RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PENYORTIR BENDA BERDASARKAN WARNA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PENYORTIR BENDA BERDASARKAN WARNA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 (DESIGN OF ROBOT ARM OBJECT SORTER BY COLOR BASED ON MICROCONTROLLER ATMEGA 8535) PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Oleh : Arsyal Rahman PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 ABSTRAK Penggunaan lengan robot pada dunia industri salah satunya dapat diaplikasikan sebagai alat penyortir benda. Lengan robot penyortir benda berdasarkan warna adalah lengan robot yang digunakan untuk melakukan pekerjaan secara otomatis menyortir benda berdasarkan warna merah, hijau dan biru yang telah ditentukan sebelumnya dan menempatkannya sesuai tempat yang telah disesuaikan. Terdapat 2 cara pengoperasian, yaitu dengan cara otomatis dan manual. Dengan sistem otomatis lengan robot akan bekerja sesuai dengan pembacaan dari sensor. Sedangkan dengan sistem manual operator/user dapat menggerakan sendiri lengan robot melalui kontroler tanpa terpengaruh oleh sensor. Digunakan sensor yang terbuat dari photodioda dan LED untuk pembacaan warna yang selanjutnya diproses oleh mikrokontroler. Lalu lengan robot dan gripper sebagai aktuator melaksakan tugasnya sesuai dari pembacaan sensor. Kata Kunci : photodioda, LED, sensor, gripper, operator/user, microcontroller

4 ABSTRACT The use of a robotic arm in industry can be applied as a means of sorting objects. Robot arm objects sorter by color does the job automatically classify objects by color red, green and blue then arrange according to a prearranged place. There are two ways of operation, namely by way of automatic and manual. With the robot arm automatic system will work according to the readings of the sensor. While the manual system, operator / user can move the robot arm through the controller itself are not affected by the sensor. Used sensors made of photodiode and color LED readout for further processing by the microcontroller. Then the robot arm and gripper as appropriate actuators do the task of sensor readings Key words: photodiode, LED, sensor, gripper, operator/user, microcontroller

5 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. Laporan yang dikerjakan ini, berjudul Rancang Bangun Lengan Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna Berbasis Mikrokontroler Atmega8535. 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. Yth. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. 2. Yth. Ibu Ervin Masita Dewi, ST,MT Sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. 3. Yth. Bapak Sabar Pramono,BSEE. selaku Pembimbing I yang telah memberikan petunjuk dan pengarahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini. 4. Yth. Bapak Endang Sukarna, ST., MT. selaku Pembimbing II yang telah memberikan petunjuk dan pengarahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini. 5. Seluruh Dosen Elektronika yang telah memberikan ilmu dari semester I sampai semester VI. 6. Bapak Ikhsan, selaku staf administrasi yang telah membantu penulis dalam perijinan. 7. Ibu Iyom, Bapak Agus, Ibu Imas, Bapak Salim dan semua teknisi di laboratorium Program Studi Teknik Elektronika. 8. Motor Thunder T 5583 AP yang selalu mengantar ke JP, MK, Spektra dan tempat lainnya serta memberikan semangat kepada penulis dalam pengerjaan proyek akhir ini. 9. Faisal, Anggi, Echa, Andi dan semua teman teman angkatan 2009, khususnya kelas 3B EC 2009, yang selalu memberikan perhatian, bantuan, dan motivasinya kepada penulis.

6 10. 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 kekurangannya, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Bandung, 24 Juni 2012 Penulis

7 DAFTAR ISI Hal. LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR RIWAYAT HIDUP LEMBAR PERSEMBAHAN ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Rumusan Masalah Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II : LANDASAN TEORI 2.1 DOF (Degree of Freedom) / Derajat kebebasan Mikrokontroler ATmega Sensor Warna Menggunakan Photodioda dan Led Photodioda LED (Light Emitting Diode) Motor Servo Konfigurasi Pin Motor Servo Motor DC Komponen Utama Motor DC Mekanisme Kerja Motor DC Relay LCD (Liquid Crystal Display) Pull-Up Resistor Potensiometer Sebagai Sensor Posisi Bascom-AVR BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Tujuan Perancangan Cara kerja alat Diagram Blok Sistem Spesifikasi Alat Tahapan Perancangan Perancangan Mekanik Perancangan Perangkat Elektronika Perancangan Perangkat Lunak Realisasi Realisasi Mekanik... 51

