ROBOT PENGANTAR MAKANAN DENGAN PENENTUAN POSISI MEJA MENGGUNAKAN ROTARY ENCODER.
ROBOT PENGANTAR MAKANAN
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN
ROTARY ENCODER
TUGAS AKHIR
Oleh :
RURY ASPRIANTO
0834010167
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT PENGANTAR MAKANAN
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN LINE
TRACER
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan
Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Program Studi Teknik Informatika
Oleh :
TRI RAHMAWANTO
0834010187
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
ROBOT PENGANTAR MAKANAN
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN
ROTARY ENCODER
Disusun oleh :
RURY ASPRIANTO
0834010167
Telah disetujui mengikuti Ujian Negara Lisan
Per iode VI Tahun Akademik 2011/2012
Pembimbing I
Pembimbing II
Basuki Rahmat, S.Si, MT.
NPT. 3 6907 06 0209 1
Syurfah Ayu Ithriah, S.Kom.
NPT. 3 8501 10 0294 1
Mengetahui,
Ketua Program Studi Teknik Infor matika
Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur
Dr . Ir . Ni Ketut Sar i, MT.
NIP. 19650731 199203 2 001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS AKHIR
ROBOT PENGANTAR MAKANAN
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN
ROTARY ENCODER
Disusun Oleh :
RURY ASPRIANTO
0834010167
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Pr ogram Studi Teknik Infor matika Fakultas Teknologi Industr i
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur
Pada Tanggal 15 J uni 2012
Pembimbing :
1.
Tim Penguji :
1.
Basuki Rahmat, S.Si,MT.
NPT. 3 7006 06 0210 1
Ir. R. Purnomo Edi Sasongko, MP.
NIP. 19640714 198803 1 001
2.
2.
Syur fah Ayu Ithr iah, S.Kom.
NPT. 3 8501 10 0294 1
Ir. Ketut Sumada.MS.
NIP. 19620118 198803 1 001
3.
Rinci Kembang Hapsar i, S.Si,M.Kom.
NPT. 37712 08 01681
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur
Ir . Sutiyono, MT.
NIP. 19600713 198703 1 001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap ke hadirat Allah SWT
atas segala limpahan Kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu,
tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki penyusun, akhirnya penyusun
dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “ Robot Pengantar Makanan
Dengan Penentuan Posisi Meja Menggunakan Rotary Encoder” tepat waktu.
Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik
Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui Skripsi ini penyusun merasa mendapatkan kesempatan emas
untuk memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku
perkuliahan, terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak.
Namun, penyusun menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca
untuk pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, Juni 2012
(Penyusun)
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ini saya persembahkan sebagai perwujudan rasa syukur atas
terselesaikannya Laporan Skripsi. Ucapan terima kasih ini saya tujukan kepada :
1. Allah SWT., karena berkat Rahmat dan berkahNya kami dapat menyusun dan
menyelesaikan Laporan Skripsi ini hingga selesai.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP selaku Rektor Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN
“Veteran” Jawa Timur.
4. Ibu Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika UPN
“Veteran” Jawa Timur yang telah dengan sabar membimbing dengan segala
kerendahan hati dan selalu memberikan kemudahan dan kesempatan bagi saya
untuk berkreasi.
5. Bapak Firza Prima Aditiawan, S.Kom., Selaku PIA Tugas Akhir Teknik
Informatika UPN “Veteran” Jawa Timur.
6.
Bapak Basuki Rahmat Ssi, MT, selaku dosen pembimbing utama pada Proyek
Skripsi ini di UPN “Veteran” Jawa Timur yang telah banyak memberikan
petunjuk, masukan, bimbingan, dorongan serta kritik yang bermanfaat sejak
awal hingga terselesainya Skripsi ini.
7. Ibu syurfah Ayu Ithriah, S.Kom, selaku dosen pembimbing Pendamping
(Pembimbing II) yang telah memberikan banyak kritik dan saran yang
bermanfaat dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Keluarga tercinta, terutama Bapak Ibuku tersayang, terima kasih atas semua
doa, dukungan serta harapan-harapanya pada saat penulis menyelesaikan
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
iv
Skripsi dan laporan ini. Yang penulis minta hanya doa restunya, sehingga
penulis bisa membuat sesuatu yang lebih baik dari laporan ini.
9. Terimakasih buat teman
seperjuangan sekaligus partner yang baik, Tri
Rahmawanto dan Syamsul Arif, yang telah berjuang bersama sampai akhir.
Serta teman-temanku Mimin, Syem, Jalal, Qiqi, Jul, dan
teman-teman
D'Force yang telah memberi semangat.
10. Kawan-kawan yang telah membantu dalam penyelesaian Laporan Skripsi ini.
Yang telah memberikan dorongan dan doa, yang tak bisa penulis sebutkan
satu persatu. Terima Kasih yang tak terhingga untuk kalian semua. Semoga
Allah SWT yang membalas semua kebaikan dan bantuan tersebut
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT PENGANTAR MAKANAN DENGAN PENENTUAN
MENGGUNAKAN ROTARY ENCODER
DOSEN PEMBIMBING I
: BASUKI RAHMAT , Ssi. M.T.
DOSEN PEMBIMBING II : SYURFA AYU ITHRIAH, S.Kom.
PENYUSUN
: RURY ASPRIANTO
POSISI
MEJA
ABSTRAK
Seiring perkembangan teknologi pekerjaan manusia saat ini mulai dapat
digantikan oleh robot. Akan tetapi Robot diciptakan bukannya untuk
menggantikan manusia sepenuhnya karena walau bagaimanapun ada pekerjaanpekerjaan tertentu yang tak dapat digantikan dan diselesaikan oleh robot tanpa
bantuan manusia dan begitu pula sebaliknya. Robot diciptakan untuk
memudahkan manusia dalam menyelesaikan masalah, contohnya dalam
mengantarkan makanan,karna keterbasan seorang pelayan dalam membawa
makanan, untuk itu diciptakanlah Robot Pengantar makanan untuk membantu
manusia dalam pekerjaan ini. Pada tugas akhir ini penulis mengambil contoh
seorang pelayan di sebuah restoran untuk disimulasikan. Robot disini berfungsi
sebagai pengantar makanan dan kemudian kembali ke tempat awal. Proses
mengantar makanan dengan cara menghitung putaran roda yang di butuh kan
untuk menuju meja yang di tuju. Proses pembacaan pulsa yang di dapat di
hasilkan dari piringan rotary encoder dan sensor optocoupler.
Kata Kunci:Robot Beroda, Sensor,Rotary Encoder
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ..................................................................................................
i
KATA PENGANTAR .................................................................................. ii
UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................ iii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ............................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .....................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................
2
1.4 Tujuan .........................................................................................
2
1.5 Manfaat ......................................................................................
3
1.6 Metodologi Penulisan .................................................................
3
1.7 Sistematika Penelitian..................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
6
2.1 Robot .........................................................................................
6
2.1.1 Sejarah Dan Pengertian Robot ...........................................
6
2.1.2 Teori Kinematika Robot ....................................................
7
2.1.2.1 Konsep Kinematika............................................. .....
8
2.2 Mikrokontroler AVR ..................................................................
8
2.2.1 Memori Program ...............................................................
9
2.2.2 EEPROM .......................................................................... 10
2.3 Mikrokontroler ATmega16 ......................................................... 10
2.3.1 Konfigurasi Pin ATmega16 ................................................. 11
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
v
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
vi
2.3.2 Arsitektur ATmega16 .......................................................... 12
2.3.3 Deskripsi Mikrokonroler ATmega16 ................................ 13
2.3.4 Peta Memori ATmega16 .................................................... 15
2.3.4.1 Memori Data (SRAM)............................................ .. 16
2.3.4.2 Memori Data EEPROM........................................ ... 16
2.3.5 Analog To Digital Converter ............................................. 17
2.4 PCB........................................................................................... 20
2.5 Photodioda ................................................................................ 22
2.6 Optocoupler ............................................................................... 22
2.7 Kapasitor ................................................................................... 23
2.8 DC Motor .................................................................................. 23
2.9 Rotary Encoder.......................................................................... 24
2.9.1 Absolute Rotary Encoder ................................................. 25
2.9.2 Incremental Rotary Encoder ............................................. 27
2.10 CdeVision AVR....................................................................... 28
BAB III PERANCANGAN DAN ANALISI SISTEM .................................. 29
3.1 Analisis Sistem ......................................................................... 29
3.2 Perancangan Perangkat Keras ................................................... 30
3.2.1 Diagram Blok Sistem ....................................................... 30
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega16 ............................ 31
3.2.3 Driver Motor DC ............................................................. 34
3.2.4 Motor DC ........................................................................ 36
3.2.5 Rangkaian Optocoupler .................................................... 36
3.2.6 Rangkaian Rotary Encoder .............................................. 38
3.2.7 Rangka Dan Body ............................................................ 39
3.3 Perancangan Perangkat Lunak .................................................. 41
3.3.1 Perancangan Perangkat Lunak Untuk PC ......................... 41
3.3.2 Diagram Alir Program...................................................... 42
3.4 Perancangan Market Lapangan ................................................. 45
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
vii
BAB IV IMPLEMENTASI ........................................................................... 47
4.1 Kebutuhan Sistem ...................................................................... 47
4.1.1 Perangkat Sistem............................................................... 47
4.2 Prosedur Pembuatan Program ................................................... 48
4.3 Implementasi Coding ................................................................. 55
BAB V UJI COBA DAN EVALUASI .......................................................... 63
5.1 Analisa Pengujian Hardware .................................................... 63
5.2 Pengujian Alat ......................................................................... 63
5.2.1 Pengujian Sensor Optocoupler ........................................ 63
5.2.2 Pengujian Driver Motor .................................................. 64
5.2.3 Pengujian Limit Switch ................................................... 65
5.2.4 Pengujian Sensor Line Tracer .......................................... 65
5.2.5 Pengujian Kapasitas Berat ............................................... 66
5.3 Pengujian Robot Pengantar Makanan ........................................ 67
BAB VI PENUTUP ..................................................................................... 72
6.1 Kesimpulan ............................................................................ 72
6.2 Saran ...................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Seiring dengan berkembangnya teknologi mikrokontroller yang sangat
pesat yang pada akhirnya mengantarkan kita pada suatu era teknologi robotika,
telah membuat kualitas kehidupan manusia semakin tinggi. Berbagai robot
canggih, sistem keamanan rumah, telekomunikasi, dan sistem komputer banyak
menggunakan mikrokontroller sebagai unit pengontrol utama. Tentunya hal ini
dimaksudkan untuk lebih mempermudah manusia untuk melakukan pekerjaan
atau activitasnya sehari-hari.
Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu meningkatkan
kualitas maupun kuantitas produksi berbagai pabrik. Teknologi robotika juga telah
menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi manusia. Salah satu jenis robot yang
paling banyak diminati adalah jenis mobil robot. Mobil robot yang dibuat
menggunakan mikrokontroler . Selain dapat berjalan ke obyek yang di tuju dan
juga diciptakan untuk bisa mendeteksi halangan didepannya. Menggunakan lampu
LED sebagai pemancar sinar dan photodioda sebagai penerimaan sinar yang mana
sensor inilah yang sebagai tarnsmiter serta reciver dan sensor inframerah sebagai
pendeteksi halangan, sehingga jika terdapat suatu halangan didepan robot, robot
akan berhenti sejenak dan jika halangannya sudah lewat robot akan jalan kembali.
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
1.2.
Per umusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan di atas, maka robot
pengantar makanan dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
a.
Bagaimana merangkai robot pengantar makanan dengan mikrokontroler
ATmega16.
b.
Bagaimana robot pengantar makanan dapat berjalan menuju meja dan jalur
yang sudah ditentukan untuk mengantar makanan yang dibawa dengan
menggunakan Rotary Encoder.
1.3.
Batasan Masalah
Agar nantinya di dalam pembahasan Laporan Akhir ini tidak keluar dari
pokok permasalahan, maka ruang lingkup permasalahannya akan dibatasi pada:
a. Robot pengantar makanan yang dibuat hanya akan berjalan di area yang telah
dibuat oleh penulis.
b. Letak posisi meja sudah ditentukan oleh penulis.
c. Bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah bahasa C.
d. Robot hanya mengantarkan makanan.
e. Kapasitas beban yang di bawa maksimum 3kg.
1.4.
Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah :
a. Merancang robot yang bisa bergerak dengan fungsi mengantar makanan sesuai
lintasan yang sudah ditentukan.
b. Mempelajari dan mengendalikan mikrokontrolaer .
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
c. Mengimplementasikan robot dalam bentuk prototype.
1.5.
Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diambil dari pembuatan robot pengantar
makanan menggunakan Rotary Encoder dengan menggunakan ATmega16 .
a. Mengetahui membuat robot pengantar makanan yang menggunakan Rotary
Encoder.
b. Mengetahui cara kerja mikrokontroler pada pembuatan robot pengantar
makanan dengan jarak posisi meja yang telah ditentukan.
1.6.
Metodologi Penelitian
Metodologi yang akan digunakan dalam perancangan robot pengantar
makanan ini terdiri dari langkah - langkah sebagai berikut :
a. Perancangan rangkaian sensor yang di pakai pada pembuatan robot pengantar
makanan.
b. Perancangan perangkat lunak menggunakan bahasa C.
c. Menguji dan mengambil data dari hasil perancangan. Pengujian untuk kerja
robot dilakukan di arena yang telah ditentukan oleh penulis.
d. Menganalisa hasil dan membuat kesimpulan.
1.7.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang dibuat dalam Tugas Akhir ini disusun dalam
beberapa bab, yang dijelaskan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah,
batasan masalah, tujuan masalah, metodologi penelitian dan
sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan tentang teori - teori serta penjelasanpenjelasan yang dibutuhkan dalam pembuatan robot pengantar
makanan menggunakan Rotary Encoder dan pendeteksi rintangan
dengan menggunakan ATmega16.
BAB III
PERANCANGAN
Bab ini berisi tentang analisa dan perancangan sistem dalam
pembuatan Tugas Akhir Robot Pengantar Makanan dengan
Penentuan Posisi
Meja Menggunakan Rotary Encoder
pada
ATmega16.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi penjelasan hasil Tugas Akhir serta pembahasannya
tentang robot pengantar makanan dengan ATmega16.
BAB V
UJI COBA DAN EVALUASI
Bab ini berisi pengujian program Tugas Akhir.
BAB VI
PENUTUP
Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran untuk pengembangan
robot lebih lanjut dalam upaya memperbaiki kelemahan pada robot
pengantar makanan yang telah dibuat guna untuk mendapatkan
hasil robot yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
LAMPIRAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1.
Robot
Robot Mobil atau Mobile Robot adalah konstruksi robot yang ciri
khasnya adalah mempunyai aktuator berupa roda untuk menggerakkan
keseluruhan badan robot tersebut, sehingga robot tersebut dapat melakukan
perpindahan posisi dari satu titik ke titik yang lain. Robot mobil ini sangat disukai
bagi orang yang mulai mempelajari robot. Hal ini karena membuat robot mobil
tidak memerlukan kerja fisik yang berat. Untuk dapat membuat sebuah robot
mobile minimal diperlukan pengetahuan tentang mikrokontroler dan sensor-sensor
elektronik. Base robot mobil dapat dengan mudah dibuat dengan menggunakan
plywood /triplek, akrilik sampai menggunakan logam ( aluminium ). Robot mobil
dapat dibuat sebagai pengikut garis ( Line Follower ) atau pengikut dinding ( Wall
Follower ) ataupun pengikut cahaya.
2.1.1.
Sejarah Dan Pengertian robot
Kata robot pertama kali diperkenalakan oleh seorang penulis dari Czech
yang bernama Karel pada tahun 1921. Kata Robot berasal dari kata ‘robota’ yang
berarti: pekerja sendiri. Sejarah robot bermula ketika sistem otomatis dibuat oleh
Jacques de Vaucanson pada tahun 1938, yang membuat bebek mekanik yang
dapat memakan dan mencincang biiji bijian, membuka dan menutup sayapnya.
Kemudian tahun 1796, Hisashine Tanaga di Jepang berhasil membuat mainan
6
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
mekanik yang dapat mnghidangkan the dan menulis huruf kanji. Lalu 1926,
Nikola Tesla mendemintrasikan perahu bot yang dapat dikontrol dengan radio.
Tahun 1928, Makoto Nishimura membuat robot pertama di Jepang.
Sejalan
dengan
perkembangan
teknologi
Elektronika,
maka
perkembangan robot ini melaju pesat, seprti tahun 1948, William Grey Walter
membuat robot elektronik otomatis pertama dimana robot ini dapat merespon
cahaya dan dapat melakukan kontak dengan objek dari luar. Pada tahun 1954, saat
dimulainya zaman digital, sebuah robot digital yang dapat deprogram ditemukan
oleh George Devol. Pada abad modern ini sudah bermacam-macam robot yang
dicipta dan digunakan seperti dalam industri, rumah sakit, transportasi, pendidikan
dan kehidupan sehari-hari. Seperti robot yang digunakan untuk mengecat mobil,
robot yang digunakan untuk merakit komponen elektronik dan juga humanoid
robot yaiitu robot yang memiliki muka, yang mampu berjalan dan bertindak
seperti manusia.
2.1.2.
Teori Kinematika Robot
Terdapat dua metode analisa untuk menganalisa pergerakan robot, yaitu
analisa kinematika dan analisa dinamik. Pada bab ini penulisan hanya akan
membahas mengenai analisa kinematika. Analisa kinematika adalah analisa yang
berkaitan dengan pergerakan robot tanpa memandang efek kinersia/kelembaman
yang terjadi ketika robot bergerak.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
2.1.2.1. Konsep Kinematika
Konsep kinematika didasarkan pada diagram system control robotik yang
dijelaskan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Diagram Sistem Kontrol Robotik
Pada Gambar 2.1 diatas, Jadi kinematika dalam robot adalah suatu bentuk
pernyataan yang berisi tentang deskripsi matematik geomatri suatu struktur robot.
dari persamaan kinetika dapat diperoleh hubungan antara konsep geometri ruang
sendi pada robot dengan konsep koordinat yang biasa dipakai untuk menentukan
kedudukan dari suatu objek. dengan kinetika programmer dapat menentukan
konfigurasi referensi input yang harus di umpankan ke setiap actuator agar robot
dapat melakukan gerakan dimultan (seluruh sendi) untuk mencapi posisi yang
akan di kehendaki.
2.2.
Mikrokontroller AVR
Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard's Risc prosesor) standar memiliki 8
bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit, dan sebagian besar
instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC
(Reduced Instruction Set Computing) dimana set instruksinya dikurangi dari segi
ukurannya
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
dan kompleksitas mode pengalamatannya, sedangkan seri MCS-51 berteknologi
CISC (Complex Instruction Set Computing). Konsep arsitektur AVR sendiri
awalnya dibuat oleh 2 orang mahasiswa di Norwegia dan AVR dapat
dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu ATtiny, keluarga ATSOSxx, keluarga
ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas
adalah memori, peripheral, dan fungsinya.
2.2.1.
Memor i Progr am
Memori program adalah memori dimana program mikrokontroler
disimpan. Tidak hanya program, tapi juga konstanta-konstanta program. Untuk
mengakses memori program AVR digunakan instruksi LPM (Load Program
Memory). Instruksi LPM berfungsi membaca satu byte data pada memori program
dengan alamat yang ditunjuk oleh Register Z dan meng-copy-nya ke suatu register
(R0-R31). Perlu diketahui bahwa tidak semua tipe mikrokontroler AVR
mendukung instruksi LPM, salah satu contohnya adalah AT90S1200. Memori
program AVR diatur dalam satuan word (16-bit), sementara Register Z menunjuk
alamat memori program dalam satuan byte. 1 word kan tersusun dari 2 byte yakni
high-byte (8-bit MSB) dan low-byte (8-bit LSB). Digunakan bit terendah (Least
Significant Bit) dari Register Z (ZLSB). Jika ZLSB=0, maka instruksi LPM akan
membaca byte bawah pada alamat memori program yang ditunjuk oleh Register Z.
