www.unlock pdf.com 09e00101

48
ROBOT DENGAN SISTEM PENDETEKSI SENSOR GARIS PUTIH DAN HITAM UNTUK MENGANGKAT BARANG TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya HARY BUDIANTO 042408054 PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007 Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository © 2009

Upload: sabri-arloka

Post on 26-Nov-2015

71 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • ROBOT DENGAN SISTEM PENDETEKSI SENSOR GARIS

    PUTIH DAN HITAM UNTUK MENGANGKAT BARANG

    TUGAS AKHIR

    Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

    HARY BUDIANTO

    042408054

    PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI

    DEPARTEMEN FISIKA

    FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

    UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

    MEDAN

    2007

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • v

    ABSTRAK

    Kajian ini bertujuan untuk membangun suatu prototipe yang dirancang untuk mengangkat

    barang dan mengikuti garis dengan sistem pendeteksi inframerah. Sistem pendeteksi

    inframerah atau rangkaian penerima inframerah digunakan untuk memberi tahu pada

    mikrokontroler bahwa sensor barang mendeteksi adanya barang atau tidak, begitu juga

    pada sensor garis.

    Dimana robot akan mengikuti garis putih atau arena yang telah ditetapkan untuk

    menemukan barang. Apabila sensor barang mendeteksi adanya barang maka robot akan

    segera berhenti untuk mengangkat barang. Kemudian robot kembali berjalan mengikuti

    garis dan menurunkan barang pada tempat yang telah ditentukan. Sedangkan untuk

    menggerakkan motor DC dan motor stepper digunakan rangkaian jembatan H.

    Rangkaiannya tersebut dikendalikan oleh rangkaian pengendali yang disebut dengan

    rangkaian mikrokontroler. Selain perangkat keras berupa rangkaian-rangkaian, robot ini

    juga menggunakan bahasa assembly sebagai perangkat lunaknya, kemudian dilakukan

    simulasi pada robot dan robot berhasil melaksanakan misinya.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • iii

    PERNYATAAN

    ROBOT DENGAN SISTEM PENDETEKSI SENSOR GARIS PUTIH DAN HITAM UNTUK MENGANGKAT BARANG

    TUGAS AKHIR

    Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing - masing disebutkan sumbernya. Medan, 29 Agustus 2007 HARY BUDIANTO 042408054

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • ii

    PERSETUJUAN

    Judul Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas

    : ROBOT DENGAN SISTEM PENDETEKSI SENSOR GARIS PUTIH DAN HITAM UNTUK MENGANGKAT BARANG.

    : TUGAS AKHIR : HARY BUDIANTO : 042408054 : DIPLOMA 3 (D3) FISIKA INSTRUMENTASI : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

    (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

    Diluluskan di Medan, 27 Agustus 2007

    Komisi Pembimbing : Diketahui Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang, MSc NIP 130 810 771

    Pembimbing, Drs. Bisman P.,M.Eng.Sc, NIP: 131459465

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • iv

    PENGHARGAAN

    Bismillaahirrahmaanirrahiim. Puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT Yang Maha Pemurah dan Maha

    Penyayang, dengan limpah karunia-Nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam

    waktu yang telah ditetapkan.

    Selama dalam masa perkuliahan sampai akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini

    penulis sangat banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada

    kesempatan ini, dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar

    besarnya kepada Ayahanda Siswadi dan Ibunda tercinta Sundarii yang selalu memberikan

    kasih sayang dan motivasi bagi penulis selama ini, serta kepada Adinda Bagus Julianto,

    Putri Zulaidaningtyas serta Annisa Wahyuningsih. Bapak Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

    selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU. Ucapan terima

    kasih juga penulis tujukan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua

    Departemen Fisika, Bapak Drs. Bisman P.,M.Eng.Sc, selaku dosen pembimbing penulis

    dalam tugas akhir ini, Bapak Drs. Kerista Sebayang, M.S selaku dosen wali penulis

    selama dalam masa perkuliahan , tak lupa juga kepada Bapak dan Ibu staf pengajar

    jurusan Fisika FMIPA USU.

    Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan kuliah khususnya Nana Tri

    Hardhana, Andika Siregar, Efra Damanik, Hotmaida Sitohang, Anggi D.A. Pohan, Ade

    Mirza, M. Tofik, Ade Ariani, Khairunnisak, Yomie Syafitri, dan teman teman yang lain

    yang membantu dan memberikan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Laporan

    Tugas Akhir ini. Serta orang- orang yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang

    telah memberikan dorongan semangat kepada penulis. Semoga ALLAH SWT akan

    membalasnya.

    Penulis menyadari dalam laporan ini masih terdapat kekurangan baik secara materi

    maupun penyajiannya. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat

    membangun untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini . Akhir kata penulis ucapkan

    banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah memberi bantuan. Semoga laporan

    ini bermanfaat bagi pembaca.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • viii

    DAFTAR ISI

    Lembar Pengesahan

    Pernyataan

    Penghargaan

    Abstrak

    Daftar Isi

    Daftar Gambar

    Daftar Tabel

    BAB 1 PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang

    1.2 Batasan Masalah

    1.3 Tujuan Proyek

    1.4 Metode Pengumpulan Data

    1.5 Sistematika Penulisan

    BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

    2.1 Inframerah

    2.2 Dioda Pemancar Cahaya Inframerah (LED Inframerah)

    2.3 Transistor

    2.4 Photodioda

    2.5 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

    BAB 3 PERANCANGAN SAN SISTEM KERJA RANGKAIAN

    3.1 Perancangan Diagram Blok

    3.2 Perancangan Sensor Barang dan Sensor Garis

    3.3 Perancangan Driver Penggerak Motor DC dan Penggerak Motor

    Stepper (Jembatan H)

