BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN APLIKASI Dalam bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan pembuatan aplikasi dengan menggunakan metodologi perancangan prototyping, prinsip kerja rangkaian berdasarkan dari block diagram rangkaian, dengan menggunakan Bluetooth sebagai alat komunikasi penghubung antara Arduino Mega 2560 dengan Android dan sensor ultrasonik untuk mendeteksi halangan di depan. Pembahasan di mulai dari pembuatan robot mobil dengan membuat rancangan alat hingga sistem yang digunakan untuk mengendalikan robot pada Arduino Mega 2560 dengan menggunakan Bluetooth dan dikendalikan dengan Android. 3.1 Block Diagram Rangkaian Sebelum membuat prototype dari robot terlebih dahulu merancang block diagram robot yang akan diuji, untuk mengatur sistem keseluruhan rangkaian simulasi robot dari mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang akan mengendalikan Bluetooth sebagai media komunikasi dengan Android, sensor ultrasonik, dan motor driver, dapat digambarkan sebagai berikut. Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 22
23 Fungsi dari diagram blok rangkaian adalah : - Arduino Mega 2560 Berfungsi untuk mengatur input dan output dari alat yang digunakan seperti Bluetooth, Sensor, dan Driver Motor Shield. Arduino Mega 2560 mempunyai board Arduino yang diperbesar dengan pin input dan output yang lebih banyak serta memori yang besar. - Modul Bluetooth. Berfungsi sebagai penerima komunikasi dari Android yang dikendalikan oleh User - Driver Motor Shield L 298N. Berfungsi sebagai pengatur tegangan dari arus yang masuk ke motor DC. - Ultrasonic Sensor HC-SR04. Berfungsi sebagai sensor penghalang. Robot akan berhenti terhadap jarak yang ditentukan pada Arduino Mega 2560. - Baterai. Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan ke rangkaian Arduino Mega 2560 dan driver motor shield. Untuk tegangan 5 VDC baterai masuk ke Arduino Mega 2560 maka tegangan akan terbagi menjadi tegangan supply 3.3 VDC untuk modul Bluetooth. Dan untuk Driver Motor Shield L298N dibutuhkan baterai 18 VDC. - Android. Berfungsi sebagai device pengirim komunikasi ke modul Bluetooth pada robot mobil. 3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Pada perancangan robot ini menggunakan Arduino Mega 2560 sebagai dasar utamanya, sehingga diperlukan sebuah modul Arduino Mega 2560. Perancangan perangkat keras ini dilakukan untuk mewujudkan terciptanya sebuah kerangka robot mobil yang sederhana, dan dapat bergerak maju, mundur, kiri, kanan, dan berhenti dengan pengendalian Android.
24 3.2.1 Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 adalah sebuah Mikrokontroler yang merupakan perbaikan dari board Arduino Mega versi terbaru, yang merupakan perbaikan dari board terdahulunya yaitu Arduino Mega 1280. Arduino Mega adalah board Arduino yang diperbesar dengan pin input dan output yang lebih banyak, dan memori yang lebih besar. Arduino Mega 2560 mempunyai 4 port serial, Flash memory 256 KB, 16 pin analog, Digital I/O pin 54 (15 provide PWM Output), Clock Speed 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack. Arduino Mega 2560 memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkan kesebuah komputer dengan kabel USB atau dapat menggunakan baterai untuk memulainya. Setiap modul Arduino Mega 2560 menggunakan 2 (Dua) buah koneksi dengan komputer, Bluetooth dan Serial. Komunikasi Bluetooth digunakan untuk komunikasi dengan android, program inisialisasi mikrokontroler agar dapat menggunakan koneksi serial dalam hal pemograman, sehingga mikrokontroler dan komputer menggunakan aplikasi Arduino Mega 2560. Tabel berikut ini menunjukan pin pada mikrokontroler Arduino Mega 2560 : berikut ini : Modul Arduino Mega 2560 yang digunakan dengan tampilan board