Sebaliknya, jika ZLSB=1, maka instruksi LPM akan membaca byte atas.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
2.2.2.
EEPROM
Beberapa mikrokontroler AVR telah memiliki EEPROM (Electrically
Erasable Programmable Read Only Memory) internal sebagai tempat penyimpanan
data semi-permanen. Jadi seperti halnya flash memory, EEPROM tetap dapat
menyimpan data meskipun catu daya dimatikan, dengan kata lain data tidak akan
hilang walaupun catu daya dimatikan. EEPROM internal ini tidak dipetakan
bersama dengan register utama, register I/O dan SRAM. EEPROM hanya dapat
diakses melalui register spesial dan operasi read/write sehingga waktu aksesnya
lebih lamban dari pada mengakses register ataupun SRAM. Mikrokontroler
Atmega16 memiliki alamat memory EEPROM internal sebesar 512 bit dengan
lebar data memory 8 bit. Sehingga mampu menampung data sebesar 512 byte.
Untuk melakukan intruksi write/read ke memory EEPROM dilakukan melalui
beberapa register yaitu register EEARH, EEARL, EEDR dan EECR.
2.3.
Mikrokontroler ATMega16
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih
(chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah
terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory),
beberapa bandar masukan maupun keluaran, dan beberapa peripheral seperti
pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analog
converter) dan serial komunikasi.Salah satu mikrokontroler yang banyak di
gunakan saat ini yaitu,mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
(Reduce Instuction SetCompute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara
umum mikrokontrolerAVR dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yait
u keluarga AT90Sxx,ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan m
asing-masing
kelas
adalah memori, peripheral, dan fiturnya
Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler
ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit
(ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu
beserta komponen kendali lainnya. Berbeda
dengan mikroprosesor
mikrokontroler menyediakan memori dalam
serpih
yang
sama
dengan
prosesornya (in chip).
2.3.1.
Konfigurasi Pin ATMega16
Konfigurasi pena (pin) mikrokontroler Atmega16 dengan kemasan 40-
pena dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar tersebut dapat terlihat
ATMega16 memiliki 8 pena untuk masing-masing bandar A (Port A), bandar B
(Port B), bandar C (Port C), dan bandar D (Port D).fungsi dari masing-masing pin
ATMEGA16 sebagai berikut :
1) Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya
2) Gnd merupakan pin ground
3) Port A (PA0 s/d PA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan
ADC
4) Port B (PB0 s/d PB7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi
khusus
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Gambar 2.2 Pena-Pena Atmega16
2.3.2.
Asitektur ATMega16
Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan
memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga
pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent).
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1) Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frek.16Mhz
2) Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512Byte,SRAM 1Kb
3) Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar D.
4) CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5) User interupsi internal dan eksternal
6) Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial
7) Fitur Peripheral
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
Gambar 2.3 Blok Diagram ATMega16
2.3.3.
Deskr ipsi Mikrokontroler ATmega16
·
VCC (Power Supply) dan GND(Ground)
·
Bandar A (PA7..PA0)
Bandar A berfungsi sebagai input analog pada konverter A/D. Bandar A
juga sebagai suatu bandar I/O 8-bit dua arah, jika A/D konverter tidak digunakan.
Pena - pena Bandar dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
untuk masing-masing bit). Bandar A output buffer mempunyai karakteristik
gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika
pena PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah,
pena–pena akan memungkinkan arus sumber jika resistor
internal pull-up
diaktifkan. Pena Bandar A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi
aktif, sekalipun waktu habis.
·
Bandar B (PB7..PB0)
Bandar B adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar B output buffer mempunyai
karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan
sumber. Sebagai input, pena Bandar B yang secara eksternal ditarik rendah akan
arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Bandar B adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
·
Bandar C (PC7..PC0)
Bandar C adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar C output buffer mempunyai
karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan
sumber. Sebagai input, pena bandar C yang secara eksternal ditarik rendah akan
arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena bandar C adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
·
Bandar D (PD7..PD0)
Bandar D adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar D output buffer mempunyai
karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
sumber. Sebagai input, pena bandar D yang secara eksternal ditarik rendah akan
arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Bandar D adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
· RESET (Reset input)
· XTAL1 (Input Oscillator)
· XTAL2 (Output Oscillator)
·AVCC adalah pena penyedia tegangan untuk bandar A dan Konverter A/D.
· AREF adalah pena referensi analog untuk konverter A/D.
2.3.4.
Peta Memori ATMega16
Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data
dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM untuk
Menyimpan data. ATMega16 memiliki
16K
byte
On-chip
System
Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Instruksi ATMega16
semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x
16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan
aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.4. Bootloader adalah program kecil yang
bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program
aplikasi ke dalam memori prosesor.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
Gambar 2.4 Peta Memori ATMega16
2.3.4.1. Memor i Data (SRAM)
Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register
umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose
register menempati alamat data terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan
memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari $20 hingga $5F. Memori
I/O merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap
berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi
I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F
digunakan untuk SRAM internal.
2.3.4.2. Memori Data EEPROM
ATMega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit, data dapat
ditulis/dibaca dari memori ini, ketika catu daya dimatikan, data terakhir yan
ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada memori ini, atau dengan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile.
2.3.5.
Analog To Digital Conver ter
AVR ATMega16 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan
8saluran ADC internal dengan resolusi 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapa
t ikonfigurasi, baik single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC
ATMega16 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi,
dan kemampuan filter derau (noise) yang amat fleksibel sehingga dapat dengan
mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri. ADC pada ATMega16
memiliki fitur-fitur antara lain :
· Resolusi mencapai 10-bit
· Akurasi mencapai ± 2 LSB
· aktu konversi 13-260µs
· 8 saluran ADC dapat digunakan secara bergantian
· Jangkauan tegangan input ADC bernilai dari 0 hingga VCC
· Disediakan 2,56V tegangan referensi internal ADC
· Mode konversi kontinyu atau mode konversi tunggal
· Interupsi ADC complete
· Sleep Mode Noise canceler
Proses inisialisasi
ADC meliputi proses penentuan
clock,
tegangan
referensi, formal data keluaran, dan modus pembacaan. Register-register yan
g perlu diatur adalah sebagai berikut:
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
ADC Control and Status Register A – ADCSRA
Gambar 2.5 ADC Control and Status Register A – ADCSRA
ADEN
: 1 = adc enable, 0 = adc disable
ADCS
: 1 = mulai konversi, 0 = konversi belum terjadi
ADATE
: 1 = auto trigger diaktifkan, trigger berasal dari sinyal yang dipilih
(set pada trigger SFIOR bit ADTS). ADC akan start konversi pada
edge positif sinyal trigger.
ADIF
: diset ke 1, jika konversi ADC selesai dan data register ter-update.
Namun ADC Conversion Complete Interrupt dieksekusi jika bit
ADIE dan bit-I dalam register SREG diset.
ADIE
: diset 1, jika bit-I dalam register SREG di-set.
ADPS[0..2] : Bit pengatur clock ADC, faktor pembagi 0 … 7 = 2, 4, 8, 16, 32,
64, 128.
Tabel 2.1 Konfigurasi Clock ADC
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
ADC Multiplexer-ADMUX
Gambar 2.6 ADC Multiplexer
REFS 0, 1
: Pemilihan tegangan referensi ADC
00
: Vref = Aref
01
: vref = AVCC dengan eksternal capasitor pada AREF
10
: vref = internal 2.56 volt dengan eksternal kapasitor pada AREF
ADLAR : Untuk setting format data hasil konversi ADC, default = 0
·
Special Function IO Register-SFIOR
SFIOR merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC,
apakah dari picu eksternal atau dari picu internal, susunannya seperti yang terlihat
pada Gambar 2.7 berikut :
Gambar 2.7 Register SFIOR
ADTS[0...2] : Pemilihan trigger (pengatur picu) untuk konversi ADC, bit-bit ini
akan berfungsi jika bit ADATE pada register ADCSRA bernilai 1. Konfigurasi bit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
ADTS[0...2] dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Pemilihan Sumber Picu ADC
ADHSM
: 1. ADC high speed mode enabled. Untuk operasi ADC,
bit
ACME, PUD, PSR2 dan PSR10 tidak diaktifkan.
2.4.
PCB
PCB adalah singkatan dari Printed Circuit Board, sebuah papan yang
digunakan untuk mendukung semua komponen-komponen elektronika yang
berada diatasnya, papan PCB juga memiliki jalur-jalur konduktor yang terbuat
dari tembaga dan berfungsi untuk menghubungkan antara satu komponen dengan
komponen lainnya. adalah Bahan yang digunakan untuk membuat PCB adalah
sejenis fiber sebagai media isolasinya yang dilapisi cat berwarna hijau, sedangkan
untuk jalur konduktor menggunakan tembaga. Ada beberapa macam jenis PCB
menurut kegunaannya yaitu PCB 1 side (biasa digunakan pada rangkaian
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
21
elektronika seperti radio, TV, dll) PCB double side (maksudnya kedua sisi PCB
digunakan untuk menghubungkan komponen) dan PCB multi side ( bagian PCB
luar maupun dalam digunakan sebagai media penghantar, misalnya pada
rangkaian-rangkaian PC).
Gambar 2.8 PCB
Papan PCB dapat digolongkan atas beberapa jenis berdasarkan:
* susunan lapis
o lapis tunggal
o lapis ganda
o multi lapis (4, 6, 8 lapis)
* bentuk
o keras
o lunak (fleksibel)
o gabungan keras dan lunak
* spesifikasi
o konvensional
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
22
o penghubung kepadatan tinggi (High Density Interconnect)
2.5.
