RANCANG BANGUN ROBOT PENJEJAK GARIS HITAM BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO ATMEGA328

Transkripsi

1 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 6 ISSN No RANCANG BANGUN ROBOT PENJEJAK GARIS HITAM BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO ATMEGA8 Suharijanto ) ) Dosen Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Islam Lamongan Suharijanto04@gmail.com ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk merencanakan dan mendesain robot yang berjalan mengikuti garis hitam berbasis mikronkontroler Arduino Atmega8. Dan ini dilakukan untuk membantu mahasiswa dalam mendalami mata kuliah Robotika yang diajarkan di Prodi Teknik Elektro UNISLA. Ada tiga tahapan dalam merancang bangun robot penjejak garis hitam ini, yaitu tahapan perencanaa, tahapan pembuatan dan tahapan uji coba. Pada tahapan perencanaan ini, kita merencanakan apa yang akan kita buat, sederhananya, kita mau membuat robot yang seperti apa? berguna untuk apa? Hal yang perlu ditentukan dalam tahap ini: dimensi, yaitu panjang, lebar, tinggi, dan perkiraan berat dari robot, struktur material, apakah dari alumunium, besi, kayu, plastik, dan sebagainya, cara kerja robot, berisi bagian-bagian robot dan fungsi dari bagian-bagian itu, sensor-sensor apa yang akan dipakai robot,mekanisme, bagaimana sistem mekanik agar robot dapat menyelesaikan tugas, metode pengontrolan, yaitu bagaimana robot dapat dikontrol dan digerakkan, mikroprosesor yanga digunakan, dan blok diagram sistem. Tahapan selanjutnya tahapan pembuatan, dimana ada tiga perkerjaan yang harus dilakukan dalam tahap ini, yaitu pembuatan mekanik, elektronik, dan programming. Tahapan terakhir adalah uji coba, yaitu setelah kita mendownload program ke mikrokontroler (otak robot) berarti kita siap melakukan tahapan terakhir dalam membuat robot, yaitu uji coba. Dalam tahapan ini robot yang berupa mobil diujikan dijalur yang sudah disiapkan. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini berupa robot mobil yang bisa bergerak mengikuti garis hitam. Kata kunci : Robot, Penjejak Garis Hitam, Mikrokontroler Arduino Atmega ABSTRACT This study aims to plan and design a walking robot to follow a black line mikronkontroler based Arduino ATmega8. And this is done to help students explore subjects that are taught in Robotics Engineering Department of Electrical UNISLA. There are three stages in designing a robot wake trailing black line, namely the stages of planning, the stages of manufacture and trial stage. At the planning stage, we plan what we will make, quite simply, we want to make robots that look like? Useful for what? It remains to be established at this stage: dimensions, namely length, width, height and approximate weight of the robot, the structure of the material, whether of aluminum, iron, wood, plastic, and so on, how the robot, contains parts of the robot and function of the parts, the sensors that will be used robots, mechanisms, how the mechanical systems so that the robot can complete the task, a method of controlling, that is how the robot can be controlled and driven, microprocessor yanga used, and the block diagram of the system. The stage of making the next stage, where there are three jobs that must be done in this phase, the mechanical manufacturing, electronics, and programming. The final stage is a trial, that is, after we download the program to the microcontroller (brain robot) means we are ready to do the final stage in making the robot, which is a test. In this stage robot that tested the car in the form of the path he has already prepared. Results obtained from this research is a robot car that can move to follow the black line. Keywords: Robot, Line Tracker Black, Arduino Microcontroller Atmega8 87

