FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering

  

ROBOT BERKAKI KAWAT PENDETEKSI HALANGAN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

  

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

Oskar Ika Adi Nugroho

  

995114001

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2006

  

OBJECT DETECTING ROBOT WITH WIRE LEG

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  

In Electrical Engineering

By :

  

Oskar Ika Adi Nugroho

995114001

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

ENGINEERING FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2006

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN

  !

  Dengan segala kerendahan hati dan kejujuran, secara khusus Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada ;

  Allah Bapa , Allah Putera dan Allah Roh Kudus; Ibu Maria di Surga; Ayahanda Praksono Sudjiko , Ibunda Monica T , Adikku CH. Sinta A.

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa yang saya tulis ini tidak memuat

karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam

kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta,19 Desember 2006 Penulis Oskar Ika Adi Nugroho

vi

  

INTISARI

Akhir akhir ini robot telah menarik perhatian banyak orang. Di dunia industri

hiburan, robot telah berkembang dalam berbagai bentuk. Salah satu diantaranya adalah

yang memiliki bentuk dan tingkah laku seperti serangga. Robot jenis ini biasanya

mempunyai desain yang kreatif dan imajinatif. Tentu saja ditunjang dengan kemampuan

yang sesuai. Berdasarkan hal ini penulis ingin membuat sebuah robot yang memiliki

bentuk yang unik. Robot jenis ini juga memiliki kemampuan untuk mengetahui jarak dan

menghindari halangan yang diperlukan oleh sebuah robot yang bekerja pada lintasan

yang sering terganggu.

  Robot berkaki kawat pendeteksi jarak berbasis AT89S51 dilengkapi dengan

detektor infra merah sebagai pendeteksi jarak dan halangan. Sebagai penerima pantulan

sinar infra merah digunakan sebuah modul infra merah GP1U52X . Jarak halangan dapat

diketahui dengan mengukur kekuatan cahaya infra merah yang dipantulkan oleh

halangan. Hasil pengukuran jarak halangan digunakan oleh mikrokontroler untuk

menentukan arah gerakan yang dikerjakan oleh robot. Motor DC digunakan untuk

menggerakkan robot, untuk penggerak beban motor DC digunakan IC L293D.

  Hasil penelitian menunjukkan robot berkaki kawat mampu untuk mendeteksi

jarak obyek yang ada di depannya berdasarkan kekuatan cahaya infra merah (jarak dekat ,

menengah dan jauh). Dari hasil deteksi tersebut robot berkaki kawat mampu melakukan

gerakan untuk menghindari obyek. Benda yang digunakan untuk acuan pendeteksian

jarak tidak boleh memiliki permukaan yang licin / datar. Kata kunci : robot berkaki kawat , halangan , obyek

  

ABSTRACT

In recent years, robots have captured the interest of more and more people. In the

entertainment industry , robot has been developed in various style. One of it is robot that

have shape and behavior like insect. Based on that reason, writer wants to make a robot

that has a unique form. This kind of robot have a creative and imaginative design , of

course it is supported by appropriate capability. This robot also have ability to calculate

distance and avoid an obstacle that required by robot which works in frequently

disturbed path.

  Range Detector Wire Leg Robot Base on AT89S51 use infrared detector as distance and obstacle detector. As infrared receiver used an infrared module GP1U52X .

The range between the obstacle and robot is gotten by measuring the strength of the

reflected burst of infrared light. The result of distance measurement is used by

microcontroller to decide direction of robot movement. DC motor used to move the robot

for DC motor driver used L293D IC’s.

  The research shows that wire leg robot can detect obstacle distance in front of it

based on strength of the infrared reflected burst (near , medium and far distance) . From

that detection result, wire leg robot can make movement to avoid the obstacle. Object

used as an distance detector reference must not have slippery surface / flat.

  Keyword : wire leg robot , obstacle , object

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur pada Tuhan Yesus Kristus atas segala curahan berkat kasih dan

pemeliharaanNya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

  

Banyak rintangan yang menjadi pergumulan bagi penulis selama proses penyusunan

tugas akhir ini, tetapi kasih setia Tuhan Yesus Kristus selalu ada untuk menopang

keteguhan hati penulis setiap kali penulis merasa jenuh dan hampir putus asa, sehingga

penulis selalu memperoleh semangat yang baru untuk terus berusaha menyelesaikan

tugas akhir ini.

  Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk meraih gelar

sarjana pada Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, dengan judul ROBOT BERKAKI KAWAT

PENDETEKSI HALANGAN (OBJECT DETECTING ROBOT WITH WIRE LEG).

  Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  

1. Allah Bapa ,Allah Putera dan Allah Roh Kudus, terima kasih atas kesempatan

terindah yang telah Kau berikan sehingga penulis bisa mengenal dan memilikiMu dalam hidup ini, semuanya itu menjadikan hidup menjadi sangat berarti karena iman yang Kau taruh dalamku.

  

2. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.si., M.T. selaku dosen pembimbing skripsi yang

telah banyak memberikan pengarahan, petunjuk serta saran selama pengerjaan alat dan skripsi.

  

3. Seluruh dosen Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma yang telah membagikan

ilmunya selama penulis menuntut ilmu di Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma ini.

  

4. Buat Pak Jito, Mas Broto dan Mas Muji. Makasih buat bantuan yang telah kalian

berikan.

  

5. Bapak, Ibu dan adikku yang telah banyak mendukung dalam penyelesaian tugas

ini baik dukungan moril maupun dukungan materil yang tidak dapat penulis balas.

  

6. Mas Amir dan Mbak Wahyuni yang telah menampung saya untuk menyelesaikan

TA ini.

  

7. Rekan-rekanku : Frans Hendri Semuel, A. Heri Cahyo Nugroho, Lukas, Yohanes

Dwi Dian, I Nyoman Sumierawan Sengkubowono, Cuaca Arifin Samudra, Folim, Lip Kian, Ingnatius Rahmat, Ragil , Giri , P2PA dan dan teman-teman TE 99 yang segudang, yang tidak bisa disebut kan satu persatu. Makasih semuanya kalian telah banyak memberikan kesan yang mendalam selama kita berada di kota yogya.

  

8. Rekan rekan kerja di MASDHA FM ( Gepenk , Yoga , Norman , Bowo , Alex ,

Eli , Sastro , Susi , Ninuk , Michael , Ella , Emi dll. )

  

9. Rekan rekan kerja di INDIRA MULTIMEDIA ( Jaynudin , Cendy , Marwin ,

Koko , Dany , PG , Karjo , Simbah , Eric , Vicki , Ninot ).

  10. Berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu disini.

  Akhirnya penulis mengharapkan agar tugas akhir ini dapat bermanfaat Bagi

semua pihak yang berkepentingan. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari

sempurna, namun penulis berharap sekiranya ada sedikit manfaat dari skripsi ini yang

bisa diambil bagi pihak-pihak yang memerlukannya.

  Terima kasih, Yogyakarta, 19 Desember 2006 Penulis

  

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ............................................................................................i LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………………….iii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iv HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................... v HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA.......................................... vi

  INTISARI..........................................................................................................vii ABSTRACT .....................................................................................................viii KATA PENGANTAR ........................................................................................ix DAFTAR ISI .....................................................................................................xii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvii

  BAB I Pendahuluan ........................................................................................... 1

  1.1 Judul................................................................................................... 1

  1.2 Latar Belakang Masalah ..................................................................... 1

  1.3 Tujuan ................................................................................................ 2

  1.4 Manfaat .............................................................................................. 2

  1.5 Batasan Masalah................................................................................. 2

  1.6 HIPOTESIS........................................................................................ 3

  1.7 Metodologi Penelitian......................................................................... 4

  1.8 Sistematika Penulisan ......................................................................... 4

  BAB II Dasar Teori............................................................................................ 5

  2.1 Sejarah singkat robot .......................................................................... 5

  2.2 Diagram kotak robot berkaki kawat .................................................... 6

  2.3 Sinar Infra Merah ............................................................................... 7

  2.4 Sensor ................................................................................................ 8

  2.4.1 Receiver IrD ........................................................................... 8

  2.4.2 LED IR ................................................................................. 10

  2.4.3 Pensaklaran........................................................................... 13

  2.5 Driver Motor DC .............................................................................. 13

  2.6 Motor DC ......................................................................................... 14

  2.7 Mikrokontroller AT89S51 ................................................................ 15

  2.7.1 Organisasi Memori AT89S51................................................ 16

  2.7.2 Port Masukan / Keluaran....................................................... 17

  2.7.3 Pemrograman Mikrokontroler ............................................... 19

  2.7.4 Sistem Interupsi .................................................................... 21

  2.7.5 Osilator On-Chip................................................................... 22

  BAB III Perancangan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak ............................ 23

  3.1 Perangkat Keras Robot ..................................................................... 23

  3.1.1 Mekanik Robot ..................................................................... 25

  3.1.2 Bagian Elektronis Robot ....................................................... 25

  3.1.2.1 Pemancar infra merah...................................................... 26

  3.1.2.2 Unit mikrokontroler AT89S51 , Saklar dan L293D ........... 27

  3.1.2.3 Tombol Reset.................................................................. 29

  3.2 Perancangan Perangkat Lunak .......................................................... 30

  3.2.1 Gerakan Robot ...................................................................... 30

  3.2.1.1 Bergerak maju................................................................. 32

  3.2.1.2 Bergerak belok kiri .................................................................. 34

  3.2.1.3 Bergerak belok kanan...................................................... 37

  3.2.1.4 Bergerak mundur kanan .................................................. 40

  3.2.1.5 Bergerak mundur kiri .............................................................. 42

  3.2.2 Pendeteksian Halangan ......................................................... 45

  BAB IV Hasil pengamatan dan pembahasan ...................................................... 54