Photodioda
Sifat dari photodioda adalah jika semakin banyak cahaya yang diterima,
maka nilai resistensi diodanya semakin kecil. Dengan melakukan sedikit
modifikasi, maka besaran resistensi tersebut dapat diubah menjadi tegangan.
Sehingga jika sensor berada diatas garis hitam, maka tegangan keluaran sensor
akan kecil, demikian pula sebaliknya.
2.6.
Optocoupler
Optocoupler merupakan piranti elektronika yang berfungsi sebagai pemisah
antara rangkaian power dengan rangkaian control. Optocoupler juga merupakan
salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya.
Opto berarti optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa
optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya
optic opto-coupler termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu
transmitter dan receiver. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar
dibawah ini:
Gambar 2.9 Optocoupler
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
23
2.7.
Kapasitor
Kapasitor ialah komponen elektronik yang mempunyai kemampuan
menyimpan electron - electron selama waktu yang tidak tertentu. Kapasitor
berbeda dengan akumulator dalam menyimpan muatan listrik terutama tidak
terjadi perubahan kimia pada bahan kapasitor, besarnya kapasitensi dari sebuah
kapasitor dinyatakan dalam farad. Pengertian lain kapasitor adalah komponen
elektronik yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik. Struktur sebuah
kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan
dielektrik. Bahan - bahan dielektrik yang umum dikenal miaslnya udara vakum,
keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik,
maka muatan - muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki ( elektroda )
metalnya dan pada saat yang sama muatan - muatan negatif terkumpul pada ujung
metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup
negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif,
karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini
"tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung- ujung kakinya.
2.8.
DC Motor
DC Motor merupakan pengontrol motor DC yang menggunakan 12C-bus
sebagai jalur penyampaian data sehingga dapat lebih menghemat dan
mempermudah pengkabelan. DC motor ini dilengkapi dengan prosedur input
sehingga dapat mengetahui kecepatan motor pada saat tertentu, juga dilengkapi
dengan prosedur brake yang dapat menghentikan motor secara cepat. Selain itu
DC motor dapat digunakan secara paralel. Contoh aplikasi DC motor adalah untul
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
24
robot dan simber gerak lainnya. Untuk menggerakkan dua buah motor DC,
digunakan IC H-Bridge Motor Driver L298, yang mampu memberikan arus
maksimum sebesar 1A ke tiap motor. Input L298 ada 6 jalur, terdiri dari input data
arah pergerakan motor dan input untuk PWM inilah akan diberikan lebar pulsa
yang bervariasi dari mikrokontroler.
2.9.
Rotar y Encoder
Rotary encoder adalah divais 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 umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive.
Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki
lubang-lubang padabagian 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-transistor ini dapat mendeteksi cahaya
dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor,
atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, 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 gelombang persegi. Gambar menunjukkan bagan
skematik sederhana dari rotary encoder. Semakin banyak deretan pulsa yang
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
dihasilkan pada satu putaran menentukan akurasi rotary encoder tersebut,
akibatnya semakin banyak jumlah lubang yang dapat dibuat pada piringan
menentukan akurasi rotary encoder tersebut. Rangkaian penghasil pulsa yang
digunakan umumnya memiliki output yang berubah dari +5V menjadi 0.5V ketika
cahaya diblok oleh piringan dan ketika diteruskan ke photo-transistor. Karena
divais ini umumnya bekerja dekat dengan motor DC maka banyak noise yang
timbul sehingga biasanya output akan dimasukkan ke low-pass filter dahulu.
Apabila low-pass filter digunakan, frekuensi cut-off yang dipakai umumnya
ditentukan oleh jumlah slot yang ada pada piringan dan seberapa cepat piringan
tersebut berputar, dinyatakan dengan:
2.9.1.
Absolute Rotar y Encoder
Absolute encoder menggunakan piringan dan sinyal optik yang diatur
sedemikian sehingga dapat menghasilkan kode digital untuk menyatakan sejumlah
posisi tertentu dari poros yang dihubungkan padanya. Piringan yang digunakan
untuk absolut encoder tersusun dari segmen-segmen cincin konsentris yang
dimulai dari bagian tengah piringan ke arah tepi luar piringan yang jumlah
segmennya selalu dua kali jumlah segmen cincin sebelumnya. Cincin pertama di
bagian paling dalam memiliki satu segmen transparan dan satu segmen gelap,
cincin kedua memiliki dua segmen transparan dan dua segmen gelap, dan
seterusnya hingga cincin terluar. Sebagai contoh apabila absolut encoder memiliki
16 cincin konsentris maka cincin terluarnya akan memiliki 32767 segmen.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
Karena setiap cincin pada piringan absolute encoder memiliki jumlah
segmen kelipatan dua dari cincin sebelumnya, maka susunan ini akan membentuk
suatu sistem biner. Untuk menghasilkan sistem biner pada susunan cincin maka
diperlukan pasangan LED dan photo-transistor sebanyak jumlah cincin yang ada
pada absolut encoder tersebut.
Gambar 2.10 Absolute Rotary Encoder
Sistem biner yang untuk menginterpretasi posisi yang diberikan oleh
absolute encoder dapat menggunakan kode gray atau kode biner biasa, tergantung
dari pola cincin yang digunakan. Untuk lebih jelas, kita lihat contoh absolut
encoder yang hanya tersusun dari 4 buah cincin untuk membentuk kode 4 bit.
Apabila encoder ini dihubungkan pada poros, maka photo-transistor akan
mengeluarkan sinyal persegi sesuai dengan susunan cincin yang digunakan.
contoh perbedaan diagram keluaran untuk absolute encoder tipe gray code dan
tipe binary code. Dengan absolute encoder 4-bit ini maka kita akan mendapatkan
16 informasi posisi yang berbeda yang masing-masing dinyatakan dengan kode
biner atau kode gray tertentu. Tabel 1 menyatakan posisi dan output biner yang
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
27
bersesuaian untuk absolut encoder 4-bit. Dengan membaca output biner yang
dihasilkan maka posisi dari poros yang kita ukur dapat kita ketahui untuk
diteruskan ke rangkaian pengendali. Semakin banyak bit yang kita pakai maka
posisi yang dapat kita peroleh akan semakin banyak.
2.9.2.
Incremental Rotary Encoder
Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua
sensor yang disebut channel A dan B . Ketika poros berputar, deretan pulsa akan
muncul di masing-masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan
kecepatan putar sedangkan hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan
arah putaran. Dengan menghitung jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi
piringan maka putaran dapat diukur. Untuk mengetahui arah putaran, dengan
mengetahui channel mana yang leading terhadap channel satunya dapat kita
tentukan arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan selalu
berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output
channel ketiga, disebut INDEX, yang menghasilkan satu pulsa per putaran
berguna untuk menghitung jumlah putaran yang terjadi.
Gambar 2.11 Susunan Piringan Untuk Incremental Encoder
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Resolusi keluaran dari sinyal quadrature A dan B dapat dibuat beberapa
macam, yaitu 1X, 2X dan 4X. Resolusi 1X hanya memberikan pulsa tunggal
untuk setiap siklus salah satu sinya A atau B, sedangkan resolusi 4X memberikan
pulsa setiap transisi pada kedua sinyal A dan B menjadi empat kali resolusi 1X.
Arah putaran dapat ditentukan melalui level salah satu sinyal selama transisi
terhadap sinyal yang kedua. Pada contoh resolusi 1X, A = arah bawah dengan B =
1 menunjukkan arah putaran searah jarum jam, sebaliknya B = arah bawah dengan
A = 1 menunjukkan arah berlawanan jarum jam.
2.10.
CodeVisionAVR
CodeVisionAVR adalah salah satu Software yang digunakan untuk
memprogram AVR. CodeVisionAVR sangat mudah untuk digunakan, tinggal
download kedalam IC yang akan diberi program. Kenapa sangat mudah
digunakan karena CodeVision AVR ini sendiri sudah memiliki User Interface
yang lumayan bagus sehingga memudahkan penggunanya, selain itu sendiri
CodeVision AVR juga mempunyai banyak sekali fitur-fitur yang memang
dikhususkan untuk pemrograman AVR. Kelemahannya adalah CodeVision AVR
ini masih mengguanakan Low Level Language yang berbasis bahasa C.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
PERANCANGAN DAN ANALISIS SISTEM
3.1.
Analisis Sistem
Dalam pembuatan robot ini penulis memperhatikan beberapa aspek yang
dibutuhkan, yaitu :
a) Robot ini dirancang berjalan dengan menggunakan sensor rotary encoder
dan photodiode sebagai pengarah laju jalan agar tidak keluar lintasan.
b) Robot ini dirancang dengan menggunakan Mikrokontroler ATMega16
sebagai otak atau pengendali utama pada robot.
c) Robot ini menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman.
d) Robot ini dirancang untuk dapat berjalan secara otomatis pada rute yang
sudah disediakan dengan kemampuan program yang telah diinputkan di
dalam robot tersebut.
e) Robot ini dirancang untuk mengantar makanan ke tempat yang sudah
ditentukan dengan menggunakan piringan rotary encoder. Jika sudah
sampai tujuan dan barang sudah diambil, maka secara otomatis robot akan
kembali secara otomatis ke tempat semula atau start dengan melalui rute yang
ada.
f)
Robot ini dirancang untuk membaca halangan pada saat dalam perjalanan
dan akan berhenti apa bila benar terdapat halangan hingga halangan
masih ada.
29
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
3.2.
Per ancangan Per angkat Keras
Pada perancangan perangkat keras ini terdiri dari sebuah PC, Usb
downloader, Optocoupler , rotary encoder serta driver motor.
3.2.1.
Diagram Blok System
Bab ini membahas tentang perancangan mengenai komponen-komponen
yang digunakan pada Robot pengantar makanan dengan penentuan posisi meja
menggunakan rotary encoder.