2 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 6 ISSN No PENDAHULUAN Dala proses pembelajaran memang dibutuhkan contoh riil dalam aspek aplikasinya, begitu juga dalam mata kuliah Robotika. Seiring perkembangan teknologi elektronika saat ini sudah sedemikian pesatnya yang kadangkadang berawal dari rangkaian-rangkaian sederhana yang biasa kita jumpai dalam bukubuku hobby elektronika. Aplikasi dari robot bergerak atau sering disebut Line Follower biasanya digunakan sebagai motor mainan anakanak dan juga sebagai sarana transportasi di area pabrik Perkembangan teknologi robotika telah membuat kualitas kehidupan manusia semakin tinggi. Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas produksi berbagai pabrik. Teknologi robotika juga telah menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi manusia. Salah satu cara menambah tingkat kecerdasan sebuah robot adalah dengan menambah sensor pada robot tersebut. Oleh karena hal tersebut di atas, maka penelitian ini memaparkan salah satu sudut teknologi robotika yaitu teknologi robot yang memiliki kemampuan mengikuti suatu garis pandu yang telah ditentukan. Komponen Komponen Robot Dalam suatu pembuatan robot penjejak garis hitam ini atau robot line follower ada dua hal yang perlu diperhatikan yaitu komponen mekanik dan komponen elektronik. Komponen Mekanik. Rangka/Chasis Adalah bahan utama untuk meletakkan semua komponen pendukung robot. Bahan yang dapat digunakan untuk membuat rangka robot diantaranya : a.pcb Bahan ini sering digunakan, karena banyak ditemukan di toko toko elektronik, bahannya ringan dan murah. b. Acrylic Acrylic adalah plastic transparan yang menyerupai kaca. Acrylic bersifat keras, ringan dan mudah di bentuk dengan cara pemanasan. c. PVC PVC adalah salah satu bahan bangunan yang dapat digunakan sebagi pipa. PVC merupakan salah satu jenis palastik yang bersifat lentur dan mudah dibentuk. d.aluminium Aluminium merupakan bahan yang tipis kuat, ringan, dan sering digunakan dalam bahan baku pembuatan pesawat terbang. e.kit Robot Kit robot merupakan bahan khusus yang digunkan untuk membuat robot dengan mudah.. Roda Roda merupakan alat penggerak suatu robot line follower, sehingga robot bisa bergerak kemana saja. Komponen Elektronik Komponen elektronik ini merupakan komponen pendukung dari suatu komponen mekanik..power Supply Power supply merupakan sumber tegangan/catu daya dalah suatu alat atau system yang dapat menghasilkan energy listrik. Power supply ini bisa menggunakan baterray 9 Volt..Sensor Cahaya Sensor cahaya bisa disebut dengan penerima/pendeteksi cahaya. Selain sumber cahaya berfungsi sebagai pengirim juga dibutuhkan penerima chaya tersebut. Sensor dapat diibaratkan sebagai mata robot. Pemilihan sensor harus disesuaikan dengan transmitter yang digunakan. Jika digunakan sumber cahaya tampak maka sensor yang harus digunakan sensor cahaya tampak. Sensor yang biasa digunakan yaitu LDR.Kapasitor Atau kondensor merupakan komponen elektronik yang berfungsi menyimpan muatan listrik sementara. 4.Dioda Merupakan salahsatu komponen aktif yang berfungsi sebagai komponen penyearah. Macam macam diode : a. Dioda penyearah b. Dioda Zener 5.Resistor Komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. 6.LED Light Emitting Diode (LED) adalah komponen elektronika yang bisa memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan suatu tegangan maju.led masih termasuk dalam keluarga Dioda.LED terdiri dari sebuah chip dari bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau didop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur. 7.IC Atmega8 88

