LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ROBOT PENGANTAR MAKANAN DENGAN LENGAN MEKANIK BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32. Disusun oleh :

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN ROBOT PENGANTAR MAKANAN DENGAN LENGAN MEKANIK BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32 Ditulis sebagai satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III (Diploma Tiga) Program Studi Teknik Elektronika Disusun oleh : AGUNG PRAYOGO FAUZI FADLI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2014

2 Abstrak Robot line tracer merupakan suatu jenis robot bergerak (mobile robot) yang mempunyai misi mendeteksi dan mengikuti suatu garis pandu yang telah dibuat pada bidang lintasan.robot pengantar makanan menggunakan line tracer merupakan suatu robot bergerak yang sudah terprogram dari otaknya dan telah ditentukan untuk robot membaca track garis hitam. Robot menggunakan jalur line tracer ini mempunyai kelebihan untuk mengantar makanan. Sebagai dasar serta pertimbangan utama dalam pembuatan tugas akhir yang penulis ajukan ini adalah membuktikan hasil nyata dari uji coba langsung secara mandiri atau kelompok. Secara keseluruhan sistem otomatis ini terdiri dari lengan mekanik, dan nampan sebagai benda yang akan dibawa. Sistem ini terdiri dari 5 (Lima) buah motor DC. Untuk merancang perangkat lunak robot pengantar makanan digunakan pemrograman Bahasa C yang kemudian hasil program tersebut di Compile ke mikrokontroler ATMega 32. Hasil akhir dari perancangan ini adalah menghasilkan robot yang dapat mengantar makanan ke meja yang telah ditentukan kemudian dilanjutkan dengan meletakkan nampan secara otomatis dengan jumlah sampel uji 3 buah meja. Setelah meletakkan nampan robot kembali menuju posisi awal. Keyword :Mikrokontroler ATMega32, Lengan Mekanik, Motor DC

3 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul RANCANG BANGUN ROBOT PENGANTAR MAKANAN DENGAN LENGAN MEKANIK BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 32 dengan baik yang disusun guna memenuhi syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak menghadapi kesulitan-kesulitan. Namun berkat bantuan dari semua pihak maka Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Sepantasnya pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M.Syahruddin,S.T,M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Bapak Junaidi, S.T.,M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Henry Lumbantoruan, S.T.,M.T., selaku Sekertaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Berman P Panjaitan, S.T.M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan 5. Bapak Berman P Panjaitan, S.T.M.T., selaku Dosen Pembimbing. 6. Bapak Baringin Sibarani.S.T.M.T., selaku Ketua Sidang. 7. Bapak Ir. Akhiruddin,M.T., selaku Penguji I. 8. Bapak Drs. Ansharuddin.S.S.T.M.T., selaku Penguji II. 9. Bapak Harris Aminuddin, S.S.T.M.T., Selaku Kepala Bengkel Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan 10. Bapak Ir. Akhiruddin.M.T., selaku Kepala Labolatorium Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan 11. Seluruh staf pengajar dan pegawai yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

4 12. Teman -teman semester 6 Elektronika khususnya EK-6A, teman seperjuangan selama 3 tahun terakhir dan seterusnya. 13. Seluruh teman-teman yang lain yang tidak memungkinkan namanya dapat saya sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih terdapat kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan kritikan dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi perbaikan dan kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi pembacanya. Medan, September 2014 Hormat kami, Penulis

5 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv vi ix x BAB 1 PENDAHULUAN LatarBelakang Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah Metodelogi Penulisan SistematikaPenulisan... 4 BAB II DASAR TEORI Mikrokontroller ATMega Arsitektur Mikrokontroller ATMega Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATMega Input/ Output Timer Motor DC Teori Motor DC Jenis Jenis Motor DC Prinsip Kerja Motor DC Prinsip Arah Putaran Motor Driver Motor DC Dengan Konfigurasi H-Bridge Mosfet Teori H-Bridge Mosfet Photodioda Relay 5V... 26