  4.1 Konstruksi robot jadi ........................................................................ 54

  4.2 Analisa Gerak................................................................................... 54

  4.2.1 Percobaan 1 .......................................................................... 55

  4.2.2 Percobaan 2 .......................................................................... 56

  4.2.3 Percobaan 3 .......................................................................... 58

  4.2.4 Percobaan 4 .......................................................................... 59

  4.2.5 Percobaan 5 .......................................................................... 61

  4.3 Hasil pengamatan terhadap pemancar infra merah ............................ 62

  4.4 Permasalahan yang muncul............................................................... 65

  BAB V Kesimpulan dan saran ........................................................................... 68

  5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 68

  5.2 Saran .......................................................................................... 68 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 69 LAMPIRAN ...................................................................................................... 70

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.10 Osilator On-Chip ............................................................................22Gambar 3.8 Gambar flowchart gerak belok kiri.............................................. 38Gambar 3.7 Gambar flowchart gerak maju..................................................... 35Gambar 3.6 Konfigurasi tombol reset............................................................. 29Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler, saklar dan L293D ............................ 28Gambar 3.4 Rangkaian penggerak LED infra merah ...................................... 26Gambar 3.3 Mekanik robot dilihat dari atas.................................................... 24Gambar 3.2 Mekanik robot dilihat dari samping............................................. 24Gambar 3.1 Mekanik robot dilihat dari prespektif .......................................... 23

  Tegak Lurus dengan MedanMagnet..............................................14

Gambar 2.1 Cuplikan adegan R.U.R. (Rossum's Universal Robots) karya KarelGambar 2.9 Gaya yang Timbul Akibat Arus yang Mengalir pada KonduktorGambar 2.8 Pensaklaran................................................................................. 13Gambar 2.7 Rangkaian LED Inframerah ........................................................ 12Gambar 2.6 Pengaruh frekuensi dan relative sensitivity terhadap jarak........... 10Gambar 2.5 Schematic dari Receiver IrD ......................................................... 9Gambar 2.4 Pemantulan baur ........................................................................... 8Gambar 2.3 Hukum pemantulan gelombang..................................................... 8Gambar 2.2 Diagram Kotak Robot................................................................... 6

  Capek ........................................................................................... 5

Gambar 3.9 Gambar flowchart gerak belok kanan.......................................... 41Gambar 3.10 Gambar flowchart gerak mundur kanan ...................................... 44Gambar 3.11 Gambar flowchart gerak mudur kiri ............................................ 46Gambar 3.12 Flowchart Program Penghasil Gelombang kotak 25 KHz ........... 47Gambar 3.13 Flowchart Program Penghasil Gelombang Kotak 32 KHz........... 48Gambar 3.14 Gambar flowchart subrutin deteksi jarak dekat............................ 51Gambar 3.15 Gambar flowchart subrutin deteksi jarak menengah .................... 52Gambar 3.16 Gambar flowchart subrutin pengambilan keputusan .................... 53Gambar 4.1 Gambar konstruksi robot dari atas............................................... 54Gambar 4.2 Gambar konstruksi robot dari samping........................................ 54Gambar 4.3 Kondisi robot jika kotak diletakkan ±50cm ................................. 55Gambar 4.4 Kondisi jika kotak diletakkan di sebelah kanan depan robot pada jarak >> 30cm............................................................................. 56Gambar 4.5 Kondisi jika kotak diletakkan di sebelah kiri depan robot pada jarak

  >> 30cm ..................................................................................... 58

Gambar 4.6 Kondisi jika kotak diletakkan di sebelah kanan depan robot pada jarak << 5cm............................................................................... 60Gambar 4.7 Kondisi jika kotak diletakkan di sebelah kiri depan robot pada jarak

  &lt;&lt; 5cm ....................................................................................... 61

Gambar 4.8 Bentuk sinyal infra merah 25KHz ............................................... 62Gambar 4.9 Bentuk sinyal infra merah 32KHz ............................................... 64Gambar 4.10 Arah gerakan yang salah dan yang benar..................................... 66

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi alternative port 1. .................................................................... 9Tabel 2.2 Fungsi alternative port 3................................................................... 18Tabel 3.1 Hubungan port 2 dengan M1 ............................................................ 26Tabel 3.2 Hubungan port 2 dengan M2 ............................................................ 27Tabel 3.3 Hubungan port 2 dengan M3 ............................................................ 28Tabel 3.4 Hubungan rancangan deteksi receiver dengan gerakan robot ............ 29

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Judul

  ROBOT BERKAKI KAWAT PENDETEKSI HALANGAN (OBJECT DETECTING ROBOT WITH WIRE LEG )

  1.2 Latar Belakang Masalah

  Saat ini perkembangan teknologi robotika semakin pesat. Aneka macam bentuk dan fungsi robot semakin berkembang sesuai tututan dan kebutuhan jaman. Salah satu bentuk robot yang menarik untuk diamati adalah mobile robot.