3 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 6 ISSN No Mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega8 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega8 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega855, ATMega, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas. 8.Push Button saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik. Suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start, stop reset dan saklar tekan untuk emergency. Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open). 9.Socket Soket adalah tempat dudukan prosesor pada motherboard atau PCB. Dudukan ini berbentuk segi empat dengan lubang lubang kecil tempat tertancapnya kaki kaki (pin pin) prosesor yang tersusun membentuk matriks dimensi. Susunan, letak dan jarak antar lubang sama persis dengan susunan, letak dan jarak antar pin pin pada prosesor 0.Dinamo Dinamo adalah mesin listrik atau pembangkit tenaga listrik. magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Fungsi Komponen Komponen komponen yang ada pada robot tentunya memiliki fungsi tersendiri pada tiap tiap komponen, diantaranya :.Rangka (PCB) Berfungsi sebagai penghubung antara komponen yang satu dengan komponen yang lain sehingga menghasilkan satu kesatuan dan juga sebagai model atau badan line follower. Gambar. Roda.Power Supply (Batteray) Berfungsi sebagai sumber tegangan/catu daya yang dapat menghasilkan energi listrik, sehingga mampu menggerakkan robot line follower melalui roda. Gambar. Power Supply (Batteray) 4.Sensor Cahaya (LDR) LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Selain itu, LDR juga digunakan sebagai saklar. Dalam line follower, LDR berfungsi sebagai pembeda antara garis putih dan garis hitam. 5.Kapasitor Gambar 4. Sensor Cahaya (LDR) 5. Kapasitor berfungsi sebagai penyimpan muatan listrik, namun hanya bersifat sementara. Gambar. PCB.Roda Berfungsi sebagai alat gerak robot line follower, sehingga robot line follower dapat berjalan. Gambar 5. Kapasitor 6.Diode Berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya atau untuk menyearahkan arus listrik. 89

4 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 6 ISSN No Gambar 6. Diode 7.Resistor Untuk membatasi atau menghambat arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup. Gambar 7. Resistor 8.LED Berfungsi sebagai lampu indikator pada saat sensor bekerja, dan bekerja pada bias forward. LED Superbright berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dibaca sensor. Gambar. Socket.Dynamo Untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Dan yang paling sering digunakan adalah motor DC, karena lebih mudah dalam proses pengendaliannya. Gambar 8. LED 9.IC Digunakan untuk menjalakan suatu program yang akan dimasukkan ke robot line follower. Gambar 9. IC 0.Push Button Berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik. Gambar 0. Push Button.Socket Sebagai dudukan IC. Gambar. Dynamo Jumlah Komponen Dalam pembuatan robot line follower, ada beberapa jumlah komponennya, yaitu : Tabel. Komponen Pembuatan Robot Line NO KOMPONEN JUMLAH PCB/PVC Buah Roda Pasang Baterray,5 V 4 Buah 4 LDR Buah 5 Kapasitor Buah 6 Dioda buah 7 Resistor buah 8 IC Buah 9 Push Button Buah 0 Socket Buah LED 4 Buah Dinamo Buah II. METODE PENELITIAN.. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan mulai bulan Oktober Desember 06, dilakukan di Laboratorium Teknik Elektronika UNISLA... Rancangan Penelitian Dalam penelitian ini akan dibuat robot penjejak garis hitam berbasis mikorontroler. 80

