagram Blok Pengendalian Motor Kanan Pada Metode
Left Wall Following ...................................................... 57

Gambar 4.15

Rangkaian PCB Mikro .................................................. 63

Gambar 4.16

Rangkaian PCB driver ................................................... 63

Gambar 4.17

Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak
Dari Samping Kiri ........................................................ 64

Gambar 4.18

Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak
Dari Samping Kanan .................................................... 65

Gambar 4.19

Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak
Dari Atas ...................................................................... 65

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

x

Gambar 4.20

Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak
Dari Depan ................................................................... 66

Gambar 5.1

Pengujian Motor Driver ................................................. 67

Gambar 5.2

Pengujian Sensor Ultrasonik Manual ............................. 68

Gambar 5.3

Pengujian Sensor Ultrasonik Pada Robot Menggunakan
Arena............................................................................. 69

Gambar 5.4

Pengujian sensor Uvtron Manual ................................... 70

Gambar 5.5

Pengujian Sensor Uvtron Menggunakan Arena .............. 71

Gambar 5.6

Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet
Menggunakan Satu Lampu ............................................ 72

Gambar 5.7

Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet
Menggunakan Dua Lampu ............................................ 72

Gambar 5.8

Warning Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet
....................................................................................... 73

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

xi

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi yang sekarang ini semakin pesat,

kebutuhan akan kenyamanan, ketepatan dan kecepatan dalam segala bidang
semakin meningkat bahkan cenderung mengarah ke sebuah tuntutan. Peralatanperalatan kontrol baik manual maupun otomatis sekarang semakin banyak
bermunculan dengan teknologi canggih dan modern. Kemudian disusul dengan
berkembangnya perangkat elektronika yang mampu mengubah sistem analog
menjadi sistem digital.
Salah satu teknologi yang berkembang pesat saat ini adalah teknologi
di bidang

kerobotan. Robot

berguna

melakukan pekerjaan tertentu misalnya
memerlukan ketelitian tinggi,

untuk membantu manusia

dalam

untuk melakukan pekerjaan yang

beresiko tinggi,

membosankan atau yang

membutuhkan tenaga besar. Robot dapat didefenisikan sebagai sebuah piranti
mekanik yang mampu

melakukan pekerjaan manusia atau berprilaku seperti

manusia.
Dalam tugas akhir ini akan direncanakan dan dibuat sebuah miniature robot
pendeteksi cahaya ultraviolet yang dapat berjalan otomatis dan dapat mencari atau
mendeteksi sumber cahaya ultraviolet dengan tepat dan mendeteksi sumber
cahaya tersebut. Bagian-bagian dari robot itu sendiri merupakan sebuah perangkat
elektronika dengan menggunakan mikrokontroler yang sudah diprogram oleh
komputer.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

1

2

1.2

Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat diambil rumusan masalah

sebagai berikut :
1. Bagaimana membuat atau merangkai sebuah robot yang dapat berjalan dan
mendeteksi apa bila ada sumber cahaya ultraviolet.
2. Bagaimana menggabungkan progam secara kesuluruhan sehingga robot dapat
melakukan tugasnya dengan benar.
3. Bagaimana mengontrol kecepatan putar motor DC.
4. Bagaimana membuat robot mendeteksi adanya halangan saat mencari sumber
cahaya ultraviolet.

1.3

Batasan Masalah
Batasan - batasan masalah yang diberikan sesuai dengan permasalahan

yang telah diterangkan diatas, antara lain:
1.

Robot ini menggunakan UVTron Flame Sensor sebagai sensor cahaya dan
sensor Ping Parallax sebagai sensor dinding.

2.

Robot menyala otomatis dan mendeteksi sumber cahaya ultraviolet yang ada
di dalam suatu ruang.

3.

Jika robot menabrak rintangan maka sensor akan mendeteksi rintangan
sehingga motor pada roda akan berfungsi untuk merubah jalur dan akan
berjalan lagi pada jalur yang sudah di tentukan.

4.

Robot ini hanya akan mengikuti dinding sebelah kiri dengan menggunakan
metode left wall following.

5.

