PROTOTIPE ROBOT PEMANTAU SITUASI DAN PENDETEKSI GAS CO DENGAN PENGENDALIAN GERAK JARAK JAUH

Transkripsi

1 PROTOTIPE ROBOT PEMANTAU SITUASI DAN PENDETEKSI GAS CO DENGAN PENGENDALIAN GERAK JARAK JAUH (THE PROTOTYPE OF SITUATION MONITORING AND CO GAS DETECTOR ROBOT WITH REMOTE MOTION CONTROLLING) PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Oleh : Muhammad Eric Sudrajat POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 RIWAYAT HIDUP Nama : Muhammad Eric Sudrajat NIM : Alamat : Jl. Cipedes No.45 Sukarasa Sukasari Gegerkalong Bandung Tempat, Tanggal Lahir : Bandung, 3 November ec09_eric@yahoo.com PENDIDIKAN : SDN Baros IV Cimahi SMP Negeri 1 Cimahi SMA Negeri 9 Bandung Politeknik Negeri Bandung (Teknik Elektronika) ORGANISASI : Ketua Divisi Jarkom Eksternal HME Ketua Departemen Luar Himpunan HME Delegasi F-KHMEB Tim KRCI Berkaki 2011 Robotika Polban

4 ABSTRAK Di area industri sering terjadi para pekerja pingsan bahkan mengalami kematian akibat menghirup gas karbon monoksida yang beracun. Selain itu, para pekerja industri terkadang tidak mengetahui dengan baik kondisi dan situasi area yang akan di evakuasi. Untuk meminimalisasi kejadian tersebut, pada proyek akhir ini dirancang dan direalisasikan sistem yang dapat memantau situasi dan mendeteksi gas CO di area pekerja. Sistem ini terdiri dari 2 bagian utama yaitu bagian kontrol panel dan bagian robot. Masing masing bagian dibangun oleh perangkat lunak dan perangkat keras. Bagian kontrol panel berfungsi untuk memberi perintah gerak melalui Human Machine Interface (HMI) ke robot. Perintah ini dikirim melalui frekuensi radio. Dilain pihak, robot bergerak sesuai dengan perintah yang diberikan dan mendeteksi kadar gas CO dengan sensor MQ-7 disekitar area robot. Hasil pemantauan robot ditangkap oleh camera wireless, dan dikirimkan ke kontrol panel untuk diamati melalui HMI. Pengujian yang dilakukan menunjukkan bahwa prototipe robot yang dibuat mampu mendeteksi keberadaan gas CO mulai jarak 10 cm dari robot.selain itu prototipe robot mampu mendeteksi situasi di sekitarnya lalu mengirimkan gambar situasi tersebut pada jarak hingga 20 meter ke komputer pengontrol sehingga dapat diamati melalui HMI pada komputer pengontrol. Kata Kunci: Gas CO, sensor MQ-7, panel, robot, frekuensi radio, camera wireless, HMI

5 ABSTRACT In the industrial area, it is frequently occurred that the workers are fainting or dead because of the present of a toxic gas as like carbon monoxide (CO) gas. In other case, sometimes the workers do not recognise well the condition and situation of the area which is evacuated. To minimize this accident, in this project has been design and realised a system for monitoring the situation in the area and for detecting the toxic gas particularly the CO gas. This system consists of two main part, they are the control panel and the robot. Both of them consist of software and hardware. The control panel has a function to send a moving instruction via Human Machine Interface (HMI) to robot. This instruction is transmitted through radio frequency. According to the panel control instruction, robot moves and detects the concentration of CO gas by using MQ-7 sensor. Robot captures the pictures by using wireless camera and sends them to control panel. These pictures can be observed via HMI. The results of general testing show that the robot can detect the present of CO gas begin at 10 cm distance from robot. The robot can monitor the situation by captured the pictures and send the pictures to computer at control panel for observising via HMI in the distance up to 20 meter. Key words: CO gas, MQ-7 sensor, panel, robot, radio frequency,canera wirelesss, HMI