    3.4 Rangkaian Catu Daya (PSA)

    ii

    iii

    iv

    v

    vi

    viii

    ix

    1

    1

    1

    2

    2

    3

    5

    5

    7

    8

    10

    11

    14

    14

    15

    23

    28

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • viii

    3.5 Rangkaian Keypad

    3.6 Rangkaian Seven Segment

    3.7 Perancangan Program

    BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA

    4.1 Pengujian Rangkaian

    4.1.1 Pengujian Rangkaian Sensor Garis dan Sensor Barang

    4.1.2 Pengujian Rangkaian Jembatan H

    4.1.3 Pengujian Rangkaian PSA

    4.2 Analisa

    BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

    5.1 Kesimpulan

    5.2 Saran

    DAFTAR PUSTAKA

    LAMPIRAN

    29

    30

    30

    33

    33

    33

    33

    34

    34

    36

    36

    36

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • viii

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar 2.1 : Karakteristik Spektrum Elektromagnetik Gambar 2.2 : Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED Gambar 2.3 : Gambar Photodioda serta simbolnya dan Grafik

    karakteristiknya Gambar 3.1 : Diagram Blok Gambar 3.2 : Rangkaian Penerima Sinar Inframerah Gambar 3.3 : Struktur robot bergerak otonom tipikal Gambar 3.4 : Prinsip pemantulan cahaya untuk membedakan warna Gambar 3.5 : Rangkaian pemancar inframerah Gambar 3.6 : Rangkaian Jembatan H Gambar 3.7 : Rangkaian Catu Daya Gambar 3.8 : Rangkaian Keypad Gambar 3.9 : Rangkaian Seven Segment Gambar 3.10 : Diagram Alir dari program

    6 7

    11 14 16 18 19 21 24 28 29 30 31

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • viii

    DAFTAR TABEL

    Tabel 3.1 : Formasi logika pada Motor DC Stepper

    27

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 1

    BAB 1

    PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang

    Manusia membutuhkan bantuan dari sesuatu yang dapat bekerja cepat, teliti dan

    tidak mengenal lelah, robot adalah jawaban dari keinginan tersebut. Robot diharapkan

    dapat mengganti pekerjaan manusia pada lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan

    dan keselamatan atau daerah yang harus diamati dengan pengamatan lebih dari

    kemampuan panca indera manusia.

    Robot yang dapat berpindah tempat tanpa campur tangan manusia disebut juga

    Autonomous Mobile Robot (AMR) dan menjadi penelitian di berbagai universitas dan

    lembaga penelitian di seluruh dunia. Aplikasi AMR antara lain sebagai penyapu ranjau,

    kurir dan penelitian objek mineral batuan planet di luar angkasa.

    Mikrokontroler adalah sistem komputer yang ringkas, dapat menggantikan

    fungsi komputer dalam pengendalian kerja dan desain yang jauh lebih ringkas daripada

    komputer. Dengan ukurannya sangat kecil, mikrokontroler dapat digunakan pada

    peralatan yang bersifat bergerak (mobile), seperti kendaraan dan peralatan jinjing

    (portable) atau pada robot, Mikrokontroler digunakan sebagai otak dari suatu

    embedded system, sebuah sistem komputer terpadu.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 2

    AT89S521 adalah chip mikrokontroler produksi Atmel Inc, merupakan keluarga

    dari MCS-51 rancangan Intel. AT89S51 mempunyai fitur dasar yang cukup lengkap

    untuk suatu pemrosesan input-output. Bahasa pemrograman yang digunakan AT89S51

    hampir tidak berbeda jauh dengan instruksi set pada mikroprosesor Intel yang sudah

    dipelajari pada perkuliahan.

    Pada proyek ini dibangun sebuah AMR yang dapat mencari keberadaan barang,

    dan berusaha untuk mengangkatnya. Robot ini memanfaatkan pantulan sinar yang

    dipancarkan oleh inframerah dan pantulan sinar inframerah tersebut akan ditangkap

    dengan menggunakan photodioda.

    1.2 Batasan Masalah

    Robot dilengkapi dengan sensor garis.

    Pemancar yang digunakan pada sensor garis adalah inframerah dan

    penerimanya adalah photodioda, sehingga garis hanya terdeteksi dari jarak

    yang dekat.

    Robot hanya mengetahui keberadaan garis, tetapi tidak mengetahui jarak

    garis tersebut.

    Penerima inframerah dari garis yang digunakan adalah photodioda.

    1.3 Tujuan Proyek

    Tujuan dilakukan pembuatan proyek ini adalah sebagai berikut :

    1. Memenuhi persyaratan menyelesaikan studi Ahli Madya (D-3) pada jurusan

    Fisika Instrumentasi FMIPA USU.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 3

    2. Menerapkan dan mengembangkan ilmu yang di peroleh penulis selama

    mengikuti perkuliahan di jurusan Fisika Instrumentasi FMIPA USU.

    3. Mendapatkan pengalaman praktis dilapangan dalam pembuatan perangkat

    elektronik yang nantinya akan berguna untuk mengembangkan pengetahuan

    dibidang elektronik.