8 3.4.2 Realisasi Perangkat Elektronik Realisasi Perangkat Lunak BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Tujuan Pengujian dan Analisa Metode Pengujian Alat yang Digunakan Pengujian dan Analisa Alat Pengujian dan Analisa Sistem Minimum ATMEGA Pengujian dan Analisa Sensor Warna dengan Photodioda Pengujian dan Analisa Posisi Motor DC BAB V : PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A (Skematik Rangkaian, Layout PCB) LAMPIRAN B (Listing Program) LAMPIRAN C (Datasheet)

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Persamaan Derajat Kebebasan Pada Lengan Robot Dan Lengan Manusia 5 Gambar 2.2 Empat kelas AVR... 7 Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega Gambar 2.4 Rangkaian ide awal pembuatan sensor warna... 9 Gambar 2.5 Posisi Sensor terhadap objek Gambar 2.6 Pemasangan Sensor dibuat tertutup Gambar 2.7 Photodioda Gambar 2.8 Photodioda dengan phototransistor Gambar 2.9 5mm LED merah, biru dan hijau Gambar 2.10 Bagian-bagian dan bentuk dari LED Gambar 2.11 Cara Kerja LED Gambar 2.12 Proses LED mengeluarkan cahaya Gambar 2.13 Motor Servo Gambar 2.14 konfigurasi Pin Motor Servo Gambar 2.15 Motor DC Gambar 2.16 Bagian dalam motor DC Gambar 2.17 Mekanisme kerja motor DC Gambar 2.18 Beberapa contoh Relay Gambar 2.19 Konstruksi Relay Gambar 2.20 Konfigurasi pin Relay Gambar 2.21 LCD (Liquid Crystal Display) Gambar 2.22 Skematik rangkaian Pull-Up Gambar 2.23 Skematik rangkaian pull-up dengan tahanan dalam R Gambar 2.24 Potensiometer Gambar 2.25 Potensiometer sebagai sensor posisi Gambar 2.26 Tampilan software Bascom-AVR Gambar 2.27 Tampilan software Extreme Burner Gambar 3.1 Diagram blok sistem Gambar 3.2 Rancangan lengan robot per part sebelum disatukan Gambar 3.3 Rancangan desain lengan robot tanpa dan dengan motor Gambar 3.4 Rancangan box PCB per bagian sebelum disatukan Gambar 3.5 Rancangan desain box PCB setelah disatukan Gambar 3.6 Rancangan bidang miring per bagian sebelum disatukan Gambar 3.7 Rancangan desain bidang miring setelah disatukan Gambar 3.8 Rancangan desain controler Gambar 3.9 Rancangan Benda/Box Yang akan Diangkat Gambar 3.10 Rancangan desain alat secara kseluruhan Gambar 3.11 Rangkaian skematik sistem minimum ATmega Gambar 3.12 Layout PCB Sistem Minimum Atmega Gambar 3.13 Rangkaian skematik driver motor 2 arah putaran dengan relay Gambar 3.14 Layout PCB driver motor 2 arah putaran dengan relay Gambar 3.15 Rangkaian Skematik Konektor LCD Gambar 3.16 Layout PCB Konektor LCD Hal.

