BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA 4.1 Tujuan Tujuan dari pengujian alat pada tugas akhir ini adalah untuk mengetahui sejauh mana kinerja sistem yang telah dibuat dan untuk mengetahui penyebabpenyebab ketidaksempurnaan alat serta menganalisa untuk perbaikan selanjutnya. Dari pengujian ini akan didapatkan data-data maupun bukti-bukti bahwa sistem yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik. Berdasarkan data-data dan bukti-bukti tersebut akan dapat dilakukan analisa terhadap proses kerja yang nantinya dapat digunakan untuk menarik kesimpulan dari apa yang telah disajikan dalam tugas akhir ini. 4.2 Pengujian Alat Pengujian yang dilakukan pada tugas akhir ini meliputi : A. Pengujian dan analisa rangkaian downloader B. Pengujian dan analisa rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATmega8535 C. Pengujian dan analisa ADC (Analog to Digital Converter) D. Pengujian dan analisa sensor sharp GP2D12 E. Pengujian dan analisa motor servo F. Pengujian dan analisa pergerakan kaki robot humanoid 4.2.1 Pengujian dan Analisa Rangkaian Downloader Rangkaian downloader digunakan untuk meng-compile program yang sudah dibuat pada PC ke mikrokontroller. Pengujian rangkaian downloader dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian ini dapat bekerja dengan baik atau tidak. Apabila rangkaian ini tidak berfungsi maka program tidak dapat di-compile 49
50 ke mikrokontroller, hal ini akan menghambat seluruh kinerja sistem yang ada. Pada mikrokontroller, rangkaian downloader dihubungkan dengan pin MOSI, MISO, dan SCK yang terdapat pada port B. Peralatan yang dibutuhkan untuk pengujian rangkaian downloader adalah sebagai berikut : DC Power Supply 12 V Rangkaian Downloader Modul Atmega8535 PC (komputer) Software CodeVisionAVR Rangkaian yang digunakan untuk melakukan pengujian rangkaian downloader adalah sebagai berikut : Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Downloader Untuk mengetahui apakah rangkaian ini dapat bekerja dengan baik, dilakukan percobaan download program menggunakan software CodeVisionAVR yang sudah terinstal pada PC. Sebelum proses download software CodeVisionAVR harus disetting terlebih dahulu, seperti terlihat pada gambar berikut.
51 Gambar 4.2 Programmer Setting untuk Rangkaian Downloader Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa programmer settings yang dipilih adalah Kanda Systems STK200+/300, hal ini dikarenakan sistem tersebut support terhadap rangkaian downloader yang sudah dibuat. Kemudian setelah itu dilakukan proses download menggunakan CodeVision Chip Programmer yang sudah ada pada software. Gambar 4.3 CodeVision Chip Programmer untuk proses download Dari hasil pengujian diketahui bahwa rangkaian downloader dapat bekerja dengan baik, yaitu dapat mengirimkan data program dari PC ke mikrokontroller. Hal ini dilihat pada pada saat proses peng-compile-an program menggunakan Chip Programmer pada software CodeVision AVR..
52 4.2.2 Pengujian Dan Analisa Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller Atmega8535 Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem minimum Atmega8535 ini bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan cara meng-compile program kedalam mikrokontroller menggunakan software CodeVisionAVR C Compiler untuk mengetahui apakah program masih terdapat error atau tidak. Setelah di-compile didapatkan program tersebut tanpa adanya error. Untuk running program, caranya menghubungkan langsung antara PC dan mikrokontroller melalui kabel ISP downloader kemudian lakukan download program. Pengujian sistem minimum dilakukan dengan menghubungkan port I/O mikrokontroller dengan modul simulasi LED. Berikut peralatan yang digunakan untuk pengujian rangkaian sistem minimum. DC power supply 12 V Modul Mikrokontroller Atmega8535 Modul simulasi LED Kabel PC (komputer) Rangkaian Downloader Software CodeVisionAVR Rangkaian yang digunakan untuk melakukan pengujian sistem minimum adalah sebagai berikut : Gambar 4.4 Blok Diagram Pengujian Sistem Minimum
53 Gambar 4.5 Listing Program Pengujian Sistem Minimum Hasil dan analisa : Gambar 4.6 Hasil Pengujian Simulasi LED
54 Setelah program didownload, ada tampilan LED pada port A sebanyak 8 buah yang menyala secara bergantian dengan delay waktu 1 detik (1000 ms). Masing-masing LED dihubungkan dengan pin 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, pada port A. Proses tersebut juga dilakukan pada port B, port C dan port D. Dari hasil tersebut dapat dianalisa bahwa sistem minimum mikrokontroller Atmega8535 dapat berfungsi dengan baik yaitu dapat diprogram dan menampilkan hasil download program berupa running LED pada port mikrokontroller yang menyala secara bergantian dengan delay waktu 1 detik (1000 ms). Diambil kesimpulan bahwa sistem minimum dapat diprogram kembali untuk aplikasi pergerakan robot selanjutnya. 4.2.3 Pengujian Dan Analisa ADC (Analog to Digital Converter) ATmega8535 menyediakan fasilitas ADC dengan resolusi 10 bit. ADC ini dihubungkan dengan 8 channel Analog Multiplexer yang memungkinkan terbentuk 8 input tegangan single- ended yang masuk melalui pin pada PortA. Gambar 4.7 Rangkaian Aplikasi ADC Dengan Tegangan Referensi AVCC ADC memiliki pin supply tegangan analog yang terpisah yaitu AVCC. Besarnya tegangan AVCC adalah ±0.3V dari VCC. Tegangan referensi ADC dapat dipilih menggunakan tegangan referensi internal maupun eksternal. Jika menggunakan tegangan referensi internal, bisa dipilih on-chip internal reference