  Saat ini bentuk mobile robot masih banyak yang menggunakan roda sebagai penggerak. Robot - robot yang menggunakan kaki kawat untuk bergerak jarang ditemui, karena kemampuannya yang terbatas untuk menghadapi aneka macam permukaan medan, misalnya tangga.

  Alasan seperti tersebut mungkin menyebabkan kebanyakan robot menggunakan roda. Tetapi bagaimanapun juga manusia memiliki keinginan alami untuk mengapresiasi robot yang menggunakan kaki kawat, robot jenis ini lebih menyerupai mahluk hidup seperti serangga.

  Atas dasar inilah penulis tertarik untuk membuat robot yang bergerak menggunakan kaki kawat. Kawat sangat mudah dibentuk dan mudah ditemukan daripada menggunakan komponen lain, selain itu harga kawat juga lebih murah.

  1.3. Tujuan

  Tujuan dari pembuatan robot berkaki kawat pendeteksi jarak berbasis AT89S51 ini adalah dapat membuat robot kaki kawat yang bergerak mendeteksi jarak dan bereaksi menghindari halangan, dengan gerakan maju, belok kanan, belok kiri, mundur kanan dan mundur kiri.

  1.4. Manfaat

  Manfaat yang dapat diperoleh dalam perancangan robot berkaki kawat ini adalah :

  1. Menambah pustaka tentang robotika.

  2. Sistem pendeteksian jarak ini dapat diterapkan lebih lanjut sebagai sistem keamanan pada alat transportasi, yaitu mobil. Pada mobil dapat digunakan untuk mendeteksi penghalang , sehingga resiko terjadinya kecelakaan dapat dikurangi.

  3. Robot ini bisa menjadi semacam alat permainan pendidikan elektronika.

  1.5. Batasan Masalah

  Adapun batasan masalahnya adalah :

  1. Robot dapat melakukan gerakan maju, belok kanan, belok kiri, mundur kanan dan mundur kiri.

  2. Mengunakan frekuensi 25Khz untuk mendeteksi jarak dekat (0 cm sampai 10 cm), dan 32Khz untuk mendeteksi jarak menengah (lebih dari 10 cm sampai 35 cm). Adapun jarak jauh didefinisikan lebih dari 35 cm.

  3. Benda yang digunakan untuk acuan pendeteksian jarak tidak boleh memiliki permukaan yang licin atau datar.

1.6. HIPOTESIS

  Robot diharapkan mampu mendeteksi halangan yang ada di hadapannya. Sensor infra merah dipilih karena keakuratannya untuk mendeteksi benda pada jarak yang dekat, dibandingkan gelombang ultrasonic atau gelombang radio.

  Dari hasil pendeteksian jarak tersebut robot dapat melakukan gerakan maju, belok kanan, belok kiri, mundur kanan dan mundur kiri.

  Mengunakan frekuensi 25Khz untuk menditeksi jarak dekat (0 cm sampai 10 cm), dan 32Khz untuk menditeksi jarak menengah (lebih dari 10 cm sampai 35 cm). Frekuensi ini didapatkan dari hasil percobaan.

  Sebagai pengerak digunakan tiga buah motor dc, karena robot mempunyai ukuran fisik yang kecil dan harus dapat bergerak dengan cepat oleh karena itulah digunakan motor dc. Motor dc mempunyai bentuk fisik yang kecil dengan kebutuhan power dc yang kecil pula sehingga penyediaan sumber tenaga dapat diperoleh dari batere. Sebagai pengendali digunakan AT89S51, AT89S51 merupakan sebuah IC 40 pin dengan bentuk fisik yang kecil dengan kemampuan-kemampuan yang mencukupi untuk mengendalikan sistem secara keseluruhan.

  1.7. Metodologi Penelitian 1. Menentukan metode yang akan digunakan di dalam perancangan.

  2. Mengumpulkan dan mempelajari referensi yang digunakan di dalam perancangan.

  3. Membuat rancangan mobile robot berdasarkan data yang telah diperoleh.

  4. Membuat robot.

  5. Pengambilan data.

  6. Menganalisa data yang diperoleh.

  1.8. Sistematika penulisan

  BAB 1 Membahas tentang latar belakang, tujuan, manfaat penelitian, batasan masalah dan metodologi penelitian. BAB II Membahas dasar teori. untuk memberikan gambaran mengenai fungsi, cara kerja dan karakteristik dari komponen – komponen yang digunakan.

