UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI JURNAL PEMBUATAN ROBOT PEMADAM KEBAKARAN BERBASISKAN MIKROKONTROLER Nama Email Pembimbing : CHRISNA WILLIAM : haw_zenkin@yahoo.com : Farid Thalib., Dr.-Ing JAKARTA 2006
PENDAHULUAN Latar Belakang Seringnya terjadi kebakaran yang berasal dari ruang-ruang yang sulit terjangkau oleh menusia hal itu disebabkan karena titik-titik api yang telah membesar dan tidak diketahui. Padahal pada ruang-ruang tersebut biasanya terdapat sensor-sensor untuk mengetahui api dan memadamkannya, akan tetapi kebakaran masih tetap terjadi. Mungkin pada saat sensor bekerja untuk memadamkan api, api tersebut sudah sangat besar untuk dipadamkan dan juga dikarena ruangan dimana api berasal agak sulit terjangkau oleh manusia. Pada saat kebakaran terjadi sering kali ada petugas pemadam kebakaran yang menjadi korban saat bertugas memadamkan api, hal itu terjadi karena suhu yang terlalu panas, kekurangan oksigen atau terlalu banyak menghirup asap. Tidak adakah alat yang dapat memadamkan titik-titik api sebelum titik-titik api tersebut menjadi besar sehingga sulit untuk dipadamkan? dan juga agar petugas pemadam kebakaran tidak menjadi korban! Hal tersebut yang menjadi latar belakang penulis untuk merancang robot pemadam kebakaran. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang penulis bahas pada skripsi ini adalah bagaimana merancang robot pemadam kebakaran agar memudahkan pekerjaan para pemadam kebakaran dan mengefektifkan alat pemadam kebakaran. Tujuan Penelitian Tujuan merakit suatu Robot Pemadam Kebakaran yang didasarkan pada rangkaian mikrokontroler adalah agar robot tersebut berguna untuk memadamkan titiktitik api pada tempat-tempat yang sulit terjangkau oleh manusia sebelum titik-titik api tersebut menjadi besar dan sulit untuk dipadamkan. Konsep dasar dari rangkaian robot ini adalah penulis membuat jalan lurus yang mana pada jalan tersebut diberikan kotak sebagai penghalang, nantinya robot akan bergerak menghidari kotak tersebut dan kembali jalan lurus lagi, lalu menemukan nyala lilin dan robot memutar kipas untuk memadamkan api tersebut. Robot dapat menghidari halangan karena di depannya dipasangkan sensor dioda inframerah dan foto dioda yang dibentuk sudut 45 derajat saling berhadapan agar cahaya yang dipantulkan oleh dioda inframerah dapat diterima oleh foto dioda. Untuk mengetahui apinya, digunakan sensor foto dioda dan untuk memadamkan apinya, menggunakan kipas angin..manfaat Manfaat dari Robot Pemadam Kebakaran ini adalah dapat memadamkan titik-titik api yang tidak terjangkau oleh manusia, dan juga dapat mengurangi kecelakan yang
terjadi pada para pemadam kebakaran yang sedang memadamkan api, sehingga para pemadamkebakaran tersebut tidak terluka. TINJAUAN PUSTAKA Dioda InfraMerah [5] Inframerah adalah sebuah dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor khusus, yang bila diberikan forward bias akan memancarkan cahaya, seperti halnya LED jika diberikan forward bias, dioda inframerah akan bekerja. Namun yang dihasilkan bukanlah cahaya yang tampak oleh mata (Visible), melainkan cahaya yang tidak tampak oleh mata (Invisible) yaitu inframerah. Cahaya inframerah tersebut akan mementul kembali jika terhalang oleh suatu benda, karena prinsip itu, penulis menggunakan dioda inframerah untuk mengetahui jarak antara posisi dioda dan penghalang. Pada rangkaian ini Posisi dioda inframerah dan foto dioda dibentuk sudut 45 derajat agar pantulan dari dioda inframerah dapat diterima oleh foto dioda, hal itu berfungsi untuk mengetahui halangan yang ada di depan robot tersebut. Posisi dioda inframerah dan foto dioda seperti gambar dibawah. inframe Cahaya kotak Foto Posisi dioda inframerah dan foto dioda yang dibentuk sudut 45 derajat Mikrokontroler 8051 [2] IC AT89S51 merupakan salah satu jenis IC Mikrokontroler CMOS 8 bit yang memiliki performan yang tinggi dengan disipasi daya yang rendah, cocok dengan produk MCS-51(Microcontroller Cmos Single chip) buatan intel. Juga memiliki sistem pemprograman kembali Flash Memori 4 Kbyte dengan daya tahan 1000 kali tulis/hapus.
