DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI

Transkripsi

1 DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT INDONESIA 2007 Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Meraih Gelar Sarjana Program Strata Satu (S-1) Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Oleh: ADIB FAIZIN NIM : JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2009

2 LEMBAR PENGESAHAN DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT INDONESIA 2007 Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl TUGAS AKHIR Oleh: ADIB FAIZIN NIM : Dipertahankan Didepan Dewan Penguji Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Dan Dinyatakan Lulus Pada Tanggal 16 Januari 2009 Majelis Penguji, Penguji I Penguji II Ir. Nurkhasan, MT Drs. Budi priyanto, Msi NIP : NIP : Mengetahui, Ketua Jurusan Elektro Ir. Diding Suhardi, MT NIP :

3 LEMBAR PERSETUJUAN DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT INDONESIA 2007 Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Meraih Gelar Sarjana Program Strata Satu (S-1) Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Oleh: ADIB FAIZIN NIM : Disetujui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Nur Alif M., MT Ir. Nurhadi, MT NIP : NIP : Mengetahui, Ketua Jurusan Elektro Ir. Diding Suhardi, MT NIP :

4 SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama : Adib faizin Tempat/Tgl Lahir : Nganjuk / 03 Juli 1985 Nim/Nirm : Menyatakan bahwa skripsi kami yang berjudul: DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT INDONESIA 2007 Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl Adalah bukan merupakan hasil karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sanksi akademis. Malang, Februari 2009 Yang menyatakan, Adib faizin Mengetahui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Nur Alif M., MT Ir. Nurhadi, MT NIP : NIP :

5 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Esa, yang Maha Bijaksana atas segala kasih sayang, rahmat dan hidayahnya, sehingga penyusun bisa menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul: DESAIN DAN IMPLEMENTASI RANGKAIAN PENGENDALI (Elektronika) ROBOT OTOMATIS PADA KONTES ROBOT INDONESIA 2007 Analisa rangkaian pengendali robot otomatis Black Pearl Tugas akhir ini merupakan perpaduan teori yang didapat selama kuliah dengan penelitian dan praktek dibidang robotika. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro Di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran dari dari semua pihak sangat kami butuhkan guna melengkapi tugas akhir ini. Akhirnya kami berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin yaa robbal aalamiin. Malang, Februari 2009 Penulis

6 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberi kekuatan, petunjuk serta melimpahkan rahmat dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Dalam penulisan skripsi ini tidak akan terselesaikan dengan baik tanpa adanya bimbingan dan sumbangan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tiada terhingga kepada: 1. Bapak dan Emak terimakasih atas kasih sayang dan do a yang selalu terpanjatkan untukku tiada henti, inspirator buat aku menjalani hidup, baik dukungan moril serta materiil. Kakakku Bogis makasih atas do ane, semua bantuan materi serta kekerasan sifat yang membuat aku menjadi mandiri, serta seluruh keluarga di Nganjuk terimakasih atas do a dan bantuan berupa moril dan materiil. 2. Bapak Diding Suhardi, Ir. MT., selaku Ketua jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Ibu Nur Alif Mardiyah, Ir. MT selaku Pembimbing I yang telah banyak mengarahkan dan memberikan masukan serta selalu memberikan motivasi sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. 4. Bapak Nurhadi, Ir. MT., selaku Pembimbing II yang selalu mengarahkan dan banyak membantu dalam penyelesaian sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. 5. Semua dosen Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu dan pengetahuannya. 6. Seluruh Staff Administrasi di lingkungan Jurusan Elektro, Fakultas Teknik dan Universitas Muhammadiyah Malang 7. Workshop Tekologi FT-UMM beserta pengurusnya yang selalu memberikan inspirasi dan inovasi. 8. All crew team KRI-KRCI 2007, Ibu Alif, Gepeng, Bang khusnul, KhuluQ,