55 voltage yaitu sebesar 2.56V atau sebesar AVCC. Jika menggunakan tegangan referensi eksternal, dapat dihubungkan melalui pin AREF. Dalam pengujian atau pembuatan listing program ADC dapat menggunakan aplikasi Code vision AVR dan dalam pembuatannya menggunakan bahasa pemrograman bahasa C. Berikut adalah cara membuat listing program ADC. 1. Setelah aplikasi Code vision AVR dibuka, kemudian file -- new, untuk membuka laman project baru pada CV AVR. 2. Kemudian akan muncul laman creat new file, selanjunya project dan tombol OK -- yes ditekan. 3. Setelah laman Code wizard tampil maka pada ADC Enabled dan Use 8 bit ditandai ceklist seperti gambar berikut. Gambar 4.8 Setting ADC 4. Untuk penyimpanan projeck baru yang sudah disetting, tombol file -- generate, save and exit yang. ditekan selajutnya
56 Gambar 4.9 Menyimpan Project Gambar 4.10 Listing Program ADC
57 ADC mengkonversi tegangan input analog menjadi data digital 8 bit atau 10 bit. Data digital tersebut akan disimpan didalam ADC Data Register yaitu ADCH dan ADCL. Sekali ADCL dibaca, maka akses ke data register tidak bisa dilakukan dan ketika ADCH dibaca, maka akses ke data register kembali enable. Jika resolusi dipilih sebesar 8 bit, maka data digital akan disimpan pada ADCH. ADCL dan ADCH merupakan 2 register tempat menampung hasil pembacaan ADC untuk mengambil nilai nya gunakan ADCW(mode 10 bit) dan ADCH (mode 8 bit) misal: adc_data=adch; memasukkan nilai ADC mode 8bit ke variable adc_data. Saat akan menggunakan ADC, hal yang pertama harus di lakukan adalah ADC initialization / inisialisasi ADC (menentukan mode ADC). Untuk hasil pengujian ADC dengan masukan input 0 V sampai 5 V dan menggunakan LED yang terhubung pada port C sebai output dilihat pada tabel berikut. Tabel 4.1 Data Analog Digital Ooutput ADC Tegangan Input (Volt) Output Analog 0 0000 0000 1 0001 1000 2 0110 0010 3 1001 1010 4 1111 1101 5 1111 1111 Gambar 4.11 LED Terhadap Ooutput ADC
58 4.2.4 Pengujian Dan Analisa Sensor Sharp GP2D12 Pengujian sensor sharp GP2D12 dilakukan dengan memberikan sinyal input pada pin sensor sharp GP2D12. Pin output PORTC dari Atmega8535 dihubungkan pada pin LCD. Pada bagian ini diuji tentang jarak minimum dan maksimum yang dapat dijangkau oleh sensor inframerah (SHARP GP2D12). Untuk mengetahui jarak yang dapat dijangkau oleh sensor ini digunakan LCD. Dari LCD dapat diketahui data yang dikeluarkan oleh sensor. Berikut merupakan potongan program untuk menguji sensor tersebut melalui LCD. Peralatan yang dibutuhkan dalam pengujian ini antara lain. DC Power Supply Modul Atmega8535 Sensor Sharp GP2D12 LCD Module Simulasi LED Rangkaian Downloader PC Software CodeVisionAVR Rangkaian yang digunakan untuk melakukan pengujian sensor sharp GP2D12 adalah sebagai berikut : Gambar 4.12 Blok Diagram Pengujian Sensor Sharp GP2D12
59 Gambar 4.13 Listing Program Pengujian Sensor Sharp GP2D12 melalui LCD Setelah program diatas didoeload dan diji maka data dari sensor tersebut dapat ditunjukkan melalui table berikut. Tabel 4.2 Data Sensor Terhadap Jarak Data ADC (desimal) Jarak (cm) 120 10 88 15 69 20 57 25 49 30 42 35 37 40
60 Dari tabel tersebut dapat diketahui bahwa pada jarak 10 cm sensor ini berada pada nilai yang tertinggi yaitu 120, sedangkan sesudah jarak 10 cm data yang ditunjukkan oleh sensor ini turun lagi, sedangkan data yang ditunjukkan oleh sensor sebelum jarak 10 cm akan error Ini berarti bahwa sensor ini dapat mendeteksi suatu objek dimulai dari 10 cm. Pada sensor sharp GP2D12 memiliki ketelitiannya hanya dalam orde cm, namun sudah cukup memadai untuk berbagai macam aplikasi, misalnya untuk deteksi jarak pada robot. Dari tabel diatas dapat digambar dalam grafik yang hampir menyerupai data sheet sensor sharp GP2D12. Gambar 4.14 Grafik Sensor Terhadap Jarak Sensor sharp GP2D12 memiliki besar sudut elevasi yang dapat dijangkau. Untuk mengetahui pelebaran sudut elevasi digunakan simulasi led, apabila diberi suatu halangan dan halangan tersebut digeser kekiri maupun kekanan akan diketahui bahwa halangan tersebut masih terdeteksi oleh sensor atau tidak, hal tersebut bisa diketahui dari nyala led. Berikut merupakan potongan program untuk mengetahui sudut elevasi sensor.