IC AT89S51 adalah salah satu IC mikrokontroler yang di rancang khusus untuk dapat men-download program langsung dari komputer melalui port paralel printer. Spesifikasi AT89S51: In System Programmer (ISP) 8 Kbyte non-volatile memori EEPROM (sebagai penyimpan data permanent) 256 byte memori internal Bebas menggunakan semua kapasitas memori internal dan I/O mikrokontroler yang tersedia Menggunakan system stand alone (berdiri sendiri) Program Downloader menggunakan sistem menu, sehingga lebih mudah dalam proses pengisian program Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler [3] Untuk mengendalikan pergerakan dari motor DC dan kipas angin, digunakan Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler ( SM-89x) yang merupakan salah satu produk jadi dari mikrokontroler sistem dari keluarga MCS-51 (Microcontroller Cmos Single chip) yang berbasis AT89xx dengan ISP (In System Programmer). SM-89x ini berfungsi untuk mengisi IC mikrokontroler jenis AT89x dan juga dapat langsung diaplikasikan/digunakan, seperti mengerakkan motor DC, LED, kipas angin, dan lain-lain. Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler (SM-89x) [3] Spesifikasi SM -89x: In System Programmer (ISP) 8 Kbyte non-volatile memori FlashROM Penyimpanan Program 2 Kbyte memori Internal non-volatile EEPROM (sebagai penyimpanan data pemanent). 256 byte memori internal Bebas menggunakan semua kapasitas memori internaldan I/O mikrokontroler yang tersedia.
Dengan sistem stand alone (berdiri sendiri) Program downloader menggunakan sistem Menu, sehingga lebih mudah dalam dalam proses pengisian program. Sarana yang tersedia : Mendukung mikrokontroler AT89LS53, AT89LS8252, AT89S51, AT89S52, AT89S53, AT89S8252. Under Windows program downloader. LPR port program. Reset perangkat keras melalui program Program mendukung MCS -51. 32 bit I/O port. Bebas dikembangkan, karena semua port mikrokontroler tersedia kaki pada bagian luar. IC dapat dikunci, untuk menjaga program mahal anda dari pembajakan. Mendukung Hex file (*.Hex) Pengecekan secara otomatis dengan membandingkan data file terhadap data EEPROM mikrokontroler. Catu daya 5V AC/DC. RANCANGAN ROBOT PEMADAM KEBAKARAN Teknik Rangkaian Alat Dalam perancangan alat ini penulis membaginya secara blok diagram. Dimana blok diagramnya adalah: Sensor Jarak Sensor Api Pengendali Robot dan Pengisi IC mikrokontroler M otor DC Kip as Ang in Blok Diagram Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler Perangkat pengendali robot dan pengisi IC mikrokontroler (SM-89x) ini merupakan produk jadi buatan BataraElektrindo. Penulis hanya merakit ulang produk tersebut. Untuk pengisian programnya, penulis menggunakan perangkat lunak Atmel MCU ISP yang dihubungkan pada port 1. Keluaran dari port 2.0 sampai port 2.3
digunakan untuk mengatur pergerakkan 2 buah motor dc, masing-masing motor dc menggunakan dua buah port (port 2.0 dan port 2.1 menggerakkan motor dc A sedangkan port 2.2 dan port 2.3 menggerakkan motor dc B ). Keluaran dari Port 1.0 digunakan untuk menggerakkan kipas angin, sedangkan Port 0.0 dan port 0.1 difungsikan sebagai masukkan dari 2 buah foto dioda (Port 0.0 sebagai masukkan dari foto dioda untuk sensor jarak, sedangkan port 0.1 sebagai masukkan dari foto dioda untuk sensor api). Powe Program ISP Rangkaian dan Tata Ruang dari Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler Rangkaian Penggerak Motor DC Rangkaian penggerak motor dc Pada rangkaian penggerak motor dc, penulis menghubungkan keluaran dari SM- 89x pada port 2.0 sampai port2.3 dengan IC penguat daya (ULN) yang berfungsi sebagai penguat daya Keluaran dari IC penguat daya tersebut masing-masing dihubungkan dengan keempat buah relay yang nantinya akan mengaktifkan motor DC.