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN
ROTARY ENCODER
TUGAS AKHIR
Oleh :
RURY ASPRIANTO
0834010167
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT PENGANTAR MAKANAN
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN LINE
TRACER
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan
Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Program Studi Teknik Informatika
Oleh :
TRI RAHMAWANTO
0834010187
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
ROBOT PENGANTAR MAKANAN
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN
ROTARY ENCODER
Disusun oleh :
RURY ASPRIANTO
0834010167
Telah disetujui mengikuti Ujian Negara Lisan
Per iode VI Tahun Akademik 2011/2012
Pembimbing I
Pembimbing II
Basuki Rahmat, S.Si, MT.
NPT. 3 6907 06 0209 1
Syurfah Ayu Ithriah, S.Kom.
NPT. 3 8501 10 0294 1
Mengetahui,
Ketua Program Studi Teknik Infor matika
Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur
Dr . Ir . Ni Ketut Sar i, MT.
NIP. 19650731 199203 2 001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS AKHIR
ROBOT PENGANTAR MAKANAN
DENGAN PENENTUAN POSISI MEJ A MENGGUNAKAN
ROTARY ENCODER
Disusun Oleh :
RURY ASPRIANTO
0834010167
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Pr ogram Studi Teknik Infor matika Fakultas Teknologi Industr i
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur
Pada Tanggal 15 J uni 2012
Pembimbing :
1.
Tim Penguji :
1.
Basuki Rahmat, S.Si,MT.
NPT. 3 7006 06 0210 1
Ir. R. Purnomo Edi Sasongko, MP.
NIP. 19640714 198803 1 001
2.
2.
Syur fah Ayu Ithr iah, S.Kom.
NPT. 3 8501 10 0294 1
Ir. Ketut Sumada.MS.
NIP. 19620118 198803 1 001
3.
Rinci Kembang Hapsar i, S.Si,M.Kom.
NPT. 37712 08 01681
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur
Ir . Sutiyono, MT.
NIP. 19600713 198703 1 001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap ke hadirat Allah SWT
atas segala limpahan Kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu,
tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki penyusun, akhirnya penyusun
dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “ Robot Pengantar Makanan
Dengan Penentuan Posisi Meja Menggunakan Rotary Encoder” tepat waktu.
Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik
Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui Skripsi ini penyusun merasa mendapatkan kesempatan emas
untuk memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku
perkuliahan, terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak.
Namun, penyusun menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca
untuk pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, Juni 2012
(Penyusun)
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ini saya persembahkan sebagai perwujudan rasa syukur atas
terselesaikannya Laporan Skripsi. Ucapan terima kasih ini saya tujukan kepada :
1. Allah SWT., karena berkat Rahmat dan berkahNya kami dapat menyusun dan
menyelesaikan Laporan Skripsi ini hingga selesai.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP selaku Rektor Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN
“Veteran” Jawa Timur.
4. Ibu Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika UPN
“Veteran” Jawa Timur yang telah dengan sabar membimbing dengan segala
kerendahan hati dan selalu memberikan kemudahan dan kesempatan bagi saya
untuk berkreasi.
5. Bapak Firza Prima Aditiawan, S.Kom., Selaku PIA Tugas Akhir Teknik
Informatika UPN “Veteran” Jawa Timur.
6.
Bapak Basuki Rahmat Ssi, MT, selaku dosen pembimbing utama pada Proyek
Skripsi ini di UPN “Veteran” Jawa Timur yang telah banyak memberikan
petunjuk, masukan, bimbingan, dorongan serta kritik yang bermanfaat sejak
awal hingga terselesainya Skripsi ini.
7. Ibu syurfah Ayu Ithriah, S.Kom, selaku dosen pembimbing Pendamping
(Pembimbing II) yang telah memberikan banyak kritik dan saran yang
bermanfaat dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Keluarga tercinta, terutama Bapak Ibuku tersayang, terima kasih atas semua
doa, dukungan serta harapan-harapanya pada saat penulis menyelesaikan
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
iv
Skripsi dan laporan ini. Yang penulis minta hanya doa restunya, sehingga
penulis bisa membuat sesuatu yang lebih baik dari laporan ini.
9. Terimakasih buat teman
seperjuangan sekaligus partner yang baik, Tri
Rahmawanto dan Syamsul Arif, yang telah berjuang bersama sampai akhir.
Serta teman-temanku Mimin, Syem, Jalal, Qiqi, Jul, dan
teman-teman
D'Force yang telah memberi semangat.
10. Kawan-kawan yang telah membantu dalam penyelesaian Laporan Skripsi ini.
Yang telah memberikan dorongan dan doa, yang tak bisa penulis sebutkan
satu persatu. Terima Kasih yang tak terhingga untuk kalian semua. Semoga
Allah SWT yang membalas semua kebaikan dan bantuan tersebut
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT PENGANTAR MAKANAN DENGAN PENENTUAN
MENGGUNAKAN ROTARY ENCODER
DOSEN PEMBIMBING I
: BASUKI RAHMAT , Ssi. M.T.
DOSEN PEMBIMBING II : SYURFA AYU ITHRIAH, S.Kom.
PENYUSUN
: RURY ASPRIANTO
POSISI
MEJA
ABSTRAK
Seiring perkembangan teknologi pekerjaan manusia saat ini mulai dapat
digantikan oleh robot. Akan tetapi Robot diciptakan bukannya untuk
menggantikan manusia sepenuhnya karena walau bagaimanapun ada pekerjaanpekerjaan tertentu yang tak dapat digantikan dan diselesaikan oleh robot tanpa
bantuan manusia dan begitu pula sebaliknya. Robot diciptakan untuk
memudahkan manusia dalam menyelesaikan masalah, contohnya dalam
mengantarkan makanan,karna keterbasan seorang pelayan dalam membawa
makanan, untuk itu diciptakanlah Robot Pengantar makanan untuk membantu
manusia dalam pekerjaan ini. Pada tugas akhir ini penulis mengambil contoh
seorang pelayan di sebuah restoran untuk disimulasikan. Robot disini berfungsi
sebagai pengantar makanan dan kemudian kembali ke tempat awal. Proses
mengantar makanan dengan cara menghitung putaran roda yang di butuh kan
untuk menuju meja yang di tuju. Proses pembacaan pulsa yang di dapat di
hasilkan dari piringan rotary encoder dan sensor optocoupler.
Kata Kunci:Robot Beroda, Sensor,Rotary Encoder
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ..................................................................................................
i
KATA PENGANTAR .................................................................................. ii
UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................ iii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ............................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .....................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................
2
1.4 Tujuan .........................................................................................
2
1.5 Manfaat ......................................................................................
3
1.6 Metodologi Penulisan .................................................................
3
1.7 Sistematika Penelitian..................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
6
2.1 Robot .........................................................................................
6
2.1.1 Sejarah Dan Pengertian Robot ...........................................
6
2.1.2 Teori Kinematika Robot ....................................................
7
2.1.2.1 Konsep Kinematika............................................. .....
8
2.2 Mikrokontroler AVR ..................................................................
8
2.2.1 Memori Program ...............................................................
9
2.2.2 EEPROM .......................................................................... 10
2.3 Mikrokontroler ATmega16 ......................................................... 10
2.3.1 Konfigurasi Pin ATmega16 ................................................. 11
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
v
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
vi
2.3.2 Arsitektur ATmega16 .......................................................... 12
2.3.3 Deskripsi Mikrokonroler ATmega16 ................................ 13
2.3.4 Peta Memori ATmega16 .................................................... 15
2.3.4.1 Memori Data (SRAM)............................................ .. 16
2.3.4.2 Memori Data EEPROM........................................ ... 16
2.3.5 Analog To Digital Converter ............................................. 17
2.4 PCB........................................................................................... 20
2.5 Photodioda ................................................................................ 22
2.6 Optocoupler ............................................................................... 22
2.7 Kapasitor ................................................................................... 23
2.8 DC Motor .................................................................................. 23
2.9 Rotary Encoder.......................................................................... 24
2.9.1 Absolute Rotary Encoder ................................................. 25
2.9.2 Incremental Rotary Encoder ............................................. 27
2.10 CdeVision AVR....................................................................... 28
BAB III PERANCANGAN DAN ANALISI SISTEM .................................. 29
3.1 Analisis Sistem ......................................................................... 29
3.2 Perancangan Perangkat Keras ................................................... 30
3.2.1 Diagram Blok Sistem ....................................................... 30
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega16 ............................ 31
3.2.3 Driver Motor DC ............................................................. 34
3.2.4 Motor DC ........................................................................ 36
3.2.5 Rangkaian Optocoupler .................................................... 36
3.2.6 Rangkaian Rotary Encoder .............................................. 38
3.2.7 Rangka Dan Body ............................................................ 39
3.3 Perancangan Perangkat Lunak .................................................. 41
3.3.1 Perancangan Perangkat Lunak Untuk PC ......................... 41
3.3.2 Diagram Alir Program...................................................... 42
3.4 Perancangan Market Lapangan ................................................. 45
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
vii
BAB IV IMPLEMENTASI ........................................................................... 47
4.1 Kebutuhan Sistem ...................................................................... 47
4.1.1 Perangkat Sistem............................................................... 47
4.2 Prosedur Pembuatan Program ................................................... 48
4.3 Implementasi Coding ................................................................. 55
BAB V UJI COBA DAN EVALUASI .......................................................... 63
5.1 Analisa Pengujian Hardware .................................................... 63
5.2 Pengujian Alat ......................................................................... 63
5.2.1 Pengujian Sensor Optocoupler ........................................ 63
5.2.2 Pengujian Driver Motor .................................................. 64
5.2.3 Pengujian Limit Switch ................................................... 65
5.2.4 Pengujian Sensor Line Tracer .......................................... 65
5.2.5 Pengujian Kapasitas Berat ............................................... 66
5.3 Pengujian Robot Pengantar Makanan ........................................ 67
BAB VI PENUTUP ..................................................................................... 72
6.1 Kesimpulan ............................................................................ 72
6.2 Saran ...................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Seiring dengan berkembangnya teknologi mikrokontroller yang sangat
pesat yang pada akhirnya mengantarkan kita pada suatu era teknologi robotika,
telah membuat kualitas kehidupan manusia semakin tinggi. Berbagai robot
canggih, sistem keamanan rumah, telekomunikasi, dan sistem komputer banyak
menggunakan mikrokontroller sebagai unit pengontrol utama. Tentunya hal ini
dimaksudkan untuk lebih mempermudah manusia untuk melakukan pekerjaan
atau activitasnya sehari-hari.
Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu meningkatkan
kualitas maupun kuantitas produksi berbagai pabrik. Teknologi robotika juga telah
menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi manusia. Salah satu jenis robot yang
paling banyak diminati adalah jenis mobil robot. Mobil robot yang dibuat
menggunakan mikrokontroler . Selain dapat berjalan ke obyek yang di tuju dan
juga diciptakan untuk bisa mendeteksi halangan didepannya. Menggunakan lampu
LED sebagai pemancar sinar dan photodioda sebagai penerimaan sinar yang mana
sensor inilah yang sebagai tarnsmiter serta reciver dan sensor inframerah sebagai
pendeteksi halangan, sehingga jika terdapat suatu halangan didepan robot, robot
akan berhenti sejenak dan jika halangannya sudah lewat robot akan jalan kembali.
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
1.2.
Per umusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan di atas, maka robot
pengantar makanan dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
a.
Bagaimana merangkai robot pengantar makanan dengan mikrokontroler
ATmega16.
b.
Bagaimana robot pengantar makanan dapat berjalan menuju meja dan jalur
yang sudah ditentukan untuk mengantar makanan yang dibawa dengan
menggunakan Rotary Encoder.
1.3.
Batasan Masalah
Agar nantinya di dalam pembahasan Laporan Akhir ini tidak keluar dari
pokok permasalahan, maka ruang lingkup permasalahannya akan dibatasi pada:
a. Robot pengantar makanan yang dibuat hanya akan berjalan di area yang telah
dibuat oleh penulis.
b. Letak posisi meja sudah ditentukan oleh penulis.
c. Bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah bahasa C.
d. Robot hanya mengantarkan makanan.
e. Kapasitas beban yang di bawa maksimum 3kg.
1.4.
Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah :
a. Merancang robot yang bisa bergerak dengan fungsi mengantar makanan sesuai
lintasan yang sudah ditentukan.
b. Mempelajari dan mengendalikan mikrokontrolaer .
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
c. Mengimplementasikan robot dalam bentuk prototype.
1.5.
Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diambil dari pembuatan robot pengantar
makanan menggunakan Rotary Encoder dengan menggunakan ATmega16 .
a. Mengetahui membuat robot pengantar makanan yang menggunakan Rotary
Encoder.
b. Mengetahui cara kerja mikrokontroler pada pembuatan robot pengantar
makanan dengan jarak posisi meja yang telah ditentukan.
1.6.
Metodologi Penelitian
Metodologi yang akan digunakan dalam perancangan robot pengantar
makanan ini terdiri dari langkah - langkah sebagai berikut :
a. Perancangan rangkaian sensor yang di pakai pada pembuatan robot pengantar
makanan.
b. Perancangan perangkat lunak menggunakan bahasa C.
c. Menguji dan mengambil data dari hasil perancangan. Pengujian untuk kerja
robot dilakukan di arena yang telah ditentukan oleh penulis.
d. Menganalisa hasil dan membuat kesimpulan.
1.7.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang dibuat dalam Tugas Akhir ini disusun dalam
beberapa bab, yang dijelaskan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah,
batasan masalah, tujuan masalah, metodologi penelitian dan
sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan tentang teori - teori serta penjelasanpenjelasan yang dibutuhkan dalam pembuatan robot pengantar
makanan menggunakan Rotary Encoder dan pendeteksi rintangan
dengan menggunakan ATmega16.
BAB III
PERANCANGAN
Bab ini berisi tentang analisa dan perancangan sistem dalam
pembuatan Tugas Akhir Robot Pengantar Makanan dengan
Penentuan Posisi
Meja Menggunakan Rotary Encoder
pada
ATmega16.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi penjelasan hasil Tugas Akhir serta pembahasannya
tentang robot pengantar makanan dengan ATmega16.
BAB V
UJI COBA DAN EVALUASI
Bab ini berisi pengujian program Tugas Akhir.
BAB VI
PENUTUP
Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran untuk pengembangan
robot lebih lanjut dalam upaya memperbaiki kelemahan pada robot
pengantar makanan yang telah dibuat guna untuk mendapatkan
hasil robot yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
LAMPIRAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1.
Robot
Robot Mobil atau Mobile Robot adalah konstruksi robot yang ciri
khasnya adalah mempunyai aktuator berupa roda untuk menggerakkan
keseluruhan badan robot tersebut, sehingga robot tersebut dapat melakukan
perpindahan posisi dari satu titik ke titik yang lain. Robot mobil ini sangat disukai
bagi orang yang mulai mempelajari robot. Hal ini karena membuat robot mobil
tidak memerlukan kerja fisik yang berat. Untuk dapat membuat sebuah robot
mobile minimal diperlukan pengetahuan tentang mikrokontroler dan sensor-sensor
elektronik. Base robot mobil dapat dengan mudah dibuat dengan menggunakan
plywood /triplek, akrilik sampai menggunakan logam ( aluminium ). Robot mobil
dapat dibuat sebagai pengikut garis ( Line Follower ) atau pengikut dinding ( Wall
Follower ) ataupun pengikut cahaya.
2.1.1.
Sejarah Dan Pengertian robot
Kata robot pertama kali diperkenalakan oleh seorang penulis dari Czech
yang bernama Karel pada tahun 1921. Kata Robot berasal dari kata ‘robota’ yang
berarti: pekerja sendiri. Sejarah robot bermula ketika sistem otomatis dibuat oleh
Jacques de Vaucanson pada tahun 1938, yang membuat bebek mekanik yang
dapat memakan dan mencincang biiji bijian, membuka dan menutup sayapnya.
Kemudian tahun 1796, Hisashine Tanaga di Jepang berhasil membuat mainan
6
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
mekanik yang dapat mnghidangkan the dan menulis huruf kanji. Lalu 1926,
Nikola Tesla mendemintrasikan perahu bot yang dapat dikontrol dengan radio.
Tahun 1928, Makoto Nishimura membuat robot pertama di Jepang.
Sejalan
dengan
perkembangan
teknologi
Elektronika,
maka
perkembangan robot ini melaju pesat, seprti tahun 1948, William Grey Walter
membuat robot elektronik otomatis pertama dimana robot ini dapat merespon
cahaya dan dapat melakukan kontak dengan objek dari luar. Pada tahun 1954, saat
dimulainya zaman digital, sebuah robot digital yang dapat deprogram ditemukan
oleh George Devol. Pada abad modern ini sudah bermacam-macam robot yang
dicipta dan digunakan seperti dalam industri, rumah sakit, transportasi, pendidikan
dan kehidupan sehari-hari. Seperti robot yang digunakan untuk mengecat mobil,
robot yang digunakan untuk merakit komponen elektronik dan juga humanoid
robot yaiitu robot yang memiliki muka, yang mampu berjalan dan bertindak
seperti manusia.
2.1.2.
Teori Kinematika Robot
Terdapat dua metode analisa untuk menganalisa pergerakan robot, yaitu
analisa kinematika dan analisa dinamik. Pada bab ini penulisan hanya akan
membahas mengenai analisa kinematika. Analisa kinematika adalah analisa yang
berkaitan dengan pergerakan robot tanpa memandang efek kinersia/kelembaman
yang terjadi ketika robot bergerak.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
2.1.2.1. Konsep Kinematika
Konsep kinematika didasarkan pada diagram system control robotik yang
dijelaskan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Diagram Sistem Kontrol Robotik
Pada Gambar 2.1 diatas, Jadi kinematika dalam robot adalah suatu bentuk
pernyataan yang berisi tentang deskripsi matematik geomatri suatu struktur robot.
dari persamaan kinetika dapat diperoleh hubungan antara konsep geometri ruang
sendi pada robot dengan konsep koordinat yang biasa dipakai untuk menentukan
kedudukan dari suatu objek. dengan kinetika programmer dapat menentukan
konfigurasi referensi input yang harus di umpankan ke setiap actuator agar robot
dapat melakukan gerakan dimultan (seluruh sendi) untuk mencapi posisi yang
akan di kehendaki.
2.2.
Mikrokontroller AVR
Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard's Risc prosesor) standar memiliki 8
bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit, dan sebagian besar
instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC
(Reduced Instruction Set Computing) dimana set instruksinya dikurangi dari segi
ukurannya
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
dan kompleksitas mode pengalamatannya, sedangkan seri MCS-51 berteknologi
CISC (Complex Instruction Set Computing). Konsep arsitektur AVR sendiri
awalnya dibuat oleh 2 orang mahasiswa di Norwegia dan AVR dapat
dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu ATtiny, keluarga ATSOSxx, keluarga
ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas
adalah memori, peripheral, dan fungsinya.
2.2.1.
Memor i Progr am
Memori program adalah memori dimana program mikrokontroler
disimpan. Tidak hanya program, tapi juga konstanta-konstanta program. Untuk
mengakses memori program AVR digunakan instruksi LPM (Load Program
Memory). Instruksi LPM berfungsi membaca satu byte data pada memori program
dengan alamat yang ditunjuk oleh Register Z dan meng-copy-nya ke suatu register
(R0-R31). Perlu diketahui bahwa tidak semua tipe mikrokontroler AVR
mendukung instruksi LPM, salah satu contohnya adalah AT90S1200. Memori
program AVR diatur dalam satuan word (16-bit), sementara Register Z menunjuk
alamat memori program dalam satuan byte. 1 word kan tersusun dari 2 byte yakni
high-byte (8-bit MSB) dan low-byte (8-bit LSB). Digunakan bit terendah (Least
Significant Bit) dari Register Z (ZLSB). Jika ZLSB=0, maka instruksi LPM akan
membaca byte bawah pada alamat memori program yang ditunjuk oleh Register Z.