7 Halim, Toni, pak Ruri & pak Zuber, and All Crew terima kasih banyak atas semuane. Dari kalian aku mengenal dan belajar banyak hal tentang robot. 9. Sohib-Q Ansori & Iche, Thanks bos atas semua kebaikan kalian. Makasih dah mau menerima aku dalam lingkungan kalian. 10. Dhe-2k e mas, makasih atas semua dukungan, perhatian, kasih sayang dan do ane. 11. All crew asisten Laboratorium komputer ekonomi, Bapak Drs. Warsono, MM., terima kasih sudah mau menerima kami sebagai Anggota Lab, Mas Misbah, Catur, Nana, Nora, terima kasih atas kerja samanya serta ilmu yang telah kalian bagi. 12. Keluarga Besar kost Jl. Notojoyo 160. Tegal gondo ( Belakang kampus), Alm. Mbah Siti, suwon mbah pendongane, mbak diah sekeluarga serta teman-teman kost, makasih atas semuane. 13. Teman-teman Elektro Angkatan 2003 B makasih atas kekompakannya serat guyonnya, serta semua Pihak yang tak dapat disebutkan satu persatu. Demikian ucapan terimakasih ini saya buat, terima kasih atas segala dukungan dan bantuannya. Semoga Alloh SWT membalas ketulusan kita semua, Amin ya robbal Alamin. Malang, Februari 2009 Penulis

8 MOTTO DAN PERSEMBAHAN Selalu berbuat dan berkatalah dengan jujur walaupun itu menyakitkan Kerjakanlah apa yang kamu bisa lakukan sekarang jangan menunda sampai hari esok, karena kita tidak akan pernah tahu apa yang akan terjadi esok hari Taat dan berbaktilah kepada Tuhan dan Kedua orang tuamu serta berbuatlah sesuatu yang berguna buat sesama, Nusa, bangsa dan agamamu Tugas akhir ini kupersembahkan kepada orang-orang selalu dekat dihati : ℵ Bapak, ibu dan keluarga di Nganjuk ℵ Dhe-2k e Mas ℵ Teman-Teman Workshop_Teknologi ℵ All Crew Team KRI-KRCI 2007 ℵ Teman-teman Elektro 03 B ℵ Teman- Teman kost 160 Tegal Gondo

9 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii SURAT PERNYATAAN... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAKSI... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Rumusan masalah Tujuan Batasan masalah Metodologi penulisan Sistematika pembahasan... 7 BAB II. DASAR TEORI 2.1 Sensor dan Tranduser LDR (Ligh Dependent Resistor) Photodioda LED Komparator Motor DC Driver Motor DC Bateral Sekunder Mikrokontroller AT89S Perangkat keras Mikrokontroller AT89S

10 2.6.2 Konfigurasi pena-pena Mikrokontroller AT89S Organisasi memory Program memory internal Data memory internal SFR (Special Function Register) Program Status Word PCON (Power Control) Sistem Interrupt Timer / Counter Metode Pengalamatan In System Progamming (ISP) BAB III. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN 3.1 Analisa pengendali Black pearl White line detector Rangkaian pengendali Black pearl Sistem Elektronika Perancangan dan Pembuatan sensor White line detector Limit switch Driver motor Power supply Motor Encoder Flowchart BAB IV. PENGUJIAN ALAT 4.1 pengujian sensor pendeteksi garis putih Langkah-langkah Hasil pengujian... 71

11 Hasil pengukuran dengan menggunakan osiloskop ketika sensor mendeteksi garis putih Hasil pengukuran dengan menggunakan osiloskop ketika sensor tidak mendeteksi garis putih Analisa Menguji driver motor DC Langkah-langkah Hasil pengujian Hasil pengujian motor ketika dijalankan dengan program dari mikrokontroller Analisa Pengujian kecepatan RPM motor Langkah-langkah Analisa Gambar alat dan cara kerjanya Cara kerja alat Kondisi sensor dan motor ketika robot jalan lurus Kondisi robot ketika melewati perempatan dan jalan Terus Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kanan kemudian jalan Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kiri kemudian jalan Kondisi robot ketika mendeteksi blok Kondisi robot ketika mendeteksi pulau BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran-saran... 85