Rangkaian Sensor dan Kipas Angin Rangkaian Sensor dan Kipas angin Pada blok ini penulis menggunakan port 0.0 dan port0.1 sebagai masukan yang berasal dari sensor dan port1.0 digunakan untuk keluaran dari SM-89x. kaki-kaki katoda dari foto dioda dan dioda Inframerah dihubungkan dengan ground. Kaki anoda dari foto dioda terhubung dengan masukan dari IC penguat daya yang dihambat dengan hambatan 220Ω. Sedangkan kaki anoda dari inframerah terhubung dengan penurun tegangan yang dihambat dengan hambatan 10KΩ. Untuk kipas anginnya dihubungkan dengan keluaran dari IC penguat daya. Kipas angin ini berfungsi untuk memadamkan api yang berada di depan. Analisis Rangkaian Pemadam Kebakaran Rangkaian ini menggunakan masukkan 9 V sampai 12 V, dimana fungsi dari Thyristor LM7805 adalah untuk menurunkan tegangan 9 V menjadi 5 V. Yang sebelumnya sudah disearahkan oleh dioda dan difilter oleh kapasitor. Tegangan itulah yang nantinya dipakai oleh mikrokontroler dan dikeluarkan di semua port dari mikrokontroler. Pertama dinyalakan, robot akan mengecek sensor foto dioda A untuk sensor api, apakah ada api di depannya atau tidak, jika ada maka sensor akan memberikan sinyal kepada SM-98x untuk mengaktifkan kipas angin sehingga dapat mematikan api yang ada di depanya, jika tidak ada, robot akan mengecek sensor inframerah dan foto dioda B untuk sensor jarak apakah ada halangan atau tidak. Jika ada, sensor akan mengirimkan sinyal ke SM-89x untuk mengatur roda depan agar berbelok ke kanan, belokkan yang dapat dilakukan oleh roda depan kurang lebih 30 derajat. Setelah roda depan berbelok ke arah kanan, roda belakang berputar agar dapat maju untuk menghindari halangan, setelah maju beberapa saat, roda depan diatur agar
berbelok ke arah kiri agar dapat kembali ke jalur yang telah ditentukan dan setelah kembali pada jalur tersebut maka robot kembali mengecek apakah ada api atau tidak. Untuk Posisi inframerah dan foto dioda B dibuat 45 derajat agar cahaya yang dipancarkan oleh inframerah dapat diterima oleh foto dioda saat cahaya tersebut terpantul oleh benda (kotak) yang berada di depannya, Dan agar cahaya yang diterima oleh foto dioda hanya cahaya dari inframerah, maka foto dioda dibungkus dan hanya posisi depannya saja yang terlihat sehingga dapat fokus untuk menerima cahaya inframerah dari sensor inframerah. Analisis Secara Program Mulai Cek Sensor a p i ya Kipas tdk Cek Sensor j arak ya Belok tdk Maju Berhenti Diagram Alur program Pada awal program, penulis mengecek sensor foto dioda A apakah bernilai 1 atau 0, jika bernilai 1 maka akan mengaktifkan kipas angin hingga api pada lilin padam, sedangkan Jika bernilai 0 maka akan mengecek sensor inframerah dan foto dioda B. jika sensor inframerah dan foto dioda B bernilai 1 maka akan berbelok untuk menghindari halangan, sedangkan jika bernilai 0 maka akan maju dan mengecek dari awal lagi. PERCOBAAN Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ini adalah agar alat yang dirancang oleh penulis dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan, yaitu agar robot ini dapat mencari titik-titik api
dan memadamkanya walaupun pada jalannya diberi halangan. Penulis menggunakan SM-89x (Sistem minimum-89x) yang merupakan produk jadi dari mikrokontroler sistem dari keluarga MCS-51(Microcontroller Cmos Single_chip) untuk mengatur pergerakan motor dc dan menerima masukkan dari sensor. Konsep Dasar Konsep dasar dari susunan alat yang akan diuji adalah sebagai berikut : Penulis membuat garis lurus untuk jalannya robot, tetapi pada jalan tersebut penulis memberikan beberapa halangan (berupa kotak).sehingga jalannya robot akan terhalang dan kemudian robot akan menghidari halangan hingga bertemu pada jalur lurus yang penulis buat tadi dan menemukan pada titik api, lalu memutar kipas untuk memadamkan api tersebut (lilin yang menyala). Robot Halanga API Prosedur Pengujian Jalur gerak b Konsep dasar alur kerja robot Sebelum penulis melakukan pengujian alat, penulis memberikan data-data sebagai berikut: Lebar Robot (mobil) : 19 cm Panjang Robot (mobil) : 29 cm Lebar Halangan (kotak) : 20 cm Panjang Halangan (kotak) : 27 cm Panjang Sensor Jarak : 15 20 cm Roda Depan dapat berbelok : 30 derajat Panjang lintasan : 2 m Berdasarkan konsep dasar yang penulis buat, maka penulis melakukan pengujian alat dengan langkah-langkah seperti di bawah ini.