Robot akan terus berjalan apabila tombol off tidak tekan.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

3

1.4

Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Merancang robot yang mampu berjalan untuk merubah alur jika ada rintangan.
2. Merancang robot yang mampu mendekteksi nyala sumber cahaya di dalam
suatu ruang dan memberi peringatan bahwa telah ditemukan sebuah sumber
cahaya ultraviolet.
3. Merancang robot yang mampu membedakan ruangan mana yang terdapat
sumber cahaya dan tidak.

1.5

Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diambil dari pembuatan robot pendeteksi

cahaya ultraviolet dengan menggunakan sensor ini adalah:
1. Dapat digunakan untuk mendeteksi sumber cahaya ultraviolet.
2. Memahami cara kerja sensor yang digunakan.

1.6

Metodologi Per ancangan
Dalam penyusunan dan pengerjaan tugas akhir ini diperlukan suatu urutan

pekerjaan yang dapat digunakan sebagai acuan untuk melaksanakan pekerjaan
tersebut, hal ini dimaksudkan agar dalam penyusunan dan pengerjaan tugas akhir
ini dapat tercapai tujuannya secara maksimal dengan waktu yang telah ditentukan.
Oleh sebab itu kami merencanakan langkah – langkah yang sekiranya dapat
memaksimalkan dalam pelaksanaan pengerjaan tugas akhir ini. Dan Metode
perancangan yang digunakan sebagai berikut :
1. Studi Literatur

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

4

Studi literatur sebagai dasar perancangan dan pembuatan alat. Dalam
studi literatur ini dipelajari teori – teori yang kiranya dapat menunjang
maupun memberi gambaran tentang apa yang nantinya dikerjakan
dalam project work.
2. Perancangan perangkat keras
Pada perancangan perangkat keras penulis membuat kerangka robot,
driver motor rangkaian minimum system mikrokontroler AVR
ATMega16, rangkaian mikrokontroler dengan sensor ultrasonik,
rangkaian mikrokontroler dengan sensor Uvtron R2868.
3. Perancangan perangkat lunak
Setelah semua perangkat keras telah selesai dikerjakan maka akan
dilakukan perancangan perangkat lunak berupa diagram alir dan
pembuatan

program

dari

diagram

alir

tersebut

kedalam

mikrokontroler.
4. Pengujian robot
Setelah perangkat keras dan perangkat lunak selesai dikerjakan maka
tahap selanjutnya adalah pengujian robot, jika hasil pengujian tidak
sesuai dengan yang diharapkan maka akan dilakukan perbaikan
sehingga tujuan tercapai.

1.7

Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini disusun berdasarkan kerangka penulisan sebagai berikut :
BAB I

: PENDAHULUAN

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

5

Pada bab ini mengurai tentang latar belakang, perumusan
masalah, batasan masalah, tujuan,manfaat, dan sistematika
penulisan.
BAB II

: TINJUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan membahas dasar-dasar teori dari
mikrokontroler AVR ATMega16 dan komponen-komponen
pendukung lainnya.

BAB III

: PERANCANGAN
Pada bab ini membahas tentang perancangan perangkat
keras dan perancangan perangkat lunak protoype robot
pendeteksi sumber cahaya ultraviolet.

BAB IV

: IMPLEMENTASI PERANCANGAN
Pada

bab

perancangan

ini

membahas

perangkat

keras

mengenai
maupun

implementasi
perancangan

perangkat lunak yang telah dirancang
BAB V

: PENGUJIAN DAN ANALISA ROBOT
Bab ini membahas tentang pengujian driver motor, sensor
ultrasonik , sensor uvtron secara terpisah dan pengujian
robot, dan analisa robot.

BAB VI

: KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran yang
bermanfaat bagi perbaikan dan perkembangan robot
pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA

Dalam perancangan pembuatan robot pendeteksi robot pendeteksi ruang
bercahaya ultraviolet menggunakan mikrokontroler AVR ATMega16 dan
ATMega8 dan rangkaian pendukung seperti, sensor ultrasonik (sensor dinding)
buatan Ping Parallax dan sensor pendeteksi cahaya UVTron R2868 buatan
Hamamatsu.