    1.4 Metoda Pengumpulan Data

    Metode pengumpulan data yang dilakukan oleh perancang adalah :

    1. Melakukan studi ke perpustakaan mengenai teori teori yang berkaitan

    dengan judul proyek ini.

    2. Mengumpulkan dan membaca data sheet mengenai komponen yang

    digunakan.

    3. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing serta dosen dosen staf

    pengajar yang berkaitan dengan realisasi dibidang masing masing.

    4. Melalui pengujian alat.

    1.5 Sistematika Penulisan

    BAB I PENDAHULUAN

    Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan proyek, manfaat

    proyek, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan.

    BAB II TINJAUAN PUSTAKA

    Meliputi arsitektur dan konstruksi mikrokontroler yang digunakan.

    Selain itu juga membahas tentang jenis sensor yang digunakan.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 4

    BAB III PERANCANGAN SISTEM

    Meliputi tentang perancangan rangkaian dan program pada proyek.

    BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN SISTEM

    Meliputi uraian tentang cara menguji dan pembahasan cara kerja robot.

    BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

    Mengenai kesimpulan yang didapat setelah merakit proyek ini dan saran

    yang diberikan demi kesempurnaan dan pengembangan proyek ini pada

    masa yang akan datang kearah yang lebih baik.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 5

    BAB 2

    TINJAUAN PUSTAKA

    2.1. Infra merah

    Cahaya yang bisa kita lihat itu terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan

    frekwensi yang berbeda-beda, setiap frekwensi tersebut bisa dilihat sebagai warna yang

    berbeda. Radiasi Infra-merah juga merupakan gelombang dengan frekwensi yang

    berkesinambungan, hanya saja mata tidak bisa melihatnya. Spektrofotometri Infra Red

    atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan

    radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 1.000 m

    atau pada Bilangan Gelombang 13.000 10 cm-1.

    Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai

    panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang pada Tabel

    dan Gambar 2.1, sinar infra merah dibagi atas tiga daerah, yaitu:

    a. Daerah infra merah dekat

    b. Daerah infra merah pertengahan

    c. Daerah infra merah jauh

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 6

    Dibawah ini terdapat gambar berdasarkan pembagian panjang gelombang, yaitu :

    Gambar 2.1. Karekteristik Spektrum Elektomagnetik

    Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah

    panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah

    pada daerah infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 50 m atau

    pada bilangan gelombang 4.000 200 cm-1.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 7

    2.2. Dioda Pemancar Cahaya Inframerah (LED inframerah)

    LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam

    bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang

    (hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon

    melainkan dalam bentuk panas sebagian.

    Proses pemancara cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap

    suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain misalnya Galium

    Arsenida Pospat (GaAsP) atau Galium Pospat (GaP): photon energi cahaya

    dipancarkan untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari LED digunakan untuk

    menghasilkan energi tidak tampak seperti yang dipancarkan oleh pemancar laser atau

    inframerah.

    Gambar 2.2 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED

    Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium

    Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias maju.

    Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada

    didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan p

    330

    VCC5V

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 8

    dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi

    dan ada yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi.

    2.3. Transistor

    Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai

    sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau

    sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana

    berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan

    pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

    Transistor memiliki 3 terminal. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan

    dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik

    stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor

    digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai

    sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-

    komponen

    Ada dua tipe dasar transistor yaitu :

    1. Bipolar Junction Transistor (BJT atau transistor bipolar)

    2. field-effect transistor (FET).

    Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya

    menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa

    arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 9

    dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan

    tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut.

    FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis

    pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus

    listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di

    kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong

    arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan

    perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi

    tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.

    Secara umum, transistor dapat dibeda-bedakan berdasarkan banyak kategori:

    1. Materi semikonduktor: Germanium, Silikon, Gallium Arsenide.

    2. Kemasan fisik: Through Hole Metal, Through Hole Plastic, Surface Mount, IC,

    dan lain-lain.

    3. Tipe: UJT, BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, HBT, MISFET, VMOSFET,

    MESFET, HEMT, SCR serta pengembangan dari transistor yaitu IC (Integrated

    Circuit) dan lain-lain.

    4. Polaritas: NPN atau N-channel, PNP atau P-channel. Maximum kapasitas daya:

    Low Power, Medium Power, High Power.

    5. Maximum frekwensi kerja: Low, Medium, atau High Frequency, RF transistor,

    Microwave, dan lain-lain.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 10

    2.4. Photodioda

    Pengertian : piranti semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n untuk

    mendeteksi cahaya.

    Photodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Photodioda adalah

    piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan

    intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n

    atai PIN photodioda. Cahaya diserap di daerah penyambungan atau daerah intrinsik

    menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan

    arus yang berasal dari cahaya.

    Mode operasi

    Photodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:

    1. Mode photovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada photodioda

    menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang

    dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya

    sangat kecil.

    2. Mode photokonduktivitas : disini, photodioda diaplikasikan sebagai tegangan

    revers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut

    pada dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran

    menghasilkan arus photo. (hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan

    mendekati nol). Ketergantungan arus photo pada kekuatan cahaya dapat sangat

    linier .

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 11

    Karakteristik bahan photodioda:

    1. Silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus

    antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).

    2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik

    antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).

    3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan

    tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300

    sampai 1600nm).

    Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut:

    Gambar 2.3. Photodioda serta Simbolnya dan Grafik Karekteristiknya

    2.5. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

    Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler dan

    mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.

    Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor

    yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 12

    secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah

    (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontelor hadir untuk

    memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat

    bantu dan mainan yang lebih canggih.

    Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam

    penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang

    saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan

    suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan

    jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini

    ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan computer PC

    yang harus dipasang disamping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan.

    Selain sistem tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam

    bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya

    pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih aman jika

    dipasang suatu system pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan

    diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem

    pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus

    sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa

    diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.

    Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam

    program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),

    mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 13

    lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada system computer

    perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan

    dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat

    keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler,

    perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam

    ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar,

    sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-

    register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 14

    BAB 3

    PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN

    3.1 Perancangan Diagram Blok

    Secara garis besar, diagram blok dari rangkaian robot pengangkat barang ini

    ditunjukkan pada gambar 3.1. berikut ini:

    Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian

    Pada robot ini terdapat 2 jenis sensor yang berbeda fungsi. Terdapat 3 buah

    sensor garis, dan sebuah sensor barang. Ketiga sensor garis tersebut diletakkan pada

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 15

    kanan bawah, kiri bawah, dan tengah bawah pada robot. Sensor garis tersebut

    dihubungkan ke P2.0, P2.1 dan P3.7.

    Sensor barang diletakkan di depan robot. Hal ini akan menyebabkan robot dapat

    mendeteksi keberadaan barang yang berada didepanya. Sensor tersebut dihubungkan

    pada P2.2 dari mikrokontroler.

    Untuk mengendalikan pergerakan motor, digunakan sebuah rangkaian driver

    penggerak motor DC yaitu jembatan H. Jembatan H ini akan memutar motor DC

    searah/berlawanan arah jarum jam bila diberi pulsa 1 atau 0. Dengan demikian

    pergerakan motor dapat dikendalikan melalui program. Pin pin jembatan H ini

    dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2, dan P0.3 dari mikrokontroler AT89S51.

    3.2. Perancangan Sensor Barang dan Sensor Garis

    Sinar infra merah adalah radiasi elektromagnetik yang merupakan sinar tidak

    tampak, berada pada spektrum warna merah. Dapat dikatakan bahwa cahaya matahari

    80% nya adalah sinar infra merah, karena lebarnya jangkauan gelombang sinar ini 0,75

    - 1000 micron. Gelombang elektromagnetik diantara sinar tampak dan sinar mikrowave

    dinamakan sinar infra merah, dengan karakteristik adalah tidak kasat mata atau tidak

    terlihat, bersifat linier atau menyebar, refraktif atau dapat dipantulkan dan dapat diserap

    oleh beberapa obyek.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 16

    Pemancar merupakan LED yang dapat memancarkan sinar infra merah, untuk

    memperluas jarak pemancaran sinar infra merah biasanya disertakan sebuah modul

    yang berfungsi memodulasi frekuensi agar diterima oleh obyek tertentu.

    Sedangkan penerima merupakan photo dioda, photo dioda sejenis LED yang

    tidak dapat memancarkan cahaya, photo LED hanya dapat menerima sinar infra merah

    sebagai pendeteksinya. Pada posisi normal yaitu tanpa ada barang, pancaran sinar infra

    merah akan terus tanpa mengenai barang atau benda, sehingga penerima yang

    mengindikasikan tidak ada barang. Saat ada barang pancaran sinar infra merah tidak

    kembali memantul kepada penerima dan ini mengindikasikan adanya barang.

    Rangkaian penerima infra merah ditunjukkan seperti gambar 3.2 :

    VCC

    5V

    330k

    Poto dioda

    4.7kC828

    10k

    1.0k

    Q2

    2SA733

    10k2SC9454.7k

    1.0k

    1.0k

    Q4

    2SA733

    10k330

    LED1

    P2.2

    Vo

    Gambar 3.2. Rangkaian Penerima sinar inframerah

    Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke basis dari

    transistor tipa NPN C828, ini berarti untuk membuat transistor tersebut aktip maka

    tegangan yang keluar dari potodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan

    terpenuhi jika potodioda mendapatkan sinar inframerah. Analisanya sebagai berikut:

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 17

    Jika tidak ada sinar inframerah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada

    potodioda 15 Mohm, sehingga:

    2 330.000 5 0,1071 2 15.000.000 330.000RVo xVcc x Volt

    R R

    Vout akan diumpankan be basis dari transistor C828, karena tegangannya hanya 0,107

    Volt maka transistor tidak aktip.

    Jika ada sinar inframerah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada

    potodioda 300 Kohm, sehingga:

    2 330.000 5 2,6191 2 300.000 330.000RVo xVcc x Volt

    R R

    Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya lebih besar

    dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan aktip.

    Aktipnya transistor C828 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor,

    sehingga colektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke

    basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktip. Seterusnya

    aktipnya transistor A733 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor,

    sehingga colektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke

    basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga transistor ini juga aktip.

    Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler AT89S51 sehingga

    jika transistor ini aktip, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 18

    Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke

    mikrokontroler AT89S51, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini

    mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa sensor ini telah berada dekan dengan

    penghalang atau dinding.

    Transistor ke-4 tipe PNP A733 berfungsi untuk menyalakan LED sebagai

    indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar inframerah dari pemancar.

    LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar inframerah, dan akan mati jika

    sensor tidak menerima sinar inframerah.