Langkah pengujian alat : Robot berhenti karena di depannya terdapat halangan. Jarak antara robot dengan halangan 20 cm. Robot bergerak sejauh 40 cm dalam waktu sekitar 2 detik. Dengan menggunakan rumus V = S/T ( Kecepatan = Jarak/ Waktu). Maka penulis dapat menghitung kecepatan robot untuk menempuh jarak 40 cm adalah 40 cm /2 detik = 20 cm/ detik. Posisi robot berada di depan halangan Robot akan melewati halangan. Tepat di samping halangan robot berhenti sesaat, lalu membelokkan roda depan ke arah kiri dan maju kembali. Rod a dep a Robot bergerak menghidari halangan Robot telah kembali pada jalur lurus dan berada di depan nyala api pada lilin, jarak antara robot dengan lilin sekitar 20 cm. Robot memutar kipas untuk memadamkan api, kipas berputar kurang lebih 10 detik 15 detik.
Hasil pengujian Dari hasil percobaan yang penulis lakukan, penulis melakukan pengukuran jarak dan waktu sehingga penulis dapat menentukan kecepatan robot bergerak. Titik pada garis merah menunjukkan awal robot pertama kali bergerak dan berhenti pada tanda panah merah karena robot mendeteksi ada halangan, jarak yang ditempuh sekitar 40 cm dalam waktu sekitar 2 detik dengan kecepatan sekitar 20 cm/dtk. Kemudiaan robot mundur sampai titik biru sekitar 20 cm dalam waktu sekitar 1 detik dengan kecepatan sekitar 20 cm/dtk, lalu membelokkan roda depan ke kanan kurang lebih 30 derajat. Maju sampai tanda panah biru. Jarak / panjang garis biru sekitar 50 cm dalam waktu sekitar 2 detik dengan kecepatan 25cm/dtk. Pada titik hitam robot kembali membelokkan roda depan ke arah kiri kurang lebih 30 derajat. Maju sampai tanda panah hitam dalam waktu kurang lebih 2 detik, jarak yang ditempuh sekitar 92 cm dengan kecepatan 46 cm/dtk Pada titik hijau robot kembali membelokkan roda depan ke arah kanan kurang lebih 30 derajat, maju sampai tanda panah hijau, kurang lebih 50 cm, dalam waktu sekitar 2 detik dengan kecepatan 25 cm/dtk. Dan berada kurang lebih 20 cm dari nyala api lilin. Untuk mengetahui kecepatannya penulis menggunakan rumus V = S/T dimana: V = Kecepatan; S = Jarak; T = Waktu. j ara 6 40 20 kot ak 60 50 20 Jalur robot Alur kerja robot saat diuji
PEMBAHASAN Menurut penulis, pembuatan robot dengan menggunakan sensor jarak dan sensor api di sini membuat penulis mengetahui lebih banyak ilmu tentang bagaimana cara pembuatan robot itu sendiri didalam merancang dan mengaplikasikan ide dan tujuan yang ingin dicapai, karena begitu banyaknya komponen serta alat-alat yang harus digunakan untuk pembuatan robot sehingga begitu banyak kendala-kendala yang penulis hadapi, dari mulai perakitan perangkat keras (hardware), dalam hal ini penyusunan komponen, untuk sensor jaraknya penulis menggunakan Inframerah dan Foto dioda B, Inframerah berfungsi sebagai pengirim cahaya merah sedangkan foto dioda untuk penerimanya, agar hal tersebut dapat terjadi Inframerah dan Foto dioda B dibuat posisi 45 derajat sehingga pantulan dari inframerah dapat diterima oleh Foto dioda B. Sedangkan untuk sensor apinya penulis menggunakan Foto dioda A tidak dipasang dengan posisi 45 derajat, dipasang biasa saja menghadap ke depan. Untuk programnya yang mana harus