5 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 6 ISSN No Secara garis besar, tahapan pembuatan robot dapat dilihat pada gambar berikut: Gambar. Tahapan Pembuatan Robot Ada tiga tahapan pembuatan robot, yaitu:. Perencanaan, meliputi: pemilihan hardware dan design.. Pembuatan, meliputi pembuatan mekanik, elektonik, dan program.. Uji coba.. Tahap perencanan Dalam tahap ini, kita merencanakan apa yang akan kita buat, sederhananya, kita mau membuat robot yang seperti apa? berguna untuk apa? Hal yang perlu ditentukan dalam tahap ini: Dimensi, yaitu panjang, lebar, tinggi, dan perkiraan berat dari robot. Struktur material, apakah dari alumunium, besi, kayu, plastik, dan sebagainya. Cara kerja robot, berisi bagian-bagian robot dan fungsi dari bagian-bagian itu. Misalnya lengan, konveyor, lift, power supply. Sensor-sensor apa yang akan dipakai robot. Mekanisme, bagaimana sistem mekanik agar robot dapat menyelesaikan tugas. Metode pengontrolan, yaitu bagaimana robot dapat dikontrol dan digerakkan, mikroprosesor yanga digunakan, dan blok diagram sistem.. Tahap pembuatan Ada tiga perkerjaan yang harus dilakukan dalam tahap ini, yaitu pembuatan mekanik, elektronik, dan programming... Pembuatan mekanik Setelah gambaran garis besar bentuk robot dirancang, maka rangka dapat mulai dibuat. Umumnya rangka robot erbuat dari alumunium kotak atau alumunium siku. Satu ruas rangka terhubung satu sama lain dengan keling alumunium... Pembuatan sistem elektronika Bagian sistem elektronika dirancang sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Misalnya untuk menggerakkan motor DC diperlukan h- brigde, sedangkan untuk menggerakkan relay diperlukan saklar transistor. Sensor-sensor yang akan digunakan dipelajari dan dipahami cara kerjanya. Pembuatan sistem elektronika ini meliputi tiga tahap: Design PCB, misalnya dengan program proteus.. Pencetakan PCB, bisa dengan Proboard. Perakitan dan pengujian rangkaian elektronika.. Pembuatan Software/Program Pembuatan software dilakukan setelah alat siap untuk diuji. Software ini ditanamkan (didownload) pada mikrokontroler sehingga robot dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Tahap pembuatan program ini meliputi: Perancangan Algoritma atau alur program. Untuk fungsi yang sederhana, algoritma dapat dibuat langsung pada saat menulis program. Untuk fungsi yang kompleks, algoritma dibuat dengan menggunakan flow chart. Penulisan Program Penulisan program dalam Bahasa C. Compile dan download, yaitu mentransfer program yang kita tulis kepada robot.. Tahapan Uji coba Setelah kita mendownload program ke mikrokontroler (otak robot) berarti kita siap melakukan tahapan terakhir dalam membuat robot, yaitu uji coba.untuk robot penjejak garis hitam, ujicoba dilakukan pada arena yang sudah diberi garis hitam melingkar. Dalam arena robor penjejak diletakkan diatas garis hitam tadi. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.. Perancangan Hardware 4.. Blok Diagram Sensor A D K LED-RED.0 LDR LDR R 0k Gambar 4. Sensor 8

6 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 5 ISSN No J CONN-H U PD0/RXD/PCINT6 PD/TXD/PCINT7 PD/INT0/PCINT8 PD/INT/OCB/PCINT9 PD4/T0/XCK/PCINT0 PD5/T/OC0B/PCINT PD6/AIN0/OC0A/PCINT PD7/AIN/PCINT AREF AVCC ATMEGA8P PB0/ICP/CLKO/PCINT0 PB/OCA/PCINT PB/SS/OCB/PCINT PB/MOSI/OCA/PCINT PB4/MISO/PCINT4 PB5/SCK/PCINT5 PB6/TOSC/XTAL/PCINT6 PB7/TOSC/XTAL/PCINT7 PC0/ADC0/PCINT8 PC/ADC/PCINT9 PC/ADC/PCINT0 PC/ADC/PCINT PC4/ADC4/SDA/PCINT PC5/ADC5/SCL/PCINT PC6/RESET/PCINT R 0k J J CONN-H6 CONN-H6 C 7p X CRYSTAL C 7p Gambar 5.Minimum Sistem J5 J6 CONN-H J CONN-H U 7805 VI GND VO C 47u A K D LED-RED CONN-H Gambar 6. Catu Daya 4...Fungsi Masing Masing blok 4... Sensor Prinsip kerja sensor sederhana, yaitu memfaatkan sifat cahaya yang akan dipantulkan jika mengenai benda berwarna terang dan akan diserap jika mengenai benda berwarna gelap. Sebagai sumber cahaya menggunakan LED (Light Emiting Diode) yang akan memancarkan cahaya merah dan untuk menangkap pantulan cahaya LED menggunakan photodioda. Jika sensor berada diatas garis hitam maka photodioda akan menerima sedikit sekali cahaya pantulan tetapi jika sensor berada diatas garis putih maka photodioda akan menerima banyak cahaya pantulan Catu Daya Arus positif dari baterai 6 volt dihubungkan dengan kaki input sakelar dan kaki output sakelar dihubungkan dengan salah satu kaki resistor (00Ω) dan kaki lainya dihubungkan dengan kutub positif (+) pada motor DC dan arus negatif dari baterai 6 volt dihubungkan dengan pin 7 pada IC L9C4Z9, transistor dan LED yang nantinya akan dihubungkan ke sensor Gambar Rangkaian 8