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat izin dan ridho-nya laporan ini dapat diselesaikan. Laporan ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan ijazah Diploma III di Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. Proyek akhir yang dikerjakan ini, berjudul Prototipe Robot Pemantau Situasi dan Pendeteksi Gas CO dengan Pengendalian Gerak Jarak Jauh. Dalam kesempatan ini, penulis menyadari bahwa untuk dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang tulus serta penghargaan yang sebesar besarnya kepada : 1. Ibu Dr. Ir. Paula Santi Rudati, M.Si. selaku Pembimbing I, baik dalam pengarahan serta tak bosan bosan memberi dorongannya semasa bimbingan hingga terselesaikannya proyek akhir ini. 2. Bapak Tjan Swi Hong, BSC. M.Sc. selaku Pembimbing II, atas usulan semasa penyusunan proyek akhir ini dan juga sebagai Koordinator Proyek Akhir yang terus memberi pengarahan pada penulis agar dapat menyelesaikan proyek akhir ini tepat waktu. 3. Ibu Ervin Masita Dewi, ST. MT. selaku ketua Program Studi Teknik Elektronika. 4. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng. selaku ketua Jurusan Teknik Elektro. 5. Seluruh Staf Dosen Program Studi Teknik Elektonika yang selama ini telah memberikan pengetahuan, keterampilan, dan pengalamnnya tentang berbagai ilmu kepada penulis. 6. Para Staf Teknisi di Laboratorium Elektronika yang selalu sabar dalam melayani dan membantu penulis sampai selesainya proyek akhir ini.

7 7. Rekan rekan di Teknik Elektronika dari angkatan 2007, 2008, 2009, dan 2010, khususnya angkatan 2009 kelas B yang selalu memberi dorongan dan motivasi selama kuliah di teknik elektronika ini. 8. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan proyek akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Dalam pembuatan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangan, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Bandung, 24 Juni 2012 Penulis

8 DAFTAR ISI H al. ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii i DAFTAR TABEL... x BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Perumusan Masalah Batasan Masalah Metodologi Sistematika Penulisan... 4 BAB II : LANDASAN TEORI 2.1 Gas CO Robot Mikrokontroler AVR ATmega Konfigurasi Pin ATmega DT-AVR Low Cost Micro System USB to Serial Converter AVR Rover 5 Kit Chassis Driver Motor L Frekuensi Radio... 21

9 2.8.1 Transmitter Modul RF Transmitter (TLP315) Encoder Receiver Modul RF Receiver (RLP 315) Decoder Antena Camera Wireless MQ-7 Sensor Borland Delphi BASCOM-AVR BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Tujuan Perancangan Langkah Perancangan Fungsi Diagram Blok dan Cara Kerja Alat Spesifikasi Sistem Perancangan Perangkat Keras Perancangan Perangkat Keras Panel Perancangan Perangkat Keras Robot Perancangan Perangkat Lunak Perancangan Mekanik Tujuan Realisasi Hasil Realisasi Realisasi Perangkat Keras Realisasi Perangkat Lunak Realisasi Mekanik BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Tujuan Metode Pengujian... 57

10 4.3 Penggunaan Peralatan Pengujian dan Analisa Pengujian Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega Pengujian USB to Serial AVR Pengujian Camera Wireless Pengujian Transmitter dan Receiver Frekuensi Radio Pengujian Driver Motor` Pengujian Sensor MQ Pengujian Keseluruhan BAB V : PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A (Gambar Rangkaian & Gambar PCB) LAMPIRAN B (Listing Program Pengujian Sistem, Listing Program Panel, & Listing Program Robot) LAMPIRAN C (Datasheet)

11 DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1 Diagram blok ATmega Gambar 2.2 Konfigurasi pin mikrokontroler ATmega Gambar 2.3 Modul DT-AVR Low Cost Micro System Gambar 2.4 Konfigurasi port DT-AVR Low Cost Micro System Gambar 2.5 Konfigurasi jumper PD.0 dan PD.1 saat digunakan sebagai komunikasi serial maupun digital I/O Gambar 2.6 Konfigurasi programan ISP DT-AVR Low Cost Micro System Gambar 2.7 Rangkaian USB to serial AVR Gambar 2.8 Rover 5 Kit Chassis 2 motor tanpa encoders Gambar 2.9 Pengaturan posisi gearbox Rover 5 Kit Chassis Gambar 2.10 Dimensi Rover 5 Kit Chassis Gambar 2.11 Prinsip kerja H-Bridge Gambar 2.12 Prinsip pergerakan motor dengan H-Bridge Gambar 2.13 Konfigurasi IC L Gambar 2.14 Diagram blok transmitter Gambar 2.15 TLP Gambar 2.16 Diagram blok receiver Gambar 2.17 RLP Gambar 2.18 Camera wireless Gambar 2.19 USB DVR Gambar 2.20 MQ-7 sensor Gambar 2.21 Struktur dan konfigurasi MQ-7 sensor Gambar 2.22 Rangkaian MQ-7 sensor Gambar 2.23 Grafik tegangan heater MQ-7 sensor Gambar 2.24 Kurva karakteristik MQ-7 sensor Gambar 2.25 Tampilan Borland Delphi Gambar 2.26 Tampilan simulasi BASCOM-AVR Gambar 2.27 Tampilan BASCOM-AVR Gambar 3.1 Diagram blok keseluruhan... 31