2.1

Mikr okontroler AVR ATMega16
Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis

atau dihapus.Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada
perangkat elektronika.
Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama
dalam pengontrolan robot. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler
dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah.
Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor)
Atmega 16 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set
Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan
satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum, AVR
dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga AT90Sxx,
keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masingmasing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan
instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.

6

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

7

Mikrokontroler AVR ATmega16 memiliki fitur yang cukup lengkap.
Mikrokontroler AVR ATmega16 telah dilengkapi dengan ADC internal,
EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dll (M.Ary
Heryanto, 2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita
belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat
mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega16.

Gambar 2.1 Bagian Mikrokontroler AVR

Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler Atmega16 adalah sebagai berikut:
1.

Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.

2.

ADC internal sebanyak 8 saluran.

3.

Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4.

CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5.

SRAM sebesar 512 byte.

6.

Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.

7.

Port antarmuka SPI

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

8

8.

EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

9.

Antarmuka komparator analog.

10. Port USART untuk komunikasi serial.
11. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
12. Dan lain-lainnya.

2.1.1

Pin-pin pada Mikr okontroler ATmega16

Gambar 2.2 Pin-pin ATMega16 Kemasan 40-Pin

Konfigurasi pin Atmega16 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual Inline
Package) dapat dilihat pada gambar 2.2 . Dari gambar di atas dapat dijelaskan
fungsi dari masing-masing pin Atmega16 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2. GND merukan pin Ground.
3. Port A (PortA0…PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
masukan ADC.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

9

4. Port B (PortB0…PortB7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin
fungsi khusus.
Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B
Pin
PB7
PB6
PB5
PB4
PB3
PB2
PB1
PB0

Fungsi Khusus
SCK (SPI Bus Serial Clock)
MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output)
MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)
SS (SPI Slave Select Input)
AIN1 (Analog Comparator Negative Input)
OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)
AIN0 (Analog Comparator Positive Input)
INT2 (External Interrupt 2 Input)
T1 (Timer/ Counter1 External Counter Input)
T0 T1 (Timer/Counter External Counter Input)
XCK (USART External Clock Input/Output)

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C
Pin
PC7
PC6
PC5
PC4
PC3
PC2
PC1
PC0

Fungsi khusus
TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2)
TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1)
Input/Output
Input/Output
Input/Output
Input/Output
SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line)
SCL ( Two-wire Serial Buas Clock Line)

6. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D
Pin
PD7
PD6
PD5

Fungsi khusus
OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output)
ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)
OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match
Output)

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

10

PD4
PD3
PD2
PD1
PD0

OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match
Output)
INT1 (External Interrupt 1 Input)
INT0 (External Interrupt 0 Input)
TXD (USART Output Pin)
RXD (USART Input Pin)

7. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
8. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
9. AREFF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.1.2

Input / Output
I/O digunakan untuk melakukan hubungan dengan piranti di luar sistem.

I/O dapat menerima data dari alat lain dan dapat pula mengirim data ke alat lain.
Ada dua perantara I/O yang dipakai, yaitu piranti untuk hubungan serial
(UART) dan piranti untuk hubungan paralel (PIO).

2.1.3

CPU
Unit pengolah pusat (CPU) terdiri atas dua bagian yaitu unit pengendali

(CU) serta unit aritmatika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali
adalah untuk mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan instruksi sebuah
program yang tersimpan dalam memori. Sedangkan unit aritmatika dan
perhitungan bertugas untuk menangani operasi perhitungan maupun bolean
dalam program.

2.1.4

Memori SRAM

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

11

Penempatan

memori

data

yang

lebih

rendah

dari

1120

menunjukkan register, I/O memori, dan data internal SRAM. 96 alamat memori
pertama untuk file register dan memori I/O, dan 1024 alamat memori berikutnya
untuk data internal SRAM. Lima mode pengalamatan yang berbeda pada data
memori yaitu direct, indirect, indirect dis-placement, indirect pre-decreament
dan indirect post-increament .Pada file register, mode indirect
register

R26-R31.