10 Gambar 3.17 Rangkaian skematik sensor warna Gambar 3.18 Layout PCB sensor warna Gambar 3.19 Rangkaian skematik pull-up Gambar 3.20 Layout PCB pull-up Gambar 3.21 Rangkaian skematik regulator ekspansi tegangan Gambar 3.22 Layout PCB regulator ekspansi tegangan Gambar 3.23 Diagram alir sistem otomatis Gambar 3.24 Ilustrasi penggunaan port pada mikrokontroler Gambar 3.25 Realisasi lengan robot Gambar 3.26 Realisasi Controller Gambar 3.27 Realisasi bidang miring Gambar 3.28 Realisasi box PCB Gambar 3.29 Realisasi keseluruhan Gambar 3.30 Realiasasi sensor warna dengan photodioda Gambar 3.31 Realiasasi driver motor 2 Arah Putaran dengan relay Gambar 3.32 Realisasi Microcontroller Gambar 3.33 Realisasi rangkaian pull-up Gambar 3.34 Realisasi connector LCD Gambar 3.35 Realisasi rangkaian regulator Gambar 4.1 Blok pengujian sistem minimum ATMEGA Gambar 4.2 penggunaan port input dan output untuk pengetesan sensor Gambar 4.3 Pemasangan potensiometer pada motor dc Gambar 4.4 Posisi masing-masing motor pada lengan... 70

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATmega secara fungsional... 7 Tabel2.2 Berbagai macam warna LED, panjang gelombang, Tegangan jatuh dan bahan Tabel 2.3 konfigurasi dari pin-pin LCD Tabel 3.1 Inisialisassi port input dan output Tabel 4.1 Hasil pengukuran output ATMEGA Tabel 4.2 penggunaan port input dan output untuk pengetesan sensor Tabel 4.3 Hasil pembacaan nilai adc dari sensor Tabel 4.4 Hasil pengujian pertidaksamaan pada sensor warna Tabel 4.5 Hasil pengujian posisi Hal.

12 DAFTAR PUSTAKA [1], Atmega8535 Datasheet. [Diunduh pada tanggal: 24 Mei 2012] [2] Iswara, P.J Sensor Warna Sederhana (Low Cost). [Diakses pada tanggal: 13 Maret 2012] [3] Ivan Color Sensor With Arduino. [Diakses pada tanggal: 13 Maret 2012] [4] Qimutafin Simulasi lengan robot. [Diakses pada tanggal: 05 Maret 2012] [5] Riansyah, I., dkk. Rancang Bangun Robot Gripper Menggunakan Penggerak Motor DC Secara Direct Coupling. Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Kampus PENS-ITS Sukolilo, Surabaya. [Diunduh pada tanggal: 25 Maret 2012] [6] Sejati, P.A., dkk Otomasi Sortir Objek Berdasar Warnanya Menggunakan Robot Lengan. Yogyakarta. [Diakses pada tanggal: 05 Maret 2012]

13

14 Ya Tuhanku, tunjukilah aku untuk mensyukuri nikmat Engkau yang telah Engkau berikan kepadaku dan kepada ibu bapakku dan supaya aku dapat berbuat amal yang saleh yang Engkau ridai; berilah kebaikan kepadaku dengan (memberi kebaikan) kepada anak cucuku. Sesungguhnya aku bertobat kepada Engkau dan sesungguhnya aku termasuk orang-orang yang berserah diri (Al Ahqaaf : 15) Ya Tuhan kami, beri ampunlah aku dan kedua ibu bapaku dan sekalian orang-orang mukmin pada hari terjadinya hisab (hari kiamat). (Ibrahim:41) Kupersembahkan Tugas Akhir Ini Kepada: Ibuku dan Ayahanda Kalian adalah inspirasi atas apa yang telah aku lakukan saat ini Aku akan memberikan yang terbaik untukmu Karena kalian telah memberikan yang terbaik untukku yang selalu memberikan semangat dan doa tulus seperti air yang tak pernah berhenti yang terus mengalir demi kesuksesan anak-anaknya motivasi, kesabaran, ketabahan dan tetes air matamu yang terlalu mustahil untuk dinilai, walaupun jauh, engkaulah sebaik baik panutan meski tidak selalu sempurna Kakakku dan Adikku atas Kebersamaan, dukungan, doa, kasih sayang, dan perhatian selama ini. Orang pintar kalah dengan orang beruntung, Orang beruntung kalah dengan Orang yang selalu bersyukur. Kita tidak selalu mendapatkan apa yang kita inginkan. Tapi bersyukurlah atas apa yang kita dapatkan saat ini, karena Allah lebih tahu apa yang terbaik untuk kita.