    Dasar Sistem Robot Pengikut Garis mengacu pada dasar sistem robot bergerak

    otonom. Secara umum, struktur robot bergerak otonom yang tipikal digambarkan

    dalam gambar 3.3.

    Gambar 3.3. Struktur robot bergerak otonom tipikal

    Berdasarkan gambar 3.3, struktur robot adalah kalang tertutup melalui dunia

    luar yang terdiri atas sensor, persepsi (perception), basis pengetahuan (knowledge base)

    dan kendali (control), dan aktuasi (actuation). Komunikasi berfungsi untuk

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 19

    berhubungan dengan robot lain atau untuk menerima tugas-tugas khusus dari pusat

    kendali. Subsistem sensor menyediakan pengukuran kuantitatif terhadap kenyataan di

    dalam lingkungan.

    Pemilihan sensor sebaiknya disesuaikan dengan misi yang akan dijalankan.

    Selanjutnya subsistem persepsi melakukan proses ekstraksi informasi dari sensor dan

    interpretasi informasi. Hasil pemrosesan memberikan deskripsi tentang lingkungan

    secara terbatas sesuai dengan sensor yang dipakai. Keluarannya lalu diberikan ke

    subsistem basis pengetahuan untuk menentukan aksi yang akan dilakukan sesuai

    misinya. Oleh subsistem perencanaan dan kendali, perintah tersebut diproses lebih

    lanjut untuk mengendalikan subsistem aktuasi.

    Sensor pendeteksi garis yang digunakan dalam robot pengikut garis biasanya

    mendasarkan pada prinsip pemantulan cahaya untuk membedakan warna garis dengan

    latar belakangnya. Seperti ditunjukkan pada gambar 3.4 :

    Gambar 3.4. Prinsip pemantulan cahaya untuk membedakan warna

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 20

    Pada warna gelap penyerapan cahaya lebih besar daripada warna putih sehingga

    cahaya terpantul ke sensor menjadi lebih kecil. Cahaya yang digunakan untuk

    pengenalan garis biasanya adalah cahaya tampak dan infra-merah. Sensor untuk cahaya

    tampak yang umum digunakan adalah inframerah yaitu transistor cahaya

    (phototransistor) dan dioda foto (photodiode).

    Metode untuk membuat Robot Pengikut Garis dapat mengikuti garis ada

    beberapa cara. Cara pertama adalah membuat garis berada di antara deretan sensor.

    Kedua, dengan membuat sensor berada di atas garis. Ketiga, dengan cara selalu

    mendeteksi tepi garis.

    Untuk dapat mengikuti garis dan mendeteksi barang, maka robot dilengkapi

    dengan 3 buah sensor garis dan 1 buah sensor barang. Semua sensor ini mempunyai

    rangkaian yang sama, hanya penempatannya saja yang berbeda.

    Masing-masing sensor menggunakan 3 buah pemancar inframerah dan sebuah

    potodioda. Sensor ini memanfaatkan pantulan dari pemancar inframerah yang diterima

    oleh potodioda. Digunakan 3 buah pemancar inframerah pada masing-masing sensor

    bertujuan agar sinyal pantulan semakin kuat, sehingga posisi halangan maupun garis

    dapat terdeteksi dengan baik.

    Garis yang digunakan adalah garis putih dan lantainya berwarna hitam, dengan

    demikian ketika sensor mengenai garis putih, maka pantulan dari inframerah akan

    mengenai potodioda. Sedangkan jika sensor mengenai lantai hitam, maka pancaran

    sinar inframerah lebih banyak yang diserap oleh garis hitam, sehingga pantulannya

    menjadi lemah dan tidak mengenai potodioda. Demikian pula halnya ketika robot

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 21

    VCC5V

    Infra Merah

    100 100

    Infra Merah

    100

    mendeteksi barang. Ketika sinar inframerah mengenai barang (khususnya yang

    berwarna hitam), sinar akan diserap. Perbedaan intensitas pantulan inilah yang

    digunakan untuk mendeteksi adanya barang ataupun garis.

    Setiap pantulan yang diterima oleh potodioda akan diolah dan dijadikan data

    digital, sehingga bila potodioda mendapatkan pantulan dari pemancar inframerah, maka

    akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroler AT89S51. Dengan demikian

    mikrokontroler dapat mendeteksi sensor yang mengirimkan sinyal low dan kemudian

    memutuskan melakukan manuver kekiri ataupun kekanan atau untuk mengangkat dan

    menurunkan barang.

    Rangkaian pemancar inframerah tampak seperti gambar di bawah ini:

    Gambar 3.5. Rangkaian Pemancar inframerah

    Pada rangkaian di atas digunakan 3 buah LED inframerah yang diparalelkan,

    dengan demikian maka intensitas yang dipancarkan oleh inframerah semakin kuat,

    karena merupakan gabungan dari 3 buah LED inframerah.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 22

    Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada

    masing-masing LED inframerah adalah sebesar:

    5 0,05 50100

    Vi A atau mAR

    Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED inframerah, maka intensitas pancaran

    inframerah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pantulannya akan semakin

    jauh.

    Pantulan dari sinar inframerah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan

    diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan data biner, dimana jika potodioda

    menerima pantulan sinar inframerah maka output dari rangkaian penerima ini akan

    mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pantulan sinar

    inframerah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1).

    Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar

    inframerah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 Kohm jika

    terkena sinar inframerah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya.

    Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 23

    3.3. Perancangan Driver penggerak Motor DC dan penggerak Motor Stepper

    (Jembatan H)

    Untuk dapat bergerak, maka robot harus dapat mengendalikan perputaran

    rodanya. Robot menggunakan 2 buah motor DC 6 volt untuk menggerakkan rodanya,

    dimana 1 motor untuk menggerakkan roda sebelah kanan dan 1 motor lagi untuk

    menggerakkan roda sebelah kiri.

    Motor DC akan berputar searah/berlawanan arah dengan jarum jam jika salah

    satu kutubnya diberi tegangan positip dan kutub yang lainnya diberi tegangan negatip

    atau ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika polaritasnya dibalik.

    Dengan sipat yang demikian maka dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat

    membalikkan polaritas yang diberikan ke motor DC tersebut, sehingga perputaran

    motor DC dapat dikendalikan oleh rangkaian tersebut. Dan jika rangkaian tersebut

    dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51, maka pergerakan motor dapat

    dikendalikan oleh program.

    Rangkaian untuk mengendalikan perputaran motor DC tersebut adalah sebuah

    rangkaian yang dikenal dengan jembatan H. Jembatan H ini terdiri dari 4 buah

    transistor, dimana 2 buah transistor bertipe NPN dan 2 buah transistor lagi bertipe PNP.

    Ke-4 transistor ini dirangkai sedemikian rupa sehingga dengan memberikan sinyal low

    atau high pada rangkaian maka perputaran motor dapat diatur.

    Untuk perintah maju, maka robot akan memutar maju kedua motor, motor

    kanan dan kiri. Untuk perintah mundur, maka robot akan memutar mundur kedua

    motor. Sedangkan untuk memutar/berbelok kekanan, maka robot akan memutar maju

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 24

    motor sebelah kiri dan memutar mundur motor sebelah kanan, sehingga dengan

    demikian maka robot akan memutar/berbelok kearah kanan. Hal sebaliknya dilakukan

    jika robot berputar ke sebelah kiri. Rangkaian jembatan H, ditunjukkan pada gambar

    3.6.

    Gambar 3.6. Rangkaian jembatan H

    Pada rangkaian di atas, jika P0.0 diset high yang berarti P0.0 mendapat

    tegangan 5 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kiri akan aktip.

    Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan mendapat tegangan

    0 volt dari ground. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri atas

    diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP

    127 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini aktip (transistor tipe

    PNP akan aktip jika tegangan pada basis lebih kecil dari 4,34 volt). Aktipnya transistor

    PNP TIP 127 ini akan mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga

    kolektor mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc.

    Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah

    diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor

    TIP 122 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktip

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 25

    (transistor tipe NPN akan aktip jika tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt).

    Karena transistor TIP 122 ini tidak aktip, maka kolektornya tidak terhubung ke emitor,

    sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.

    Karena kolektor TIP 122 dihubungkan dengan kolektor TIP 127 yang

    mendapatkan teganagan 5 volt dari Vcc, maka kolektor dari TIP 122 juga

    mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kiri

    mendapatkan tegangan 5 volt (polaritas positip).

    Agar motor dapat berputar ke satu arah maka kaki sebelah kanan motor harus

    mendapatkan tegangan 0 volt (polaritas negatip). Hal ini diperoleh dengan memberikan

    logika low (0) pada P2.7 mikrokontroler AT89S51.

    Pada rangkaian di atas, jika P0.1 diset low yang berarti P0.1 mendapat tegangan

    0 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kanan tidak akan aktip.

    Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan mendapat tegangan

    5 volt dari Vcc. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kanan atas

    diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP

    127 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktip Karena

    transistor PNP TIP 127 tidak aktip maka kolektornya tidak terhubung ke emitor

    sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc, tetapi mendapatkan

    tegangan yang berasal dari transistor TIP 122 yang berada di bawahnya.

    Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah

    diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor

    TIP 122 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini menjadi aktip.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 26

    Karena transistor TIP 122 ini menjadi aktip, menyebabkan kolektornya terhubung ke

    emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.

    Karena kolektor TIP 122 yang mendapatkan teganagan 0 volt dari ground

    dihubungkan dengan kolektor TIP 127, maka kolektor dari TIP 127 juga mendapatkan

    tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kanan mendapatkan

    tegangan 0 volt (polaritas negatip). Hal ini akan menyebabkan motor akan berputar ke

    satu arah tertentu. Sedangkan untuk memutar motor kea arah sebaliknya, maka logika

    yang diberikan ke P0.0 adalah low (0) dan logika yang diberikan ke P0.1 adalah high

    (1).

    Prinsip tersebut tidak jauh berbeda pada saat menghidupkan motor stepper.

    Prinsip kerja dari motor stepper yaitu pembangkitan medan magnet untuk memperoleh

    gaya tarik ataupun gaya lawan dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/

    kumparannya. Bila kumparan mendapatkan logika 1 maka akan dibangkitkan kutub

    magnet yang berlawanandengan kutub magnet tetap pada rotor. Sehingga posisi kutub

    magnet rotor akan ditarik mendekati lilitan yang menghasilkan kutub magnet

    berlawanan tadi. Bila langkah berikutnya lilitan yang bersebelahan diberi tegangan,

    sedangkan catu tegangan lilitan sebelumnya dilepas, maka kutub magnet tetap pada

    rotor itu akan berpindah posisi menuju kutub magnet lilitan yang dihasilkan. Berarti

    telah terjadi gerakan 1 step. Bila langkah ini diulang terus-menerus, dengan

    memberikan tegangan secara bergantian kelilitan-lilitan yang bersebelahan, maka rotor

    akan berputar.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 27

    Logika perputaran rotor tersebut dapat dianalogikan secara langsung dengan

    data 0 atau 1 yang diberikan secara serentak terhadap semua lilitan stator Motor.