Pengalamatan

mode

direct

mulai dari

mencapai keseuruhan

kapasitas data. Pengalamatan mode indirect dis- placement mencapai 63
alamat memori dari register X atau Y, pembagian peta memori SRAM dapat
dilihat pada gambar 2.3 .Ketika meggunakan mode

pengalamatan indirect

dengan pre- decrement dan post increment register X, Y, dan Z akan di
dicrementkan atau di incrementkan. Pada ATmega memiliki 32 register, 64
register I/O dan 1024 data internal SRAM yang dapat mengakses semua modemode pengalamatan.

Gambar 2.3 Peta Memori SRAM

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

12

2.1.5

Flash Memori
Atmega16 memiliki 8K byte flash memori dengan lebar 16 atau 32 bit.

Kapasitas memori itu sendiri terbagi manjadi dua bagian yaitu bagian boot
program dan bagian aplikasi program. Dapat dilihat bagan kapasitas memori
Atmega16 pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Peta Memori Flash Flash Memori

2.1.6

EEPROM
Atmega16 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari

memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat
diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM
Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk
mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal,
sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan
mengakses data dari SRAM.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

13

2.1.7

Timer
Timer/couter adalah tujuan umum single channel, module 8 bit

timer/counter. Beberapa fasilitas chanel dari timer counter antara lain:
a. Counter channel tunggal
b. Pengosongan data timer sesuai dengan data pembanding
c. Bebas -glitch, tahap yang tepat Pulse Width Modulation (PWM)
d. Pembangkit frekuensi
e. Event counter external

Gambar 2.5 Blok Diagram Timer/Counter

Untuk penempatan pin I/O telah di jelaskan pada18 bagi I bit hal 67 an
I/O di atas. CPU dapat diakses register I/O, termasuk dalam pinpin I/O dan bit
I/O.Device khusus register I/O dan lokasi bit terdaftar pada deskripsi
timer/counter 8 bit .Dan ada beberapa cara kerja dari timer/counter tersebut adalah
sebagai berikut :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

14

A. Timing Diagram Timer/Counter
Timer/counter disain sinkron clock timer (clkT0) oleh karena itu
ditunjukan sebagai sinyal enable clock pada

gambar berikut. Gambar ini

termasuk informasi ketika flag interrupt dalam kondisi set. Data timing digunakan
sebagai dasar dari operasi timer/counter.

Gambar 2.6 Timing Diagram Timer/Counter, Tanpa Prescaling

Sesuai dengan gambar dibawah timing diagram timer/counter dengan
prescaling maksudnya adalah counter akan menambahkan data counter (TCNTn)
ketika terjadi pulsa clock telah mencapai 8 kali pulsa dan sinyal clock pembagi
aktif clock dan ketika telah mencapai nilai maksimal maka nilai TCNTn akan
kembali ke nol. Dan kondisi flag timer akan aktif ketika TCNTn maksimal.

Gambar 2.7 Timing Diagram Timer/Counter, Dengan Prescaling

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

15

Sama halnya timing timer diatas, timing timer/counter dengan seting
OCFO timer mode ini memasukan data ORCn sebagai data input timer. Ketika
nilai ORCn sama dengan nilaiTCNTn maka pulsa flag timer akan aktif. TCNTn
akan bertambah nilainya ketika pulsa clock telah mencapai 8 pulsa. Dan kondisi
flag akan berbalik (komplemen) kondisi ketika nilai TCNTn kembali ke nilai
0 (overflow).

Gambar 2.8 Timing Diagram Timer/Counter, Dengan Pescaler

Ketika nilai ORCn sama dengan nilai TCNTn maka pulsa flag timer akan
aktif. TCNTn akan bertambah nilainya ketika pulsa clock telah mencapai 8
pulsa. Dan kondisi flag akan berbalik (komplemen) kondisi ketika nilai
TCNTn kembali ke nilai 0 (overflow).

Gambar 2.9 Timing Diagram Timer/Counter, Menyeting Ocfo,
Pengosongan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

16

B. Deskr ipsi Register Timer /Counter 8 bit

Gambar 2.10 Regiter Timer Counter 8 Bit
a.