  BAB III Membahas mengenai perancangan hardware, software dan mekanik. BAB IV Pengamatan dan pengambilan data, serta pembahasannya. BAB V Kesimpulan dan saran.

  

BAB ΙΙ

DASAR TEORI

2.1 Sejarah singkat robot

  Kata robot berasal dari bahasa Czech; Robota, yang berarti buruh kasar atau pelayan. Kata ini pertama kali dperkenalkan oleh Karel Capek lewat teaternya R.U.R. (Rossum's Universal Robots). Karel Capek pertama kali menulis R.U.R di tahun 1920 dan ditayangkan pertama kali di Praha di tahun 1921. Cuplikan adegan teater tersebut bisa dilihat di gambar 2.1.

Gambar 2.1 Cuplikan adegan R.U.R. (Rossum's Universal

  Robots) karya Karel Capek

  Dunia robot mengalami perkembangan yang pesat akhir akhir ini, adapun perkembangan robot sudah dimulai dari dulu : 1. 270 SM – Ctesibus, seorang insinyur Yunani membuat organ dan jam air dengan komponen yang dapat dipindahkan.

  2. Abad 18 – Automatons (boneka mekanis) dikembangkan oleh pembuat jam Pierre Jacquet Droz di Swiss. 3. 1801 - Joseph Jacquard menemukan "programmable loom" 4. 1898 - Nicola Tesla , penemu motor induksi , transmisi AC.

  5. 1940 – Robot bicara dari Westinghouse's Electro and Sparko menghibur ribuan orang di World's Fair New York. Ini menandai pertama kalinya motor motor listrik digunakan untuk menggerakkan robot.

  6. 1956 - John McCarthy pertama kali mengenalkan istilah Artificial Intelligence.

  7. 1973 - Universitas Waseda Tokyo, dibawah pimpinan Ichiro Kato, mengembangkan WABOT-1, Humanoid berjalan pertama.

  8. 1976 – Viking 1 diperlengkapi dengan lengan robot yang dikembangkan Universitas Stanford. 9. 1979 - The Stanford Cart dibuat oleh Hans Moravec. Diklaim sebagai kendaraan otonom pertama yang dikontrol computer. 10. 1994 – Robot enam kaki CMU (Carnegie-Mellon University) berhasil mendaki gunung Spurr di Alaska. 11. 1997 - Mars Pathfinder mendarat di planet Mars membawa robot Sojourner Rover. 12. 1997 – Honda mengembangkan P3 humanoid robot.

  2.2 Diagram Kotak Robot Berkaki Kawat Gambar 2.2Diagram Kotak Robot

  Diagram kotak robot diperlihatkan pada Gambar 2.2. Di dalam perancangan robot dibagi dalam 4 bagian utama yaitu sensor (pemancar infra merah dan penerima infra merah), driver motor dc, actuator, dan kontroler.

  Mikrokontroler (AT89S51) merupakan otak dari sistem secara keseluruhan. Terdapat 4 tugas utama dari mikrokontroler:

  1. Sebagai osilator, fungsi dari osilator adalah untuk menghasilkan frekuensi dari hasil percobaan, yaitu 25Khz untuk menditeksi jarak dekat, dan

  32Khz untuk menditeksi jarak menengah. Kedua frekuensi ini digunakan untuk mendeteksi jarak dengan cara memancarkannya secara bergantian.

  Penjelasan lebih lanjut mengenai sistem pendeteksian jarak akan dijelaskan pada sub bab selanjutnya.

  2. Memberikan perintah kepada transmitter untuk mengirim sinyal-sinyal yang dihasilkan kontroler.

  3. Mengambil informasi dari receiver dan mengolahnya.

  4. Mengambil keputusan dan memberikan perintah ke pada actuator (motor dc).

2.3 Sinar infra merah

  Sinar infra merah meliputi daerah frekuensi Hz ¹⁴ 10 * . 4 003

  −

  dengan panjang gelombang

  

750 mm nm 1

−

  . Kecepatan rambat sinar infra merah dalam ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya pada ruang hampa yaitu 299.792.458m/s.

  Untuk pematulan sinar infra merah mempunyai sifat yang sama dengan sifat pemantulan cahaya. Hukum pemantulan gelombang mengatakan bahwa sudut pantul ( Q ) sama dengan sudut datang ( Q ) untuk _{r a} semua panjang gelombang (gambar 2.3).

