PROPOSAL EC6030 PERANCANGAN SENSOR INFRA RED (IR) UNTUK NAVIGASI ROBOT BERBASIS FPGA DAN up LEON

Transkripsi

1 PROPOSAL EC6030 PERANCANGAN SENSOR INFRA RED (IR) UNTUK NAVIGASI ROBOT BERBASIS FPGA DAN up LEON Oleh : Agus Mulyana MAGISTER TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TINGGI ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Latar Belakang Sensor bagi robot merupakan indera untuk melihat lingkungan tempat robot berada. Dengan sensor pula sebuah robot dapat membaca besaran fisik dari lingkungan dan mengubahnya menjadi besaran elektrik yang akan menjadi pengetahuan bagi robot untuk bergerak. Untuk memenuhi kebutuhan dalam navigasi, maka terdapat beberapa sensor yang dapat digunakan oleh robot, diantaranya : 1. Light Dependent Resistor (LDR) 2. Infra Red (IR) 3. Ultra sonic Hasil pembacaan dari masing-masing sensor akan diberikan ke mikroprosesor/mikrokontroler untuk diolah, sehingga menjadi acuan untuk menentukan aksi selanjutnya. Deskripsi Masalah Pada tugas ini, sensor yang akan dirancang adalah sensor Infra Red (IR). Sensor ini akan digunakan oleh robot untuk panduan bernavigasi menyusuri ruangan / arena yang ditentukan. Alasan perancangan sensor ini adalah karena sebagian besar navigasi robot menggunakan sensor IR. Selain itu karena adanya kemudahan dan ketersediaan komponen pendukung. Batasan Masalah 1. Sensor yang akan dibuat berjumlah 4 modul, hal ini disesuaikan untuk penempatan pada bagian depan, kanan, kiri dan belakang robot 2. Tiap modul terdiri dari bagian pemancar dan penerima 3. Keluaran sensor adalah digital (berlogika low atau high) 4. Jangkauan pendeteksian sensor dari 0 25 cm 5. Perancangan menggunakan VHDL dan verifikasi menggunakan Verilog Cara Kerja Sensor Sensor infra red (IR) akan berlogika low jika mendeteksi benda dengan jarak kurang dari 25 cm, dan akan berlogika high jika mendeteksi benda yang berada lebih dari 25 cm. Kondisi ini sangat menentukan untuk mendeteksi benda atau rintangan pada area navigasi

3 Diagram Blok Sistem Berikut ini adalah diagram blok sistem sensor yang akan dirancang, detilnya seperti pada gambar berikut : Keterangan gambar 1 : Gambar 1. Blok Pemanacar IR 1. Osilator 1 (frekuensi pembawa) : Blok ini akan membangkitkan frekuensi sebesar 38 Khz, frekuensi ini dirancang agar sesuai dengan karakteristik infra red yang ada. 2. Osilator 2 (frekuensi pembawa) : Blok ini akan membangkitkan frekuensi sebesar 4 Khz, frekuensi ini didesain lebih kecil dari frekuensi pembawa, dengan adanya frekuensi data ini, maka sistem diharapkan akan lebih handal terhadap gangguan. 3. Modulator : Blok ini berfungsi untuk mencampur frekuensi pembawa dengan frekuensi data, yang akan menghasilkan keluaran frekuensi termodulasi. 4. Fast switching transistor : Blok ini berfungsi sebagai saklar sekaligus mendrive IR Led agar arus yang mengalir dapat lebih kuat, hal ini bertujuan agar intensitas cahaya IR lebih baik. 5. IR Led : Berfungsi mentransmisikan data dan frekuensi pembawa yang sudah ditentukan sebelumnya.

4 Skema rangkaian bagian pemancar adalah seperti berikut : Gambar 2 Skema rangkaian pemancar IR Komponen yang digunakan : 1. IC CD Kristal 38 Khz 3. Kapasitor 10 nf 4. Resistor 1 Mhz 5. Resistor 10 Kilo Ohm 6. Dioda : 2 buah 7. Resistor 470 Ohm : 2 buah 8. Variabel resistor 1 K 9. Transistor 2N2222 : 1buah 10. IR LED 5 mm 11. PCB 12. Kabel dan konektor : 1

5 Sedangkan untuk diagram blok penerima adalah sebagai berikut : Keterangan gambar 2 : Gambar 3. Blok Penerima IR 1. Phototransistor : Berfungsi untuk menerima pancaran cahaya dari IR, penerima ini menggunakan photo transistor. 2. Demodulator : Berfungsi untuk menerima sinyal, lalu memisahkan frekuensi pembawa dengan frekuensi data. 3. Filter : Befungsi untuk memisahkan frekuensi pembawa dengan frekuensi data menggunakan bandpass filter, sehingga hanya frekuensi data yang dilewatkan dan frekuensi pembawa akan dibuang. 4. Fast switching transistor : Blok ini berfungsi sebagai saklar sekaligus mendrive Led indikator agar arus yang mengalir dapat lebih kuat, keluaran dari bagian ini sudah digital dan akan diberikan ke tingkat berikutnya, dalam hal ini adalah mikroprosesor/mikrokontroler.

6 Skema rangkaian bagian penerima adalah seperti berikut : vcc Indikator Output Digital Modul penerima IR Fast Switching Transistor Buffer Low Pass Filter Modul Penerima IR dengan bandpass filter Komponen yang digunakan : Gambar 4. Skema rangkaian penerima IR Phototransistor 5 mm Resistor 10 K Resistor 100 K Kapasitor 1 mikro F Transistor 2N2222 LED 5 mm Inverter gate PCB : 2 buah : 1 gerbang Kabel dan konektor : 1

7 Diagram Alir Proses Perancangan Kebutuhan Produk Menentukan Spesifkasi Inisialisasi Desain Simulasi Perancangan ulang Apakah perancangan sudah benar? NO YES Implementasi prototype Lakukan perbaikan YES Pengujian Kesalahan minor NO Sudah memenuhi spesifikasi? NO YES Selesai

8 Timeline Waktu Pengerjaan Tabel 1. Progres dan waktu pengerjaan Progress Perancangan bagian pemancar Perancangan bagian penerima Simulasi Perbaikan 1 Pengujian 1 Perbaikan 2 Pengujian 2 dan Laporan akhir Waktu Maret April Mei Ketersediaan Komponen Semua komponen sudah disurvei dan tersedia di pasaran,sehingga akan memudahkan dalam perancangan ini. Estimasi Biaya Biaya untuk pembelian komponen tersebut ± rupiah Daftar Pustaka Brown.S,V.Zvonko,Fundamental of Digital Logic with VHDL Design,McGraw Hill International,2 nd edition,2003 Susilo,dedi,Robot Avoider, dari