    Untuk motor DC Stepper 4 fasa pada prinsipnya ada dua macam cara, yaitu full step

    dan half step.

    Seperti terlihat pada table dibawah ini :

    Full Step Half Step

    1 1 0 0 0 1 0 0 0

    2 0 1 0 0 1 1 0 0

    3 0 0 1 0 0 1 1 0

    4 0 0 0 1 0 1 1 0

    5 Berulang ke step 1 0 0 1 0

    6 0 0 0 1

    7 0 0 0 1

    8

    1 0 0 1

    Berulang ke step 1

    Tabel 3.1 Formasi logika pada Motor DC Stepper

    Pada Full Step, suatu titik pada sebuah kutub magnet dirotor akan kembali

    mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step ke 4.

    Berikutnya dapat diberikan lagi mulai dari step 1. Untuk Half Step, setiap kutup magnet

    pada rotor akan kembali mendapatkan tarikan dari medan magnet lilitan yang sama

    setelah Step ke 8. Berikutnya kembali mulai step 1.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 28

    2200uF5 Volt DC

    0 Volt

    6,2 Volt DC

    6.2 V

    3.4. Rangkaian Catu Daya (PSA)

    Rangkaian catu daya ini berfungsi untuk mensuplay tegangan ke seluruh

    rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari sebuah baterei 6 volt yang di serikan dengan dua

    buah dioda. Untuk menembus 1 buah dioda diperlukan tegangan sebesar 0,6 volt,

    sehingga untuk menembus 2 buah dioda diperlukan tegangan sekitar 1,2 volt, sehingga

    output dari rangkaian ini sekitar 4,8 volt sampai 5,0 volt. Kemudian dipasang sebuah

    kapasitor untuk menyimpan arus, sehingga jika tiba-tiba mikrokontroler membutuhkan

    arus besar, maka arus tersebut dapat disupplay oleh kapasitor ini. Rangkaian catu daya

    ditunjukkan oleh gambar berikut ini :

    Gambar 3.7. Rangkaian catu daya

    Pada rangkaian ini terdapat 2 buah keluaran, yaitu 5 volt dan 6 volt. Keluaran 5

    volt dibutuhkan oleh mikrokontroler, penguat sinyal dan rangkaian sensor, sedangkan 6

    volt dibutuhkan untuk rangkaian jembatan H ( pengendali motor ).

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 29

    3.5. Rangkaian Keypad

    Pada alat ini dipakai dua jenis sakelar yaitu limit switch dan touch switch

    (tombol). Limit switch digunakan sebagai pemberi informasi posisi atap, sedangkan

    touch switch (tombol) digunakan sebagai tombol operasional alat. Gambar dari

    rangkaian sakelar ini adalah sebagai berikut:

    Gambar 3.8. Rangkaian Keypad

    Ketika sakelar terbuka, P3.3 s.d. p3.6 akan bernilai 1 (high). Sedangkan ketika sakelar

    tertutup, pin akan terhubung langsung dengan ground yang akan mengakibatkan

    tegangannya menjadi 0 V. Ini akan memberikan logika 0 (low) pada mikrokontroler.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 30

    3.6. Rangkaian Seven Segment

    Gambar 3.9. Rangkaian 7 Segmen

    Gambar 3.10 memperlihatkan sebuah rangkaian 7 segmen. Dalam rangkaian ini, 7

    segmen yang digunakan adalah jenis common anoda. Sebuah segmen akan menyala

    ketika salah satu input dari 7 segmen tersebut diberikan logika low (0). Untuk

    menghidupkan keseluruhan segmen, kedelapan input seven segmen tersebut haruslah

    diberikan logika low.

    3.7. Perancangan Program

    Robot ini dirancang untuk mengangkat dan menurunkan barang pada tempat

    yang telah ditetapkan. Namun, dalam menjalankan misinya robot ini juga dilengkapi

    dengan sensor garis agar robot ini berjalan sesuai dengan lintasanya yaitu berupa garis

    putih. Diagram alir dari program yang akan dibuat adalah:

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 31

    Gambar 3.10. Diagram Alir dari Program

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 32

    Ketika switch pada robot di hidupkan, maka robot dalam keadaan stand by.

    Robot akan menjalankan misi pertamanya ketika keypad 1 dan enter ditekan, robot

    akan berjalan mengikuti garis dan berbelok kekanan pada persimpangan ketika sensor

    barang mendeteksi adanya barang (benda) maka robot akan berhenti dan

    mengangkatnya. Kemudian robot akan maju mengikuti garis, apabila sensor garis

    tengah tidak mendeteksi adanya garis putih kembali maka robot akan menurunkan

    barang. Setelah robot selesai menurunkan barang, robot akan berhenti sampai keypad

    reset ditekan (robot dalam keadaan stand by).