Bit 7 – FOCO : perbandingan kemampuan output.
FOCO hanya akan aktif ketika spesifik-spesifik bit WGM00 tanpa PWM

mode. Adapun untuk meyakinkan terhadap kesesuaian dengan device-device
yang

akan

digunakan,bit

ini harus diset nol ketika TCCRO ditulisi saat

mengoperasikan mode PWM. Ketika menulisi logika satu ke bit FOCO, dengan
segera di

paksakan

untuk

disesuaikan

pada

unit

pembangkit

bentuk

gelombang. Output OCO diubah disesuaikan pda COM01: bit 0 menentukan
pengaruh daya pembanding. Sebuah FOC0 stobe tidak akan membangkitkan
beberepa interrupt, juga tidak akan membersihkan timer pada

mode CTC

mengunakan OCR0 sebagai puncak. FOC0 selalu dibaca nol.

b.

Bit 6,3 – WGM01:0: Waveform Generation Mode.
Bit ini mengontrol penghitungan yang teratur pada counter, sumber untuk

harga counter maksimal ( TOP )., dan tipe apa dari pembangkit
gelombang

yang

digunakan.

Mode-mode operasi didukung oleh unit

timer/counter sebagai berikut : mode normal,
penyesuaian

dengan pembanding

bentuk

( CTC ),

pembersih
dan

dua

timer

pada

mode

tipe

mode

Pulse

Width Modulation ( PWM).
Tabel 2.4 Deskripsi Bit Mode Pembangkit Bentuk Gelombang

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

17

catatan : definisi nama-nama bit CTC0 dan PWM0 sekarang tidak
lagi.Gunakan WGM

01:

0

digunakan

definisi. Bagaimanapun lokasi dan fungsional

dan lokasi dari masing- masing bit sesuai dengan versi timer sebelumnya.

c.

Bit 5:4– COMO1:0 Penyesuaian Pembanding Mode Output.
Bit ini mengontrol pin output compare (OCO), jika satu atau kedua bit

COM01:0 diset,output OC0 melebihi fungsional port normal I/O dan keduanya
terhubung juga. Bagaimanapun, catatan bahwa bit Direksi Data Register (DDR)
mencocokan ke pin

OC0 yang

mana

mengaktifkan.Ketika OC0 dihubungkan

harus
ke pin,

diset

dengan

tujuan

fungsi dari bit COM01:0

tergantung dari pengesetan bit WGM01:0. Tabel di bawah menunjukan COM
fungsionality ketika bit-bit WGM01:0 diset ke normal atau mode CTC (non PWM
).

Tabel 2.5 Mode Output Pembanding, Tanpa PWM

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

18

Tabel di bawah menunjukan bit COM01:0 fungsionality ketika bit WGM01:0
diset ke mode fast PWM.

Tabel 2.6 Mode Output Pembanding, Mode fast PWM

Tabel di bawah menunjukan bit COM01:0 fungsionality ketika bit WGM01:0
diset ke mode phase correct PWM.

Tabel 2.7 Mode Output Pembanding, Mode Phase Correct PWM

d.

Bit 2:0 – CS02:0 : Clock Select.
Tiga bit clock select sumber clock digunakan dengan timer/counter.
Tabel 2.8 Deskripsi Bit Clock Select

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

19

Jika mode pin eksternal digunakan untuk timer counter0, perpindahan
dati pin T0 akan memberi clock counter dengan tetap jika pin digunakan sebagai
output. Dalam hal ini software diijinkan untuk mengontrol perhitungan.
C. Register Timer /Counter TCNT0

Gambar 2.11 Register Timer TCNT0

Register timer/counter memberikan akses secara langsung, keduanya
dugunakan untuk membaca dan menulis operasi, untuk penghitung unit 8-bit
timer/counter. Menulis ke blok-blok register TCNT0 ( removes ) disesuaikan
dengan clock timer berikutnya. Memodifikasi counter ( TCNT0 ) ketika
perhitungan berjalan, memperkenalkan resiko kehilangan perbandingan antara
TCNC0 dengan register OCR0.