disesuaikan dengan alat/robot yang penulis buat. Karena penulis menggunakan mobil-mobilan untuk rangkanya maka penulis harus menguji berapa lama roda belakang berputaran pada saat akan berbelok,dan juga berapa lama roda depannya dalam posisi belok. Hal tersebut harus penulis perhitungkan agar cara kerja robot itu sesuai dengan apa yang diharapkan. Oleh karena itu penulis terus melakukan percobaan terhadap robot yang penulis rakit agar mencapai hasil yang maksimal dan dapat bekerja sesuai dengan apa yang penulis gambarkan. Kendala yang dihadapi pada percobaan yang penulis lakukan saat robot menghindari halangan robot kadang menabrak halangan itu, hal tersebut terjadi karena sensor jaraknya bekerja pada jarak yang terlalu dekat dengan halangan sehingga menyebabkan robot menabrak halangan. Agar hal itu tidak terjadi penulis membuat robot mundur terlebih dahulu saat sensor jaraknya bekerja supaya robot dapat menghindari halangan tanpa menabrak halangan. Robot yang penulis rakit disini yaitu difungsikan untuk memadamkan api dengan cara yang efisien dan menggunakan teknologi yang mutakhir, dan dapat berguna bagi masyarakat luas umumnya. Simpulan PENUTUP Alat yang penulis buat ternyata belum sepenuhnya dapat bekerja dengan baik sesuai yang penulis harapkan. Karena banyaknya kendala yang penulis hadapi seperti, roda depannya kadangkala tidak dapat berbelok maksimal hal tersebut disebabkan karena kelicinan lantai dengan roda depan yang berbeda-beda, daya dorong roda
belakang kadang terlalu besar sehingga robot sering menabrak halangan walaupun sensor jaraknya sudah mendeteksi adanya halangan, Saran Bagi rekan yang akan mencoba rangkaian ini, dapat mempertimbangkan saransaran dari penulis sebagai berikut : Sebaiknya rekan mampu menganalisa rangkaian, baik secara blok maupun secara detail, hal ini akan mempermudah dalam proses perancangan terutama bila terjadi kerusakan pada rangkaian. Dalam merakit komponen, pastikan semua komponen dapat terhubung dengan baik dan benar sesuai dengan gambar rangkaian motor DC dan Sensor. Dalam membuat tata letak komponen, diusahakan memperhatikan prinsip estetika tata letak komponen. Dalam proses perancangan layout, pastikan kita memperoleh ukuran komponen secara pasti, agar saat proses pengeboran PCB tidak mengalami kesulitan untuk merakit komponen pada PCB. Untuk sensor jarak, karena mengunakan Photo Dioda sebaiknya sensor tersebut dibuat fokus hanya pada satu titik dengan membungkusnya, agar hanya cahaya dari infra merah saja yang diterima. F. Untuk Rangka Robotnya sebaiknya menggunakan mobil-mobilan yang roda depannya dapat dibelokan, untuk memudahkan robot untuk bergerak ke arah kanan atau kiri. Mudah-mudahan rangkaian ini dapat memberikan tambahan ilmu pengetahuan mengenai mikrokontroler dan bisa menjadi cambuk bagi rekan-rekan untuk lebih memacu dalam mempelajari ilmu pengetahuan yang berkenaan dengan Mikrokontroler. Dengan pengembangan lebih lanjut robot pemadam kebakaran dapat membantu meringankan pekerjaan para pemadam kebakaran, juga mengurangi resiko terjadinya korban pada saat memadamkan api, serta mengefektifkan kerja dari alat pemadam kebakaran yang sudah ada.