61 Gambar 4.15 Listing Program Pengujian Sudut Elevasi Sensor Gambar 4.16 Pengujian Sudut Elevasi Sensor Bila suatu objek masih berada didalam range deteksi sensor maka led masih menyala, namun bila objek berada diluar range deteksi sensor maka led mati. Ternyata setelah dilakukan percobaan ini dapat diketahui bahwa sudut elevasi (y) dari sensor ini adalah 40 dan jarak maksimum yang dapat dijangkau oleh sensor adalah 100 cm tegak lurus dari sensor.
62 4.2.5 Pengujian Dan Analisa Pergerakan Motor Servo Pengujian motor servo dilakukan dengan memberikan sinyal input barupa pulsa pada motor servo, Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan menggunakan metode PWM. (Pulse Width Modulation). Teknik ini menggunakan system lebar pulsa untuk mengemudikan putaran motor. Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Dalam pengujian kali ini digunakan program untuk mengetahui apakah motor servo dapat bekerja dengan baik atau tidak. Peralatan yang dibutuhkan dalam pengujian ini antara lain : DC Power Supply Modul Atmega8535 Motor Servo Rangkaian Downloader PC Software CodeVisionAVR Rangkaian yang digunakan untuk melakukan pengujian motor servo adalah sebagai berikut : Gambar 4.17 Blok Diagram Pengujian Motor Servo Pada motor servo terdapat rangkaian closed loop posisition control dengan sensor berupa potensiometer. input yg diperlukan adalah pulsa dengan lebar pulsa tertentu untuk memberikan putaran servo motor pada posisi sesuai yg diinginkan. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu kearah yang berlawanan dengan jarum jam.
63 Pada pengujian motor servo ini dapat menggunakan timer pada Code vision AVR dalam bahasa pemrograman bahasa C. pada motor servo ada tiga posisi utama, maka dibuatlah secara khusus untuk mengatur motor servo tersebut, dengan cara memberikan pulsa digital dengan lebar yang berbeda beda. Jika diberikan pulsa dengan lebar 40 maka motor servo akan berada pada 90 derajat, pulsa dengan 70 akan membuat motor servo menuju 180 derajat serah jarum jam, sedangkan pulsa dengan lebar 15 akan membut motor servo bergerak membalik 180 derajat berlawanan arah dengan jarum jam, motor servo tersebut disebut Motor servo standard yang memiliki batas, hal ini menyebabkan poros servo tidak berputar 360 derajat. Gambar 4.18 Pemberian Pulsa Untuk Perputaran Motor Servo
64 Gambar 4.19 Listing Program Pengujian Motor Servo Untuk menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri, tergantung dari nilai pulsa yang diberikan., pada gambar berikut adalah hasil pengujian motor servo berputar 180 derajat.: Gambar 4.20 Pengujian Motor Servo Putar Kanan Dan Putar Kiri 4.2.6 Pengujian Dan Analisa Pergerakan Kaki Robot Humanoid Pengujian pergerakan kaki robot humanoid dilakukan dengan memberikan pulsa digital kepada motor servo sehingga kaki robot dapat bergerak karena digerakkan oleh motor servo pada tiap sendinya. Sedangkan pulsa analog yang diterima oleh motor servo dikirim oleh mokrokontroller atmega 8535. Dalam pengujian kali ini digunakan program untuk mengetahui apakah kaki robot humanoid dapat berjalan maju, dan ketika sensor yang digunakan oleh robot ini sebagai indera dapat mengubah gerakan jalan robot menjadi langkah belok ketika sensor mendeteksi suatu objek. Peralatan yang dibutuhkan dalam pengujian ini antara lain :
65 DC Power Supply Kaki Robot Humanoid Motor servo Sensor Sharp GP2D12 Modul Atmega8535 Rangkaian Downloader PC Software CodeVisionAVR Rangkaian yang digunakan untuk melakukan pengujian driver motor adalah sebagai berikut : Gambar 4.21 Blok Diagram Pengujian Kaki Robot Humanoid Pada pengujian ini akan dilihat bagaimana cara kaki robot bergerak melangkah maju dan melangkah belok. Berikut listing program untuk masingmasing pergerakan. A. Pergerakan Langkah Maju Kaki robot akan melangkah maju setelah diberikan program pada mikrokontroller untuk mengontrol perputaran motor servo.