12 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 87

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik daerah kerja mosfet... 2 Gambar 1.2 Rangkaian mosfet dengan beban pasif... 3 Gambar 2.1 Bentuk fisik dan simbol LDR Gambar 2.2 Karakteristik LDR Gambar 2.3 Bentuk fisik dan simbol Photo Dioda Gambar 2.4 Cara Pemberian Reverse Bias Pada Photo Dioda Gambar 2.5 Karakteristik Photo Dioda Gambar 2.6 Bentuk fisik dan SImbol LED Gambar 2.7 Macam macam bentuk LED Gambar 2.8 Penguat Operasional Gambar 2.9 Rangkaian komparator sederhana dan grafik input-uotput komparator Gambar 2.10 Motor DC Gambar 2.11 Kontruksi Motor DC Gambar 2.12 Cara mengatur putaran Motor DC Gambar 2.13 Driver motor H-Bridge Gambar 2.14 Rangkaian Driver Motor Dengan Menggunakan Mosfet Gambar 2.15 Blok diagram MC AT89S Gambar 2.16 Konfigurasi Pena MC AT89S Gambar 2.17 Memory program AT89S Gambar 2.18 Organisasi RAM internal Gambar 2.19 Kegunaan Program Status word Gambar 2.20 Kegunaan Power Control Gambar 2.21 Kegunaan Interrupt Enable Register Gambar 2.22 Konfigurasi dan Guna TMOD Gambar 3.1 Diagram blok system hardware robot otomatis Black Pearl Gambar 3.2 White Line Detector Gambar 3.3 Rangkaian Pengendali Robot Otomatis Black Pearl Gambar 3.4 diagram blok pengujian driver motor Black pearl... 48

14 Gambar 3.5 Gambar (a) diatas adalah pengendali motor dengan menggunakan sistem H-bridge dan gambar (b) contoh dengan menggunakan saklar manual Gambar 3.6 Diagram blok system hardware yang dirancang Gambar 3.7 Rangkaian White Line Detector dengan menggunakan sistem Tone Decoder Gambar 3.8 Limit Switch Gambar 3.9 Kondisi Mosfet ketika diberi V-gate pada proses switching Gambar 3.10 Driver pengendali yang baru Gambar 3.11 Gambar rangkaian power supply Gambar 3.12 Gambar kontruksi encoder Gambar 3.13 Flowchart ketika robot berjalan lurus Gambar 3.14 Flowchart ketika robot belok kanan Gambar 3.15 Flowchart ketika robot belok kiri Gambar 3.16 Flowchart ketika gripper memcengkeram dan melepas blok.. 68 Gambar 3.17 Flowchart ketika lift mengangkat dan menurunkan blok Gambar 4.1 Diagram pengujian sensor pendeteksi garis putih dengan menggunakan osiloskop Gambar 4.2 Sensor garis mendeteksi garis putih Gambar 4.3 Sensor garis tidak mendeteksi garis putih Gambar 4.4 Diagram pengujian driver motor menggunakan Osiloskop Gambar 4.5 Keluaran dari mikrokontroller Gambar 4.6 Pengujian kecepatan putaran RPM menggunakan Tacho meter Gambar 4.7 Hasil dari pengukuran kecepatan RPM ketika diber beban yang berbeda Gambar 4.8 (a) Foto alat tampak dari atas. (b) Sensor pendeteksi garis putih yang dirangkai dengan roda. (c) Gambar denah lapangan Gambar 4.9 Posisi sensor dan roda ketika dijalankan mengikuti garis putih Gambar 4.10 Ketika robot jalan lurus... 78

15 Gambar 4.11 Sensor melewati perempatan Gambar 4.12 Sensor melewati perempatan dan belok kanan Gambar 4.13 Sensor melewati perempatan dan belok kiri... 81

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pengaturan RS0 RS1 Select Register Bank Tabel Byte Special Function Register Tabel 2.3 Alamat Sumber Interupsi Tabel 4.1 Kondisi robot ketika jalan lurus Tabel 4.2 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan jalan terus Tabel 4.3 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kanan kemudian jalan Tabel 4.4 Kondisi robot ketika melewati perempatan dan belok kiri kemudian jalan Tabel 4.5 Kondisi robot ketika mendeteksi blok kemudian mangangkat dan membawa blok Tabel 4.6 Kondisi robot ketika mendeteksi pulau kemudian menurunkan blok dan meletakkan nya dipulau... 83

17 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN I. LAMPIRAN II. GAMBAR ROBOT DAN ALAT GAMBAR RANGKAIAN LAMPIRAN III. FLOWCHART DAN LISTING PROGRAM LAMPIRAN IV. DATA SHEET

18 DAFTAR PUSTAKA Agfianto eko putra, Belajar mikrokontroler AT89S51 teori dan aplikasi, gva media,2004. ATMEL, Data sheet mikrokontroller AT89S51, Budiharto, Widodo; Membuat Robot Cerdas, Elek Media Komputindo, Jakarta, Depari, Ganti; Teori Rangkaian Elektronika, Sinar Baru, Bandung, Endra pitowarno, Robotika desain,kontrol,dan kecerdasan buatan,andi offset,2006. Malvino, Paul Albert, Ph.D; Prinsip-prinsip Elektronika, Erlangga, Jakarta,