12 Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum ATmega Gambar 3.3 Rangkaian USB to serial AVR Gambar 3.4 Rangkaian frekuensi radio pada panel Gambar 3.5 Rangkaian driver motor Gambar 3.6 Rangkaian frekuensi radio pada robot Gambar 3.7 Rangkaian heater sensor Gambar 3.8 Flowchart panel Gambar 3.9 Flowchart robot Gambar 3.10 Flowchart subroutine program di robot Gambar 3.11 Perancangan box panel Gambar 3.12 Perancangan robot tampak atas Gambar 3.13 Perancangan robot tampak depan Gambar 3.14 Perancangan robot isometric Gambar 3.15 Realisasi rangkaian sistem minimum ATmega Gambar 3.16 Realisasi rangkaian frekuensi radio panel dan robot Gambar 3.17 Realisasi rangkaian driver motor Gambar 3.18 Realisasi rangkaian USB to serial AVR Gambar 3.19 Realisasi rangkaian heater sensor Gambar 3.20 Realisasi HMI Gambar 3.21 Realisasi panel Gambar 3.22 Realisasi robot Gambar 4.1 HMI belum terkoneksi Gambar 4.2 HMI sudah terkoneksi Gambar 4.3 HMI samakan baud Gambar 4.4 Empat button pada Delphi... 62

13 DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1 Dampak gas CO pada kesehatan... 7 Tabel 2.2 Angka dan kategori indeks standar pencemar udara (ISPU)... 8 Tabel 2.3 Pengaruh indeks standar pencemar udara untuk karbon monoksida... 8 Tabel 2.4 Instruksi dasar BASCOM-AVR Tabel 3.1 Keterangan flowchart panel Tabel 3.2 Range ppm status CO Tabel 3.3 Nilai tegangan dan nilai ADC sensor yang dibutuhkan robot Tabel 3.4 Keterangan flowchart robot Tabel 3.5 Keterangan flowchart subroutine program robot Tabel 3.5 Komponen Borland Delphi Tabel 4.1 Pengujian port A Tabel 4.2 Pengujian port B Tabel 4.3 Pengujian port C Tabel 4.4 Pengujian port D Tabel 4.5 Pengujian button Delphi Tabel 4.6 Pengujian camera wireless tanpa halangan Tabel 4.7 Pengujian camera wireless dengan 2 halangan ruang Tabel 4.8 Pengujian TLP dan RLP panel ke robot Tabel 4.9 Pengujian TLP dan RLP robot ke panel Tabel 4.10 Pengujian driver motor Tabel 4.11 Pengujian output sensor ketika heater 5 V Tabel 4.12 Pengujian output sensor ketika heater 1,4 V... 71

14 DAFTAR PUSTAKA [1] Air Quality Management, [diunduh : 1 Juni 2012] [2] Carbon Monoxide poisoning, [diunduh : 2 April 2012] [3] Datasheet ATmega32, [diunduh : 23 Mei 2011 ] [4] Datasheet ATmega8535, [diunduh : 23 Mei 2011] [5] Datasheet AVR309 : Software Universal Serial Bus (USB), [diunduh : 12 Maret 2012] [6] Datasheet DT-AVR Low Cost Micro System, [diunduh : 9 Februari 2011] [7] Datasheet L298, [diunduh : 27 Mei 2011] [8] Datasheet MQ 7, [diunduh : 14 April 2012] [9] Datasheet Rover 5 Kit Chassis, [diunduh : 26 Maret 2012] [10] Datasheet TLP434, [diunduh : 9 Juli 2011] [11] Delphi 8.0 untuk orang awam, Penerbit CV.Maxikom, Palembang, [12] Dr. Erick Maxwell. Gas Bots Toxic Gas Sniffing Robot, 14 December 2010 [13] Ekstrarobotik, [diunduh : 22 Mei 2011] [14] H-Bridge, [diunduh : 20 Juni 2012] [15] Lampiran II Keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan No. 107 Tahun 1997 Tanggal 21 November 1997 [16] Lampiran III Keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan No. 107 Tahun 1997 Tanggal 21 November 1997 [17] Prasetyo Eri. Konsep Kamera CMOS : Pixels, Universitas Gunadarma