6 2.5.1 Prinsip Kerja Relay Arti Pole dan Throw Fungsi Relay LCD BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Perancangan Hardware Spesifikasi System Perancangan Blok Diagram padasistem Fungsi masing-masing Blok Cara Kerja Sistem Desain Mekanik dan Jalur Sensor Garis Rangkaian Push Button Driver Motor DC Driver Motor Tangan Rangkaian Catu Daya Mikrokontroller Atmega LCD (Liquid Crystal Display) Perancangan Perangkat Lunak Flowchart Program untuk Motor Dc Program untuk Robot Mengantar Makanan Program untuk Tampilan LCD Program untuk Push Button BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA PengujjianSensor Garis Pengujian Driver H-Bridge Pengujian Driver Relay untuk Lengan Mekanik Pengujian Kecepatan Robot Mengantar Makanan ke meja Pengujian LCD BAB 5 PENUTUP Kesimpulan Saran... 63

7 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 65

8 DAFTAR GAMBAR 2.7 Blok diagram AVR ATMega Pin-pin Mikrokontroler Atmega Simbol Motor DC Motor DC Motor DC Sederhana Medan Magnet Yang MembawaArusMengelilingiKonduktor ReaksiGarisFluks PrinsipKerja Motor DC Baganmekanismekerja motor DC magnet permanen Konfigurasi H-Bridge MOSFET H-bridge konfigurasi MOSFET A&D on, B&C off H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D off, B&C on Driver Motor DC Photodioda panjanggelombang yang dihasilkanolehbahanphotodiode Strukturdioda BentukdanSimbol Relay StrukturSederhana Relay Jenis Relay Berdasarkan Pole dan Throw LCD (Liquid Crystal Display) Diagram bloksistem LenganMekanik DesainNampan Jalur Rangkaian sensor garis Push button switch PrinsipKerja Push button switch Rangkaian Push Button Cara kerja H-Bridge Driver Motor MOSFET... 40

9 3.23 Driver motor tangan RangkaianCatuDayaSistem Rangkaian minimum mikrokontroleratmega Layout PCB RangkaianSistem Minimum ATMega LCD Karakter 16 x 2 (M1632) Rangkaian minimum LCD Flowchart Program Utama Tampilan LCD... 63

10 DAFTAR TABEL 2.27 Fungsikhusus port A Fungsi khusus port B Fungsikhusus port C Fungsikhusus port D Frekuensipengisianpulsapada timer KonfigurasiPengujian H-bridge MOSFET PIN danfungsi LCD Pengujian sensor garis Pengujian Driver H-Bridge Pengujian Driver Relay NaikTurun Pengujian Driver Relay MajuMundur Waktu rata-rata Meja Waktu rata-rata Meja Waktu rata-rata Meja

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Seiring perkembangan teknologi yang semakin modern pada masa sekarang, terutama pada bidang elektronika yang dapat mempermudah dalam pengoperasian suatu alat, sehingga manusia sangat dimudahkan dengan adanya berbagai peralatan yang diciptakan dan dapat dioperasikan serta digunakan secara otomatis. Perkembangan teknologi tersebut menyebabkan banyak perubahan dalam pemakaian sistem peralatan diseluruh bidang kehidupan baik dunia industri, jasa, kesebatan dan sebagainya. Pekerjaan pekerjaan yang dulu dikerjakan secara manual oleh tanaga manusia, sekarang ini cenderung sudah dilakukan oleh sistem peralatan yang serba otomatis. Peralatan dengan prinsip kerja otomatis itu tidak lepas dari sistem kontrol sebagai pengendalinya. Teknik kontrol yang dapat digunakan sangat beragam, sehingga mampu diterapkan pada peralatan elektronik dengan tingkat keamanan dan keakuratan yang tinggi. Kompetensi lulusan mahasiswa program studi elektronika dalam teknik robotik perlu peningkatan secara kontinyu khususnya dalam penerapan serta pemakaiannya. Hal ini memerlukan uji coba langsung, dan tidak cukup dengan sekedar menikmati hasil yang sudah diperoleh mahasiswa lainnya melalui jurnal maupun informasi melalui media dengan begitu saja. Lebih jauh haruslah dibuktikan sendiri. Sebagai mahasiswa haruslah aktif untuk meminta masukan dari dosen pembimbing tugas akhir. Kesadaran ini timbul karena banyak sekali hal-hal yang perlu dipelajari dalam pembuatan robot tersebut yang belum lagi dikuasai, melainkan harus dilaksanakan secara bersama dengan tim, dan betapa pentingnya metode tersebut untuk diterapkan. Hasil karya mahasiswa diharapkan dapat dimanfaatkan untuk menunjang fasilitas laboratorium mikrokontroller. Kegiatan yang dilakukan mahasiswa adalah mulai dari