66
67 Gambar 4.22 Listing Program Pengujian Langkah Maju Untuk pergerakan kaki robot agar dapat berjalan maju dengan baik memiliki dua step pergerakan, dimana setiap stepnya adalah satu kaki melangkah sekali. Jadi untuk sekali langkah, kaki robot memiliki dua step dan ini dilakukan secara berulang-ulang sehingga kaki robot dapat berjalan maju. Dijelaskan seperti gambar 4.22 bahwa servo 1,2,3 dan 4 memiliki arah yang sama yaitu searah jarum jam, sedangkan servo 5 dan 6 juga searah tetapi berlawanan arah dengan servo 1,2,3 dan 4 atau berlawanan arah jarum jam. Untuk pergerakan step 1 kaki kanan robot akan melangkah lebih dulu dimana servo A atau servo 1,2,3 dan 4 akan bergerak lebih dulu secara
68 bersamaan. Setelah servo A selesai bergerak searah jarum jam maka maka servo B atau servo 5 dan 6 akan bergerak secara bersamaan berlawanan arah jarum jam sementara itu servo A akan berhenti bergerak sampai servo B berhenti bergerak. Setalah gerak ini selesai maka akan dilanjutkan dengan step 2 yaitu kebalikan dari sistem pergerakan step 1. Pada step 1 servo A atau servo 1,2,3 dan 4 bergerak searah dengan jarum jam dan servo B atau servo 5 dan 6 berlawanan dengan arah putaran jarum jam, akan tetapi pada step 2 servo A dan B akan kembali pada posisi awal dimana servo A akan berputar berlawan dengan arah jarum jam sedangkan servo B akan berputar searah jarum jam. Dari penggabungan pergerakan step 1 dan step 2 secara berulang-ulang maka kaki robot humanoid dapat melangkah maju dengan baik. Gambar 4.23 Sudut Pergerakan Maju (Step 1 Dan Step 2
69 Gambar 4.24 Pergerakan Lagkah Maju Kaki Robot B. Pergerakan Langkah Belok Pada pergerakan langkah belok kaki robot humanoid tidak jauh merbeda dengan langkah maju, hanya saja pada langkah belok salah satu servo pada pergelangan kaki robot tidak bergerak atau tetap pada posisi awal. Kaki robot akan melangkah berbelok apabila sensor jarak mendeteksi objek didepannya, jadi pada waktu kaki robot melangkah maju dan tiba-tiba sensor mendeteksi objek yang didepannya maka robot akan melangkah berbelok sehingga terhindar terjadinya tabrakan antara robot dengan objek tersebut. Berikut adalah potongan listing program kaki robot melangkah belok.
Gambar 4.25 Listing Program Pengujian Langkah Belok 70
71 Langkah belok tidak jauh berbeda dengan langkah maju yaitu servo 1,2,3 dan 4 memiliki arah yang sama yaitu searah jarum jam, sedangkan servo 5 berlawanan arah dengan servo 1,2,3 dan 4 atau berlawanan arah jarum jam. Pada melangkah belok memiliki 2 step hanya saja servo 6 tidak bergerak sama sekali atau tetap berada pada posisi normal, sedangkan servo 1,2,3,4 dan 5 sama dengan step melangkah maju. Penyebab utama agar kaki robot dapat melangkah berbelok adalah karena dengan dbiarkannya servo 6 tetap pada posisi awal atau posisi normal 90. Posisi ini dilakukan dengan cara pemberian pulsa yang sama antara CW dan CCW sehingga servo tidak dapat bergerak sama sekali. Gambar 4.26 Sudut Pergerakan Belok (Step 1 Dan Step 2) Ketika sensor mendeteksi objek yang berada didepannya pada saat melangkah maju maka robot secara otomatis akan melangkah membelok agar terhindar dari tabrakan. Hal tersebut dapat dilihat seperti gambar berikut:
Gambar 4.27 Pergerakan Lagkah Belok Kaki Robot 72