    Begitu juga sebaliknya apabila keypad 2 dan enter ditekan, robot akan

    menjalankan misi keduanya akan tetapi pada persimpangan robot akan berbelok kearah

    kiri.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 33

    BAB 4

    PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA

    4.1 Pengujian Rangkaian

    4.1.1 Pengujian Rangkaian Sensor Garis dan Sensor Barang

    Rangkaian ini dikatakan baik apabila ketika photodioda terkena pantulan

    inframerah, LED indikator akan menyala dan tegangan keluarannya jika diukur adalah

    0 V. Demikian sebaliknya, ketika photodioda tidak terkena pantulan inframerah, LED

    indikator tidak akan menyala, dan tegangan kelurannya jika diukur adalah 5 V.

    Karena sensor garis berfungsi untuk mendeteksi garis, maka sensor ini

    diletakkan menghadap ke bawah dengan jarak sedekat dekatnya dengan lantai.

    Sedangkan sensor barang mempunyai jarak jangkau terhadap barang. Jangkauan barang

    yang dapat dideteksi sensor barang adalah 4 cm.

    4.1.2. Pengujian Rangkaian Jembatan H

    Untuk menguji rangkaian ini, diberikan logika high (5 V) pada salah satu

    inputnya, sedangkan inputnya yang lain diberikan logika low (0 V). Maka motor dc

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 34

    yang dihubungkan pada outputnya akan berputar ke arah tertentu. Dan ketika

    pemberian logika dibalik, motor akan berputar kea rah yang sebaliknya.

    4.1.3 Pengujian Rangkaian PSA

    Rangkaian PSA dikatakan baik ketika nilai tegangan outputnya berkisar antara

    4,5V 5,0V.

    4.2 Analisa

    Setelah keseluruhan dibuat dan diuji, maka berikut ini adalah rangkaian kerja dari

    robot yang dibuat:

    1. Pada saat dihidupkan, robot akan stand by dan menunggu keypad 1 atau 2 serta

    enter ditekan.

    2. Ketika keypad telah ditekan maka robot akan segera mendeteksi garis melalui

    inframerah yang diterima oleh photodioda. Ketika inframerah garis terdeteksi, robot

    akan segera menjalankan rutin untuk mengikuti garis.

    3. Dan ketika sensor garis kanan dan kiri mendeteksi adanya garis putih

    (persimpangan), robot akan berbelok kekanan atau kekiri (sesuai dengan keypad

    yang ditekan, jika keypad 1 ditekan maka robot akan berbelok kekanan dan berlaku

    sebaliknya untuk keypad 2).

    4. Pada saat robot mengikuti garis dan sensor barang medeteksi adanya barang maka

    robot akan berhenti dan mengangkat barang. .

    5. Kemudian robot akan berjalan mengikuti garis kembali.

    6. Ketika sensor garis tengah tidak mendeteksi adanya garis, maka robot akan berhenti

    dan menurunkan barangnya.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 35

    7. Setelah itu, robot akan tetap melakukan rutin kerjanya (sesuai dengan keypad yang

    ditekan) robot akan berhenti dan menunggu perintah apabila keyped reset ditekan.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • 36

    BAB 5

    KESIMPULAN DAN SARAN

    5.1 Kesimpulan

    1. Robot dapat mengangkat barang dengan baik dengan beban barang yang

    diangkat maksimal 0,5 kg, ini dikarenakan robot masih berupa prototipe.

    2. Robot hanya mendeteksi garis berwarna putih dengan lebar garis 4 cm,

    dimana jarak lantai (garis) dengan sensor 2 cm.

    3. Sensor barang dapat terganggu dengan adanya pantulan cahaya (infra

    merah) disekitarnya, dikarenakan letaknya yang berada didepan robot.

    5.2 Saran

    1. Photodioda dapat terganggu oleh cahaya dari sekitar robot, sehingga

    disarankan untuk pengembangannya robot menggunakan jenis sensor yang

    lain untuk mendeteksi barang.

    2. Untuk pengembangan selanjutnya, ada baiknya jika dibuat robot pengangkat

    barang dan dapat menyusun barang.

    3. Alangkah baiknya jika alat ini dimanfaatkan dan diisolasikan kegunaannya

    dikalang mahasiswa, guna mengembangkan teknologi dan inovasi

    dikalangan mahasiswa.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • DAFTAR PUSTAKA

    Agfianto, 2004,Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Edisi Kedua, Penerbit: Gava Media, Yogyakarta.

    Agfianto, 2002,Teknik Antar Muka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Edisi Pertama, Penerbit : Graha Ilmu, Yogyakarta.

    Andi,2003,Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51, Penerbit : PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.

    Malvino, Albert paul, 2003,Prinsip-prinsip Elektronika,Jilid 1&2, Edisi Pertama

    Penerbit : Salemba Teknika, Jakarta.

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • Lampiran 1: Gambar Rangkaian Lengkap

    VC C5 V

    Infra M e ra h

    10 0 100

    Infra M e ra h

    1 00

    VC C5V

    Infra M erah

    100 100

    Infra M erah

    100

    VC C5V

    Infra M erah

    100 100

    Infra M erah

    100

    VC C5V

    Infra M erah

    100 100

    Infra M erah

    100

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

  • Lampiran 2 : Robot tampak samping

    Hary Budianto : Robot Dengan Sistem Pendeteksi Sensor Garis Putih Dan Hitam Untuk Mengangkat Barang, 2007. USU Repository 2009

    SAMPULAbstraksiPernyataanPERSETUJUANPENGHARGAANDAFTAR ISITA semuaDaftar PustakaGambar R.LengkapLampiran 2