12 kegiatan perakitan sampai pada tahap uji coba, serta dilanjutkan dalam uji ketelitian yang dapat digunakan untuk menguji kemampuan secara maksimal. Dengan kemajuan teknologi yang ada pada bidang elektronika ini, penulis merencanakan suatu penerapan system Microcontroller untuk merancang Rancang Bangun Robot Pengantar Makanan Berbasis ATMEGA 32 sebagai judul tugas akhir penulis. Dengan adanya robot ini diharapkan fungsi pelayan makanan dapat digantikan sehingga hanya membutuhkan seorang operator saja untuk mengoperasikan robot bekerja sesuai perintah yang telah diprogram pada mikrokontroler. 1.2 TUJUAN Adapun tujuan dari penulisan laporan ini ialah : 1. Untuk mengetahui bagaimana Merancang dan membuat Robot Pengantar Makanan berbasis mikrokontroller ATMega Mengetahui dan memahami mikrokontroller ATMega 32 secara umum dan sensor-sensor, komponen yang terdapat pada pembuatan tugas akhir ini 3. Mampu mengembangkan sebuah aplikasi Robotika 1.3 Manfaat Ada beberapa manfaat dari pembuatan rancang bangun robot pengantar makanan berbasis Mikrokontroller ATMega 32 ialah : 1. Mampu meringankan pekerjaan mengantar makanan 2. Mengurangi kesalahan yang ditimbulkan saat mengantarkan makanan 3. Bagi penulis, dimana dapat menambah pengetahuan yang banyak dan pengalaman di bidang robotika dan pembangunan konsep elektronik yang kompleks.

13 1.4 Batasan Masalah Agar permasalahan yang dibahas dalam laporan Tugas Akhir ini tidak menyimpang jauh dari pokok pembahasan, maka dalam penulisan laporan Tugas Akhir dengan judul Rancang bangun Robot pengantar makanan berbasis Mikrokontroller ATMega 32 ini, ditetapkan pokokpokok permasalahan yang akan dibahas sebagai berikut 1. Robot ini berbasis mikrokontroller ATMega Menggunakan sensor garis photodioda untuk mendeteksi garis hitam agar robot bisa bernavigasi. 3. Meja yang akan diantar diasumsikan sebanyak 4 meja sebagai sample. 4. Posisi meja tidak berubah. 5. Beban yang dibawa robot maksimal 1 kg. 6. Software yang digunakan Code vision AVR 1.5 Metodologi Penulisan Metode adalah suatu sistem atau cara yang digunakan untuk memperoleh data yang baik dalam pelaksanaan Tugas Akhir. Dalam penyusunan laporan Tugas Akhir, diperlukan banyak referensi yang berasal dari berbagai sumber untuk dijadikan data. Data tersebut diperoleh dengan cara: 1. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini. 2. Mengadakan konsultasi dan arahan/bimbingan dari dosen pembimbing serta sumber-sumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini. 3. Mencari data data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet. 4. Diskusi sesama kelompok Tugas Akhir.

14 1.6 Sistematika Penulisan Adapun yang akan menjadi sistematika pembahasan yang akan digunakan dalam penulisan tugas akhir adalah sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Pada bab ini akan berisi latar belakang, tujuan, manfaat, batasan masalah, metode penulisan dan perancangan. BAB II : DASAR TEORI Pada bab ini akan dibahas mengenai dasar teori dan teori terapan dari komponen yang digunakan dalam rangkaian keseluruhan sistem elektronik dan mekanik. Literatur- Literatur yang mendukung akan disertakan untuk pemahaman yang baik. BAB III : PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dibahas mengenai langkah-langkah perancangan sistem elektronik dan mekanik berdasarkan sistematika blok diagram yang telah disertakan. BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA DATA Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian dari komponen sistem yang ada berdasarkan spesifikasi komponen. Pengujian sensor terhadap variabel objek dan besaran yang berbeda untuk mendapatkan data. Data yang telah didapatkan akan diolah menjadi simpulan berbentuk data sistematik. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini akan dibahas tentang inti simpulan dari hasil pengujian sistem dan data hasil pengujian, saran yang datang setelah realisasi rancangan dan pembuatan ini selesai.