Sebaliknya, jika ZLSB=1, maka instruksi LPM akan membaca byte atas.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
2.2.2.
EEPROM
Beberapa mikrokontroler AVR telah memiliki EEPROM (Electrically
Erasable Programmable Read Only Memory) internal sebagai tempat penyimpanan
data semi-permanen. Jadi seperti halnya flash memory, EEPROM tetap dapat
menyimpan data meskipun catu daya dimatikan, dengan kata lain data tidak akan
hilang walaupun catu daya dimatikan. EEPROM internal ini tidak dipetakan
bersama dengan register utama, register I/O dan SRAM. EEPROM hanya dapat
diakses melalui register spesial dan operasi read/write sehingga waktu aksesnya
lebih lamban dari pada mengakses register ataupun SRAM. Mikrokontroler
Atmega16 memiliki alamat memory EEPROM internal sebesar 512 bit dengan
lebar data memory 8 bit. Sehingga mampu menampung data sebesar 512 byte.
Untuk melakukan intruksi write/read ke memory EEPROM dilakukan melalui
beberapa register yaitu register EEARH, EEARL, EEDR dan EECR.
2.3.
Mikrokontroler ATMega16
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih
(chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah
terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory),
beberapa bandar masukan maupun keluaran, dan beberapa peripheral seperti
pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analog
converter) dan serial komunikasi.Salah satu mikrokontroler yang banyak di
gunakan saat ini yaitu,mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
(Reduce Instuction SetCompute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara
umum mikrokontrolerAVR dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yait
u keluarga AT90Sxx,ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan m
asing-masing
kelas
adalah memori, peripheral, dan fiturnya
Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler
ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit
(ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu
beserta komponen kendali lainnya. Berbeda
dengan mikroprosesor
mikrokontroler menyediakan memori dalam
serpih
yang
sama
dengan
prosesornya (in chip).
2.3.1.
Konfigurasi Pin ATMega16
Konfigurasi pena (pin) mikrokontroler Atmega16 dengan kemasan 40-
pena dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar tersebut dapat terlihat
ATMega16 memiliki 8 pena untuk masing-masing bandar A (Port A), bandar B
(Port B), bandar C (Port C), dan bandar D (Port D).fungsi dari masing-masing pin
ATMEGA16 sebagai berikut :
1) Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya
2) Gnd merupakan pin ground
3) Port A (PA0 s/d PA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan
ADC
4) Port B (PB0 s/d PB7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi
khusus
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Gambar 2.2 Pena-Pena Atmega16
2.3.2.
Asitektur ATMega16
Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan
memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga
pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent).
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1) Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frek.16Mhz
2) Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512Byte,SRAM 1Kb
3) Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar D.
4) CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5) User interupsi internal dan eksternal
6) Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial
7) Fitur Peripheral
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
Gambar 2.3 Blok Diagram ATMega16
2.3.3.
Deskr ipsi Mikrokontroler ATmega16
·
VCC (Power Supply) dan GND(Ground)
·
Bandar A (PA7..PA0)
Bandar A berfungsi sebagai input analog pada konverter A/D. Bandar A
juga sebagai suatu bandar I/O 8-bit dua arah, jika A/D konverter tidak digunakan.
Pena - pena Bandar dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
untuk masing-masing bit). Bandar A output buffer mempunyai karakteristik
gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika
pena PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah,
pena–pena akan memungkinkan arus sumber jika resistor
internal pull-up
diaktifkan. Pena Bandar A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi
aktif, sekalipun waktu habis.
·
Bandar B (PB7..PB0)
Bandar B adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar B output buffer mempunyai
karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan
sumber. Sebagai input, pena Bandar B yang secara eksternal ditarik rendah akan
arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Bandar B adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
·
Bandar C (PC7..PC0)
Bandar C adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar C output buffer mempunyai
karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan
sumber. Sebagai input, pena bandar C yang secara eksternal ditarik rendah akan
arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena bandar C adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
·
Bandar D (PD7..PD0)
Bandar D adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar D output buffer mempunyai
karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
sumber. Sebagai input, pena bandar D yang secara eksternal ditarik rendah akan
arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Bandar D adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
· RESET (Reset input)
· XTAL1 (Input Oscillator)
· XTAL2 (Output Oscillator)
·AVCC adalah pena penyedia tegangan untuk bandar A dan Konverter A/D.
· AREF adalah pena referensi analog untuk konverter A/D.
2.3.4.
Peta Memori ATMega16
Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data
dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM untuk
Menyimpan data. ATMega16 memiliki
16K
byte
On-chip
System
Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Instruksi ATMega16
semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x
16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan
aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.4. Bootloader adalah program kecil yang
bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program
aplikasi ke dalam memori prosesor.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
Gambar 2.4 Peta Memori ATMega16
2.3.4.1. Memor i Data (SRAM)
Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register
umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose
register menempati alamat data terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan
memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari $20 hingga $5F. Memori
I/O merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap
berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi
I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F
digunakan untuk SRAM internal.
2.3.4.2. Memori Data EEPROM
ATMega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit, data dapat
ditulis/dibaca dari memori ini, ketika catu daya dimatikan, data terakhir yan
ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada memori ini, atau dengan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile.
2.3.5.
Analog To Digital Conver ter
AVR ATMega16 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan
8saluran ADC internal dengan resolusi 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapa
t ikonfigurasi, baik single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC
ATMega16 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi,
dan kemampuan filter derau (noise) yang amat fleksibel sehingga dapat dengan
mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri. ADC pada ATMega16
memiliki fitur-fitur antara lain :
· Resolusi mencapai 10-bit
· Akurasi mencapai ± 2 LSB
· aktu konversi 13-260µs
· 8 saluran ADC dapat digunakan secara bergantian
· Jangkauan tegangan input ADC bernilai dari 0 hingga VCC
· Disediakan 2,56V tegangan referensi internal ADC
· Mode konversi kontinyu atau mode konversi tunggal
· Interupsi ADC complete
· Sleep Mode Noise canceler
Proses inisialisasi
ADC meliputi proses penentuan
clock,
tegangan
referensi, formal data keluaran, dan modus pembacaan. Register-register yan
g perlu diatur adalah sebagai berikut:
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
ADC Control and Status Register A – ADCSRA
Gambar 2.5 ADC Control and Status Register A – ADCSRA
ADEN
: 1 = adc enable, 0 = adc disable
ADCS
: 1 = mulai konversi, 0 = konversi belum terjadi
ADATE
: 1 = auto trigger diaktifkan, trigger berasal dari sinyal yang dipilih
(set pada trigger SFIOR bit ADTS). ADC akan start konversi pada
edge positif sinyal trigger.
ADIF
: diset ke 1, jika konversi ADC selesai dan data register ter-update.
Namun ADC Conversion Complete Interrupt dieksekusi jika bit
ADIE dan bit-I dalam register SREG diset.
ADIE
: diset 1, jika bit-I dalam register SREG di-set.
ADPS[0..2] : Bit pengatur clock ADC, faktor pembagi 0 … 7 = 2, 4, 8, 16, 32,
64, 128.
Tabel 2.1 Konfigurasi Clock ADC
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
ADC Multiplexer-ADMUX
Gambar 2.6 ADC Multiplexer
REFS 0, 1
: Pemilihan tegangan referensi ADC
00
: Vref = Aref
01
: vref = AVCC dengan eksternal capasitor pada AREF
10
: vref = internal 2.56 volt dengan eksternal kapasitor pada AREF
ADLAR : Untuk setting format data hasil konversi ADC, default = 0
·
Special Function IO Register-SFIOR
SFIOR merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC,
apakah dari picu eksternal atau dari picu internal, susunannya seperti yang terlihat
pada Gambar 2.7 berikut :
Gambar 2.7 Register SFIOR
ADTS[0...2] : Pemilihan trigger (pengatur picu) untuk konversi ADC, bit-bit ini
akan berfungsi jika bit ADATE pada register ADCSRA bernilai 1. Konfigurasi bit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
ADTS[0...2] dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Pemilihan Sumber Picu ADC
ADHSM
: 1. ADC high speed mode enabled. Untuk operasi ADC,
bit
ACME, PUD, PSR2 dan PSR10 tidak diaktifkan.
2.4.
PCB
PCB adalah singkatan dari Printed Circuit Board, sebuah papan yang
digunakan untuk mendukung semua komponen-komponen elektronika yang
berada diatasnya, papan PCB juga memiliki jalur-jalur konduktor yang terbuat
dari tembaga dan berfungsi untuk menghubungkan antara satu komponen dengan
komponen lainnya. adalah Bahan yang digunakan untuk membuat PCB adalah
sejenis fiber sebagai media isolasinya yang dilapisi cat berwarna hijau, sedangkan
untuk jalur konduktor menggunakan tembaga. Ada beberapa macam jenis PCB
menurut kegunaannya yaitu PCB 1 side (biasa digunakan pada rangkaian
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
21
elektronika seperti radio, TV, dll) PCB double side (maksudnya kedua sisi PCB
digunakan untuk menghubungkan komponen) dan PCB multi side ( bagian PCB
luar maupun dalam digunakan sebagai media penghantar, misalnya pada
rangkaian-rangkaian PC).
Gambar 2.8 PCB
Papan PCB dapat digolongkan atas beberapa jenis berdasarkan:
* susunan lapis
o lapis tunggal
o lapis ganda
o multi lapis (4, 6, 8 lapis)
* bentuk
o keras
o lunak (fleksibel)
o gabungan keras dan lunak
* spesifikasi
o konvensional
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
22
o penghubung kepadatan tinggi (High Density Interconnect)
2.5.