  Q Q .............................................................................................. (2.1) _{r = a} gambar 2.3Hukum pemantulan gelombang

2.4 Sensor

2.4.1. Receiver IrD

  Sinar infra merah yang dipancarkan jika mengenai benda yang ada didepannya akan dipantulkan kembali kearah Receiver IrD. Agar sinar dapat kembali kearah modul infra merah maka benda tersebut haruslah benda yang memiliki bidang yang tidak datar. Hal ini dilakukan agar diperoleh sebuah pemantulan baur, yaitu pemantulan yang terjadi jika berkas cahaya yang dipantulkan pada benda akan dipantulkan dengan arah yang tidak menentu, seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 pemantulan baur

  Receiver IrD akan menerima sinyal yang termodulasi dan

  mengeluarkan aliran bit pada pin out. Receiver IrD ini merupakan sebuah rangkaian yang terdiri dari phototransistor, ampliflier, limitter, Band Pass

  Filter, demodulator, integrator dan comparator. Gambar

  2.5 memperlihatkan schematic dari modul infra merah. Kaki collector dari

  

phototransistor merupakan output dari modul ini. Jika phototransistor cut

off , maka tidak terjadi aliran arus dari collector menuju emitter sehingga

output akan high. Apabila phototransistor aktif , maka arus akan mengalir

dari collector ke emitter maka output akan low.

Gambar 2.5 Schematic dari Receiver IrD

  Pengaruh frekuensi terhadap jarak pada Receiver IrD di perlihatkan pada gambar 2.6

Gambar 2.6 pengaruh frekuensi dan relative sensitivity terhadap jarak

  Receiver IrD dapat mendeteksi jarak terjauh dari suatu objek pada frekuensi 40KHz. Untuk dapat mendeteksi jarak, lebar bidang kerja dibagi berdasarkan relative sensitivity. Karena grafik tanggapan frekuensinya berbentuk bukit , maka frekuensi yang digunakan didapatkan dari hasil percobaan.

2.4.2 LED IR

  LED infra merah adalah LED yang didesain untuk memancarkan cahaya infra merah.

  Sebagai pemancar digunakan LED infra merah. LED mempunyai struktur yang sama dengan dioda. LED infra merah merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya infra merah. Hal ini terjadi karena electron-elektron yang menerjang sambungan P-N akan melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic, dan fosfor.

  LED Inframerah digunakan sebagai keluaran sinyal osilasi. Untuk dapat membangkitkan sinyal osilasi dengan frekuensi tertentu yang dihasilkan dari LED Inframerah diperlukan sebuah rangkaian penggerak LED Inframerah seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah (gambar 2.7). Rangkaian penggerak LED Inframerah tersebut menggunakan transistor yang pada dasarnya menghubungkan dengan tegangan V . Karena adanya transistor, maka LED Inframerah

  CC mendapat arus atau tidaknya tergantung dari kondisi transistor saat itu.

  Jika transistor on (karena adanya arus low pada basis, dilakukan dengan pemberian logika ’0’ pada port masukkan transistor), maka LED Inframerah mendapat tegangan V sehingga menjadi on. Namun

  CC

  sebaliknya jika transistor off maka LED Inframerah juga menjadi off. Jika

  

on dan off pemberian arus ini dilakukan secara periodik maka akan timbul

  suatu gelombang (dalam hal ini gelombang kotak) dengan frekuensi tertentu yang berdasarkan pada periode gelombang masukkannya. Gambar rangkaian bisa dilihat di gambar 2.7.

  Vcc _{Rc 3 Rb}

  1 _{2 Input} LED

Gambar 2.7 Rangkaian LED Inframerah

  Besar frekuensi sinyal keluaran berbanding terbalik dengan periode sinyal masukkannya seperti yang terlihat pada persamaan berikut ini:

  1 F = .......................................................................(2.2)

  led T _input

  Persamaan untuk menentukan nilai Re adalah:

  Vcc Ie . Re Vce Vled ............................................................. (2.3) = + +

  Ie . Re Vcc Vce Vled ............................................................ (2.4) = − −

  Vcc Vce Vled − −

  Re ................................................................ (2.5)

  = Ie

  Besar arus I dapat dicari dengan:

  B

  I _C I ...................................................................................... (2.6) _B = h _fe

  maka nilai dari hambatan R adalah:

  B Ve Ib . Rb Vbe Vinput ........................................................... (2.7)

  = + + Ib . Rb Ve Vbe Vinput ............................................................ (2.8)

  = − −

  Ve Vbe Vinput − −

  

Rb ............................................................... (2.9)

=

  Ib

2.4.3. Pensaklaran

  Pensaklaran terdiri dari beberapa saklar/tombol tekan yang diaktifkan oleh tekanan, untuk menemukan tombol yang ditekan maka diperlukan rangkaian pada perangkat keras dan perangkat lunak.