D. Register Timer /Counter OCR0

Gambar 2.12 Register Timer OCR0

Register output pembanding berisi sebuah haraga 8 bit yang mana secara
terus-menerus dibandingkan dengan harga counter (TCNT0).

Sebuah

penyesuaian dapat

intrrupt

digunakan

untuk membangkitkan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

output

20

pembanding,

atau

untuk membangkitakan sebuah output bentuk gelombang

pada pin OC0.

E. Register Timer /Counter Inter r upt Mask
a.

Bit

1

–

OCIE0:

output

timer

counter

menyesuaikan

dengan

kesesuaian interrupt yang aktif. Ketika bit OCIE0 ditulis satu, dan I-bit
pada

register

status

dalam

kondisi

set

(satu), membandingkan

timer/counter pada interrupt yang sesuai diaktifkan.
interrupt

yang

timer/counter0 terjadi,

Mencocokkan

dijalankan kesesuaianpembanding

pada

ketika bit OCF0 diset pada register penanda

timer/counter-TIFR.
b. Bit 0 – TOIE0: Timer/Counter 0 Overflow Interrupt Enable. Ketika
bit TOIE0 ditulis satu, dan I-bit pada register status dalam kondisi set (
satu ), timer/counter melebihi interrupt diaktifkan. Mencocokkan
interrupt

dijalankan

jika

kelebihan

pada timer/counter0 terjadi,

ketika bit TOV0 diset pada register penanda timer/counter- TIFR.

F. Register Timer /Counter Register – TIFR

Gambar 2.13 Register Timer TIFR

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

21

a. Bit 1 – OCF0: Output Compare Flag0.
OCF0 dalam kondisi set ( satu ) kesesuaian pembanding terjadi
antara timer/counter

dan

data pada

pembanding.

OCF0 diclear oleh

pencocokan

penangan

vector

OCRO – Register 0

keluaran

hardware

ketika

eksekusi

interrupt.

Dengan

alternatif

mengclearkan OCF0 dengan menuliskan logika satu pada flag. Ketika
I-bit pada SREG, OCIE0 (Timer/Counter0 penyesuaian pembanding
interrupt

enable), dan OCF0

diset

(satu), timer/counter pembanding

kesesuaian interrupt dijalankan.

b. Bit 0 – TOV0: Timer/Counter Overflow Flag.
Bit TOV0

di ser ( satu

timer/counter0. TOV0
pencocokan

penanganan

) ketika kelebihan terjadi pada

diclearkan dengan hardware
vector

interrupt.

ketika penjalanan

Dengan alternatif, TOV0

diclearkan dengan jalan memberikan logika satu pada flag. Ketika I-bit
pada SREG, TOIE0 ( Timer/Counter0 overflow interrupt enable), dan
TOV0 diset ( satu ), timer/counter overflow interrupt dijalankan. Pada
tahap mode PWM yang tepat, bit ini di set ketika timer/counter merubah
bagian perhitungan pada $00.

2.2

Motor DC
Motor listrik adalah merupakan perangkat

elektromagnetis yang

mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC dipakai untuk
menggerakkan roda robot. Digunakan H-Brighge IC L298 sebagai penguat motor

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

22

DC yang berfungsi sebagai driver, sebab sangat tidak mungkin mengendalikan
motor DC langsung dari mikrokontroler yang memiliki arus dan tegangan
terbatas. Dan pada sebuah motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah
pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan
pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar
disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar
dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubahubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolakbalik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari
gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator dengan
demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam
medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan
yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

Gambar 2.14 Motor DC

2.2.1

Pr insip Dasar Car a Ker ja Motor DC
Apabila terdapat sebuah

arus lewat pada suatu konduktor dan

menimbulkan medan magnet di sekitar konduktor, maka motor tersebut akan
memutar searah jarum jam.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

23

Gambar 2.15 Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor
Jika sebatang kawat terdapat diantara kutub U – S dengan garis – garis
gaya yang homogen sedangkan didalam kawat ini mengalir arus listrik yang
arahnya menjauhi, maka di sebelah kanan kawat garis gaya kutub magnet dan
garis gaya arus listrik sama arahnya dan di sebelah kiri kawat arahnya berlawanan
sehingga bentuk medan magnet akan berubah. Gambar motor DC ditunjukan pada
gambar 2.16 di bawah ini.