7 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 6 ISSN No Gambar 7. Rangkaian Gambar 8. PCB 4.. Perancangan Software 4... Flowchart Program 4.. Listing Program int LDR= A; // membuatvariabel LDR untuk pin A int LDR= A; int LED= ; // membuatvariabel LED untuk pin int LED= ; int nilaildr= 0; // variabelnilaiawaluntuknilaildr int nilaildr= 0; void setup(){ pinmode(led, OUTPUT); // menentukan LED menjadi OUTPUT Serial.begin(9600); // komunikasi Arduino kekomputer pinmode(led, OUTPUT); // menentukan LED menjadi OUTPUT Serial.begin(9600); void loop(){ nilaildr= analogread(ldr); // menyimpannilai yang dibacadari LDR kevariabelnilaildr // menampilkanteksnilaildr= Serial.println(nilaiLDR); // menampilkannilaidarinilaildr if(nilaildr < 500) { // jikanilaidari LDR kurangdari 500 digitalwrite(led, LOW); // lampu LED menyala else { // jikatidak digitalwrite(led, HIGH); // lampu LED mati nilaildr= analogread(ldr); Serial.println(nilaiLDR); if(nilaildr < 700) { // jikanilaidari LDR kurangdari 500 digitalwrite(led, LOW); else { // jikatidak digitalwrite(led, HIGH); 4.. Pengujian Pengujian robot pengikut garis dilakukan diatas garis gelap/hitam dengan latar belakang terang/putih. Dari hasil pengujian terlihat bahwa robot pengikut garis yang dibuat telah mampu mengikuti garis yang ditentukan. Akan tetapi 8

8 J u r n a l T e k n i k A V o l 8 N o S e p t e m b e r 0 6 ISSN No robot tidak mampu mengikuti garis dengan belokkan yang tajam. Robot pengikut garis akan berjalan lurus pada saat kedua sensor berada di atas garis gelap/hitam, dan juga pada saat kedua sensor berada di atas area terang/putih. Dan robot pengikut garis akan berbelok ke kanan pada saat sensor kanan berada di atas garis gelap/hitam dan sensor kiri berada di atas area terang/putih. Begitupun sebaliknya robot pengikut garis akan berbelok ke kiri pada saat sensor kiri berada di atas garis gelap/hitam dan sensor kanan berada di atas area terang/putih. Kecepatan robot dalam mengikuti garis dipengaruhi oleh bentuk lintasan garis dan tegangan motor DC sebagai penggerak 5. KESIMPULAN Dari hasil penelitian, dapat disimpulkan sebagai berikut :. Untuk membuat Robot penjejak garis hitam dibutuhkan tiga tahapan, yaitu perencanaan, pembuatan dan pengujian.. Dimana masing-masing tahapan butuh ketrampilan khusus. Pengujuan robot yang diwujudkan dalam bentuk mobil penjejak garis hitam belum bisa stabil dalam bergeraknya, karena penempatan bateray yang dibawah bodi, sehingga perlu perbaikan penempatan baterai 6. REFERENSI Arsyad, Azhar Prof. Dr. (00). Media Pembelajaran. Jakarta: PT Raja Grafindo Persada Epan Adi Chandra Mahasiswa Teknik Tenaga Listrik Lulusan Tahun 0 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. alah_line_follower Malik, Moh. Ibnu. (006). Membuat Robot dengan Mikrokontroler PIC6F84. Yogyakarta: Gava Media 84