Photodioda
Sifat dari photodioda adalah jika semakin banyak cahaya yang diterima,
maka nilai resistensi diodanya semakin kecil. Dengan melakukan sedikit
modifikasi, maka besaran resistensi tersebut dapat diubah menjadi tegangan.
Sehingga jika sensor berada diatas garis hitam, maka tegangan keluaran sensor
akan kecil, demikian pula sebaliknya.
2.6.
Optocoupler
Optocoupler merupakan piranti elektronika yang berfungsi sebagai pemisah
antara rangkaian power dengan rangkaian control. Optocoupler juga merupakan
salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya.
Opto berarti optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa
optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya
optic opto-coupler termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu
transmitter dan receiver. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar
dibawah ini:
Gambar 2.9 Optocoupler
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
23
2.7.
Kapasitor
Kapasitor ialah komponen elektronik yang mempunyai kemampuan
menyimpan electron - electron selama waktu yang tidak tertentu. Kapasitor
berbeda dengan akumulator dalam menyimpan muatan listrik terutama tidak
terjadi perubahan kimia pada bahan kapasitor, besarnya kapasitensi dari sebuah
kapasitor dinyatakan dalam farad. Pengertian lain kapasitor adalah komponen
elektronik yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik. Struktur sebuah
kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan
dielektrik. Bahan - bahan dielektrik yang umum dikenal miaslnya udara vakum,
keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik,
maka muatan - muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki ( elektroda )
metalnya dan pada saat yang sama muatan - muatan negatif terkumpul pada ujung
metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup
negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif,
karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini
"tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung- ujung kakinya.
2.8.
DC Motor
DC Motor merupakan pengontrol motor DC yang menggunakan 12C-bus
sebagai jalur penyampaian data sehingga dapat lebih menghemat dan
mempermudah pengkabelan. DC motor ini dilengkapi dengan prosedur input
sehingga dapat mengetahui kecepatan motor pada saat tertentu, juga dilengkapi
dengan prosedur brake yang dapat menghentikan motor secara cepat. Selain itu
DC motor dapat digunakan secara paralel. Contoh aplikasi DC motor adalah untul
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
24
robot dan simber gerak lainnya. Untuk menggerakkan dua buah motor DC,
digunakan IC H-Bridge Motor Driver L298, yang mampu memberikan arus
maksimum sebesar 1A ke tiap motor. Input L298 ada 6 jalur, terdiri dari input data
arah pergerakan motor dan input untuk PWM inilah akan diberikan lebar pulsa
yang bervariasi dari mikrokontroler.
2.9.
Rotar y Encoder
Rotary encoder adalah divais 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 umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive.
Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki
lubang-lubang padabagian 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-transistor ini dapat mendeteksi cahaya
dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor,
atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, 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 gelombang persegi. Gambar menunjukkan bagan
skematik sederhana dari rotary encoder. Semakin banyak deretan pulsa yang
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
dihasilkan pada satu putaran menentukan akurasi rotary encoder tersebut,
akibatnya semakin banyak jumlah lubang yang dapat dibuat pada piringan
menentukan akurasi rotary encoder tersebut. Rangkaian penghasil pulsa yang
digunakan umumnya memiliki output yang berubah dari +5V menjadi 0.5V ketika
cahaya diblok oleh piringan dan ketika diteruskan ke photo-transistor. Karena
divais ini umumnya bekerja dekat dengan motor DC maka banyak noise yang
timbul sehingga biasanya output akan dimasukkan ke low-pass filter dahulu.
Apabila low-pass filter digunakan, frekuensi cut-off yang dipakai umumnya
ditentukan oleh jumlah slot yang ada pada piringan dan seberapa cepat piringan
tersebut berputar, dinyatakan dengan:
2.9.1.
Absolute Rotar y Encoder
Absolute encoder menggunakan piringan dan sinyal optik yang diatur
sedemikian sehingga dapat menghasilkan kode digital untuk menyatakan sejumlah
posisi tertentu dari poros yang dihubungkan padanya. Piringan yang digunakan
untuk absolut encoder tersusun dari segmen-segmen cincin konsentris yang
dimulai dari bagian tengah piringan ke arah tepi luar piringan yang jumlah
segmennya selalu dua kali jumlah segmen cincin sebelumnya. Cincin pertama di
bagian paling dalam memiliki satu segmen transparan dan satu segmen gelap,
cincin kedua memiliki dua segmen transparan dan dua segmen gelap, dan
seterusnya hingga cincin terluar. Sebagai contoh apabila absolut encoder memiliki
16 cincin konsentris maka cincin terluarnya akan memiliki 32767 segmen.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
Karena setiap cincin pada piringan absolute encoder memiliki jumlah
segmen kelipatan dua dari cincin sebelumnya, maka susunan ini akan membentuk
suatu sistem biner. Untuk menghasilkan sistem biner pada susunan cincin maka
diperlukan pasangan LED dan photo-transistor sebanyak jumlah cincin yang ada
pada absolut encoder tersebut.
Gambar 2.10 Absolute Rotary Encoder
Sistem biner yang untuk menginterpretasi posisi yang diberikan oleh
absolute encoder dapat menggunakan kode gray atau kode biner biasa, tergantung
dari pola cincin yang digunakan. Untuk lebih jelas, kita lihat contoh absolut
encoder yang hanya tersusun dari 4 buah cincin untuk membentuk kode 4 bit.
Apabila encoder ini dihubungkan pada poros, maka photo-transistor akan
mengeluarkan sinyal persegi sesuai dengan susunan cincin yang digunakan.
contoh perbedaan diagram keluaran untuk absolute encoder tipe gray code dan
tipe binary code. Dengan absolute encoder 4-bit ini maka kita akan mendapatkan
16 informasi posisi yang berbeda yang masing-masing dinyatakan dengan kode
biner atau kode gray tertentu. Tabel 1 menyatakan posisi dan output biner yang
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
27
bersesuaian untuk absolut encoder 4-bit. Dengan membaca output biner yang
dihasilkan maka posisi dari poros yang kita ukur dapat kita ketahui untuk
diteruskan ke rangkaian pengendali. Semakin banyak bit yang kita pakai maka
posisi yang dapat kita peroleh akan semakin banyak.
2.9.2.
Incremental Rotary Encoder
Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua
sensor yang disebut channel A dan B . Ketika poros berputar, deretan pulsa akan
muncul di masing-masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan
kecepatan putar sedangkan hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan
arah putaran. Dengan menghitung jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi
piringan maka putaran dapat diukur. Untuk mengetahui arah putaran, dengan
mengetahui channel mana yang leading terhadap channel satunya dapat kita
tentukan arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan selalu
berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output
channel ketiga, disebut INDEX, yang menghasilkan satu pulsa per putaran
berguna untuk menghitung jumlah putaran yang terjadi.
Gambar 2.11 Susunan Piringan Untuk Incremental Encoder
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Resolusi keluaran dari sinyal quadrature A dan B dapat dibuat beberapa
macam, yaitu 1X, 2X dan 4X. Resolusi 1X hanya memberikan pulsa tunggal
untuk setiap siklus salah satu sinya A atau B, sedangkan resolusi 4X memberikan
pulsa setiap transisi pada kedua sinyal A dan B menjadi empat kali resolusi 1X.
Arah putaran dapat ditentukan melalui level salah satu sinyal selama transisi
terhadap sinyal yang kedua. Pada contoh resolusi 1X, A = arah bawah dengan B =
1 menunjukkan arah putaran searah jarum jam, sebaliknya B = arah bawah dengan
A = 1 menunjukkan arah berlawanan jarum jam.
2.10.
CodeVisionAVR
CodeVisionAVR adalah salah satu Software yang digunakan untuk
memprogram AVR. CodeVisionAVR sangat mudah untuk digunakan, tinggal
download kedalam IC yang akan diberi program. Kenapa sangat mudah
digunakan karena CodeVision AVR ini sendiri sudah memiliki User Interface
yang lumayan bagus sehingga memudahkan penggunanya, selain itu sendiri
CodeVision AVR juga mempunyai banyak sekali fitur-fitur yang memang
dikhususkan untuk pemrograman AVR. Kelemahannya adalah CodeVision AVR
ini masih mengguanakan Low Level Language yang berbasis bahasa C.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
PERANCANGAN DAN ANALISIS SISTEM
3.1.
Analisis Sistem
Dalam pembuatan robot ini penulis memperhatikan beberapa aspek yang
dibutuhkan, yaitu :
a) Robot ini dirancang berjalan dengan menggunakan sensor rotary encoder
dan photodiode sebagai pengarah laju jalan agar tidak keluar lintasan.
b) Robot ini dirancang dengan menggunakan Mikrokontroler ATMega16
sebagai otak atau pengendali utama pada robot.
c) Robot ini menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman.
d) Robot ini dirancang untuk dapat berjalan secara otomatis pada rute yang
sudah disediakan dengan kemampuan program yang telah diinputkan di
dalam robot tersebut.
e) Robot ini dirancang untuk mengantar makanan ke tempat yang sudah
ditentukan dengan menggunakan piringan rotary encoder. Jika sudah
sampai tujuan dan barang sudah diambil, maka secara otomatis robot akan
kembali secara otomatis ke tempat semula atau start dengan melalui rute yang
ada.
f)
Robot ini dirancang untuk membaca halangan pada saat dalam perjalanan
dan akan berhenti apa bila benar terdapat halangan hingga halangan
masih ada.
29
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
3.2.
Per ancangan Per angkat Keras
Pada perancangan perangkat keras ini terdiri dari sebuah PC, Usb
downloader, Optocoupler , rotary encoder serta driver motor.
3.2.1.
Diagram Blok System
Bab ini membahas tentang perancangan mengenai komponen-komponen
yang digunakan pada Robot pengantar makanan dengan penentuan posisi meja
menggunakan rotary encoder.