  Bentuk fisik dan simbol dari komponen saklar bisa dilihat di gambar 2.8.

Gambar 2.8 Pensaklaran Saklar disini berfungsi sebagai sensor batas akhir putaran motor.

2.5 Driver motor dc Untuk dapat mengendalikan motor dc dibutuhkan motor driver.

  Fungsi dari motor driver adalah untuk menghubungkan antara pengendali dengan motor.

2.6 Motor Dc

  Motor arus searah memiliki dua bagian dasar yaitu rotor dan stator,

  

rotor adalah bagian yang berputar, sedangkan bagian yang statis disebut

stator. Motor DC bekerja berdasarkan medan magnet yang dihasilkan oleh

  kumparan. Semakin besar arus yang melewati kumparan motor, makin cepat putaran motor.

Gambar 2.9. Gaya yang Timbul Akibat Arus yang Mengalir pada

  

Konduktor Tegak Lurus dengan Medan Magnet

  Arah putaran motor dapat dikendalikan dengan mengatur arah arus yang melalui kumparan. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2.9.

  Hukum gaya Lorentz menyatakan arus yang mengalir melalui konduktor jika ditempatkan dalam medan magnet akan menghasilkan Gaya (F) yang tegak lurus dengan arah arus(I), dan tegak lurus dengan arah flux (B). Arah gaya (F) ditentukan dengan aturan tangan kanan, jari yang dikepalkan menunjukan arah flux sedangkan ibu jari menunjukan arah resultan gaya yang dihasilkan.

  Dalam penggunaan motor dc ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu torsi, kecepatan, daya dan energi. Torsi adalah kemampuan motor untuk memutar atau disebut juga dengan gaya puntir diberi satuan Newton-meter (Nm). Torsi merupakan gaya dikalikan jarak.

  Jika pada sebuah roda diameter semakin besar, maka torsipun semakin besar disisi lain jarak tempu satu putaran roda akan menempuh jarak yang lebih besar. Hal ini akan menyebabkan kondisi dimana torsi menjadi tinggi dengan kecepatan rendah atau sebaliknya torsi rendah dengan kecepatan tinggi. Dalam kaitannya dengan motor listrik, kita perlu membedakan antara daya listrik dengan daya mekanik. Daya listrik adalah satuan listrik yang digunakan oleh motor sedangkan daya mekanik adalah daya yang dihasilkan oleh motor, unit satuan dari daya listrik dan daya mekanik adalah watt tapi satuan horsepower (hp) masih sering digunakan untuk mengukur daya mekanik.

2.7 Mikrokontroler AT89S51

  Mikrokontroler AT89S51 adalah sebuah chip mikrokontroler CMOS 8- bit yang berkemampuan tinggi dengan 4K bytes in-system programmable

  Flash Memory. AT89S51 ini dibuat dengan teknologi Atmel memori non- volatile dan sesuai dengan standar industri pinout dan instruksi set 80C51.

  AT89S51 yang dipakai memiliki fitur: 4KB In-System Programmable

  Flash, 128 Bytes RAM, 32 jalur I/O, dua 16-bit timers / counters, Watchdog

  Timer, 2 data pointer, 5 vektor dua level interupsi, serial port full duplex, osilator on-chip dan clock circuitry.

  Pada mikrokontroler AT89S51 memiliki kemampuan untuk menyimpan program yang disimpan dalam flash memory sebesar 4 kB, program yang telah dirancang dengan menggunakan bahasa assembler kemudian didownload kedalam flash memory menggunakan alat downloader.

  Pada pemograman AT89S51 ini file yang akan disimpan dalam flash memory dalam bentuk HEX, flash memory dalam mikrokontroler ini dapat dihapus

  (eraseable) sehingga program dapat diubah-ubah sampai program yang diinginkan telah jadi dan siap dipakai.

  Penulis memakai IC mikrokontroler jenis ini karena AT89S51 ini lebih mudah diprogram daripada menggunakan IC mikrokontroler jenis yang lain, serta IC jenis ini memiliki kemampuan yang lebih banyak daripada pendahulunya.

2.7.1 Organisasi memori AT89S51

  Memori merupakan rangkaian elektronis yang digunakan untuk menyimpan informasi secara temporer atau permanen. Memori biasanya digunakan untuk menyimpan data yang diperoleh dari saluran masukan- keluaran atau untuk menyimpan program dari sebuah sistem.

  Mikrokontroler AT89S51 memiliki ruang alamat untuk memori program dan memori data yang terpisah. Setiap memori program dapat dialamati hingga 4Kbytes.