Gambar 2.16 Motor DC

2.2.2

Motor DC Ser vo
Motor DC (Direct Current) adalah peralatan elektromagnetik dasar yang

berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik yang desain
awalnya diperkenalkan oleh Michael faraday lebih dari seabad yang lalu (E.
Pitowarno, 2006). Motor DC dikendalikan dengan menentukan arah dan
kecepatan putarnya. Arah putaran motor DC adalah searah dengan arah putaran
jarum jam (Clock Wise/CW) atau berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam
(Counter Clock Wise/CCW), yang bergantung dari hubungan kutub yang
diberikan pada motor DC. Kecepatan putar motor DC diatur dengan besarnya arus

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

24

yang diberikan. Dan suatu mesin listrik akan berfungsi sebagai motor listrik
apabila di dalamya terjadi proses konversi energi listrik menjadi energi mekanik (
Sularso, Dasar Perencanaan. Dan Pemilihan Elemen Mesin,1997 ).
Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW)
dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan
memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.
Jenis-jenis motor servo :

a. Motor Servo Standard 180o
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°.
b. Motor Servo Continous
Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW)
gambar.2.17. menjelaskan tentang diagram pengkabelan motor servo
tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).
Bentuk fisik dari motor servo :

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

25

Gambar 2.17 Motor Servo Dan Diagram Pengkabelannya

Gambar 2.18 Pensinyalan Motor Servo

c. Motor servo akan bekerja secara baik jika pada bagia pin kntrolnya
diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz.
d. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50Hz tersebut dicapai pada
kondisi Ton Duty Cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat
ditengah – tengah (sudut 00 / netral ).

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

26

e. Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5ms,
maka rotor akan berputar kearah kiri dengan membentuk sudut yang
besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan
diposisi tersebut.
f. Dan sebaliknya, jika Ton Duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari
1.5ms, maka rotor akan berputar kearah kanan dengan membentuk sudut
yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi
tersebut.
Sedangkan motor bertugas melayani kebutuhan beban agar seluruh sistem
dapat beroprasi sesuai dengan rencana. Motor DC servo merupakan salah satu
jenis motor yang di gunakan dalam industri. Salah satu jenis motor DC servo
adalah motor DC servo magnet permanent. Kumparan yang terdapat dalam
konstruksi dari motor DC servo adalah stator dan rotor. Stator merupakan bagian
yang tetap artinya medan stator diperoleh dari magnet permanent. Sedangkan
bagian yang berputar dari motor yang terdiri atas armature dan sebuah koil yang
dialiri arus disebut rotor.
Prinsip kerja dari motor DC servo hampir sama dengan prinsip kerja
motor DC umumnya yaitu pada saat arus mengalir melalui kumparan maka akan
menimbulkan medan magnet ( medan magnet jangkar ) yang berlawanan dengan
medan yang dibangkitkan oleh magnet permanen sehingga menghasilkan torsi
pada rotor. Saat rotor berputar sikat dan komutator mengalirkan arus ke armature
sehinga sisa medan magnet melawan medan lainnya. Di bawah ini adalah gambar
2.19 konstruksi motor DC servo.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.

27

Gambar 2.19 Kontruksi Motor DC Servo

Keterangan: A,C,E,F,K

= Bearing

B,D,G,L

= Shaft

H,Q,T

= Permanen Magnet

J,N

= Sikat

M

= Komutator

O

= Rotor Lilit

R

= Tempat Belitan

S

= Rotor

Rangkaian ekivalen dari motor DC servo magnet permanen termasuk
motor DC penguat terpisah. Jika kecepatan motor bertambah maka tegangan
induksi akan naik, karena di pengaruhi oleh arus armature jika tegangan motor
dari supply dinyatakan dalam Vin dan