  A. Memori program

  Memori program atau sering disebut dengan flash memory pada mikrokontroler AT89S51 memiliki kapasitas sebesar 4KB yang hanya bisa dibaca saja. Bila pin

  E dihubungkan pada ground program memori dapat A

  diakses secara eksternal, bila pin E A dihubungkan pada V program

  CC

  memori 4KB dapat diakses langsung pada alamat 0000H-FFFH secara internal.

  B. Memori data

  Memori data menggunakan memori jenis RAM. RAM merupakan memori yang dapat dibaca dan ditulis. RAM dipakai sebagai penyimpan data pada saat program bekerja. Isi RAM akan hilang bila catu daya mati (Volatile Memory).

  Mikrokontroler AT89S51 memiliki memori data 256 bytes dan dapat diakses secara pengalamatan langsung dan pengalamatan tidak langsung.

  Pengoperasian stack adalah contoh dari pengalamatan tidak langsung, jadi 128 bytes RAM data tersedia sebagai ruang stack.

2.7.2 Port masukan/keluaran (I/O port)

  Sama seperti keluarga MCS-51 lainnya mikrokontroler AT89S51 memiliki 4 port masukan/keluaran (I/O port) yang diberi nama port 0, port 1, port 2 dan port 3. Setiap port selain sebagai jalur masuk atau keluar data, juga memiliki karakteristik masing-masing.

  Port 0 merupakan port keluaran/masukan (I/O) bertipe open drain

bidirectional. Port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai bus alamat/ data

  bagian rendah selama proses pengaksesan memori data dan program eksternal. Port ini berada di alamat 80H pada SFR.

  Port 1 merupakan port I/O dwiarah yang dilengkapi dengan pull-up

  internal. Jika ‘1’ dituliskan ke kaki-kaki port 1, maing-masing kaki akan di

  

pull high dengan pull up internal sehingga dapat digunakan sebagai

  masukan. Port 1 berada di alamat 90H juga menerima alamat bagian rendah (low bit) selama pemrograman dan verifikasi flash. Selain sebagai piranti I/O, port 1 juga mempunyai fungsi yang lain seperti terlihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Fungsi alternative port 1.

  Pin Port Fungsi Alternatif P1.5 MOSI (digunakan untuk In-System Programming) P1.6 MISO (digunakan untuk In-System Programming) P1.7 SCK (digunakan untuk In-System Programming)

  Port 2 berada di alamat A0H dan memiliki karakteristik yang mirip

  dengan port 1. Port 2 akan memberikan byte alamat bagian tinggi selama pengambilan instruksi dari memori program eksternal dan selama pengaksesan memori data eksternal yang menggunakan perintah dengan alamat 16-bit (misalnya: MOVX @DPTR). Port ini juga menerima alamat begian tinggi selama pemrograman dan verifikasi flash.

  Port 3 terletak di alamat B0H. Selain berfungsi untuk menerima

  sinyal-sinyal kontrol untuk pemrograman dan verifikasi flash, dapat juga digunakan untuk fungsi-fungsi yang lain seperti terlihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 fungsi alternative port 3

  Pin Port Fungsi Alternatif P3.0 RXD (masukan port serial) P3.1 TXD (keluaran port serial) P3.2

  INT (interupsi 0 eksternal)

  P3.3

  INT (interupsi 1 eksternal)

  1 P3.4 T0 (input eksternal timer 0) P3.5 T1 (input eksternal timer 1) P3.6

  WR (memori data eksternal jalur tulis)

  P3.7

  RD (memori data eksternal jalur baca) 2.7.3 Pemrograman mikrokontroler.

  Program pengendali mikrokontroler disusun dari kumpulan instruksi, instruksi tersebut setara dengan kalimat perintah bahasa manusia yang hanya terdiri atas predikat dan objek. Objek dalam pemrogaman mikrokontroler adalah data yang tersimpan di dalam memori, register dan I/O. Sedangkan kata kerja yang dikenal secara umum dikelompokkan menjadi perintah untuk pemindahan data, aritmatika, operasi logika dan pengatur alir program.

  A. Pengalamatan langsung (Direct Addressing Mode)

  Instruksi ini untuk menunjuk data yang berada didalam memori dengan cara mengambil alamat memori tempat data tersebut berada. Contoh: MOV A,15h

  B . Pengalamatan tak langsung (Indirect Addressing Mode)

  Instruksi ini untuk menunjuk data yang berada dalam memori, kalau memori menyimpan data ini letaknya berubah-ubah sehingga memori tidak disebut secara langsung tapi dititipkan ke register lain. Contoh: MOV A, @R0

  C. Pengalamatan segera (Immediate Addressing Mode) Instruksi ini untuk menunjuk data konstan yang menyatu dengan instruksi.

  Contoh MOV A,#20h.