25 Gambar 3.2. Board Modul Arduino Mega 2560 Gambar 3.3. Flowchart Program untuk Aplikasi Berikut spesifikasi pada Mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang digunakan untuk mengontrol robot, table sebagai berikut :
26 Tabel 3.1. Datasheet Arduino Mega 2560 Mikrokontroler Arduino Mega 2560 Tegangan Pengoperasian 5 V Tegangan Input yang disarankan 7-12 V Batas Tegangan Input 6-20 V Digital I/O pin 54 (15 provide PWM Output) Jumlah Pin Analog 16 Memory Flash 256 KB SRAM 8 KB EEPROM 4 KB Clock Speed 16 MHz 3.2.2 Ultrasonic Sensor Pembuatan mobil robot ini menggunakan ultrasonic sensor type HC-SR04 yang berfungsi sebagai modul sensor untuk identifikasi jarak yang akan diberikan kedalam mirkrokontroler Arduino Mega 2560. Fungsi utama pada Ultrasonic sensor HC SR04 adalah untuk mengetahui jarak benda pada Arduino Mega 2560, dengan batas jarak yang diberikan pada mikrokontroler 20 cm. Berikut adalah ultrasonic sensor HC-SR04 yang digunakan untuk Arduino Mega 2560 : Gambar 3.4 Ultrasonic Sensor HC-SR04
27 Ultrasonic modul ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang suara pada frekuensi tinggi, yang kemudian dipancarkan oleh bagian transmitter. Pantulan gelombang suara yang mengenai benda di depannya akan ditangkap oleh bagian receiver. Dengan mengetahui lamanya waktu antara dipancarkannya gelombang suara sampai ditangkap kembali, kita dapat menghitung jarak benda yang ada di depan modul tersebut. Kita mengetahui kecepatan suara adalah 340m/detik. Lamanya waktu tempuh gelombang suara dikalikan kecepatan suara, kemudian dibagi 2 akan menghasilkan jarak antara ultrasonic modul dengan benda didepannya. Berikut block diagram rancangan antara sensor ultrasonik dengan mikrokontroler : Gambar 3.5. Koneksi sensor pada Arduino
28 Gambar 3.6. Fowchart Sensor pada Aplikasi 3.2.3 Bluetooth HC-06 Mikrokontroler Arduino Mega 2560 menggunakan Bluetooth HC-06 sebagai komunikasi pengendali pada modul Android. Bluetooth Module HC-06 merupakan module komunikasi nirkabel pada frekuensi 2.4GHz dengan default koneksi hanya sebagai SLAVE dan digunakan pada mikrokontroler untuk membuat aplikasi wireless.
29 Gambar 3.7. Koneksi Bluetooth HC-06 pada Arduino Gambar 3.8. Flowchart Bluetooth pada Aplikasi
30 3.2.4 Motor Driver Shield Mengendalikan Motor DC pada Arduino/mikrokontroler diperlukan driver/penguat (karena maksimum beban arus yang dapat 'ditangani' oleh Arduino/mikrokontroler terbatas, yaitu sekitar 40mA), solusinya adalah menggunakan Motorshield. Motor shield sebagai motor driver yang digunakan pada pembuatan mobil robot ini dengan type L298N adalah jenis IC driver motor yang dapat mengendalikan arah putaran robot mobil yaitu maju, mundur, kanan, kiri dan berhenti. Gambar 3.9. Koneksi Motor Shield L298N pada Arduino
31 Gambar 3.10. Flowchart Motor Shield pada Aplikasi 3.3 Perancangan pembuatan Aplikasi pada Arduino Mega 2560 tabel berikut : Pembuatan aplikasi Arduino Mega 2560 IDE dapat digambarkan dengan Tabel 3.2 Tabel Pin pada Mikrokontroler Arduino Mega 2560 PIN Arduino Mega 2560 Ultrasonic Sensor HC-SR04 Bluetooth HC-06 Motor Driver L298N Motor1 Motor2 5V VCC VCC VCC GND GND GND GND TX1 RX RX1 TX 22 echo 23 triger 50 IN1 51 IN2 52 IN4 53 IN3 OUT1 PIN1 OUT2 PIN2 OUT3 PIN1 OUT4 PIN2
32 Pada perancangan ini dilakukan beberapa kali pengujian untuk melakukan uji coba hasil yang diinginkan dan beberapa program Arduino Mega 2560 IDE yang dibuat : 3.3.1 Pergerakan Maju Pada pembuatan coding program Arduino untuk pergerakan maju, program diberikan inisialisasi dengan huruf F yang berarti robot mobil dapat bergerak maju. Berikut adalah flowchart pergerakan robot :
Gambar 3.11. Diagram Alur Pergerakan Robot untuk Maju F 33
34 Berikut penjelasan program inisialisasi pergerakan maju F pada program Arduino Mega 2560 adalah sebagai berikut : Pemograman pada mikrokontroler saat diberi daya 5 VDC akan mengaktifkan Bluetooth pada serial1 dengan boundrate 9600 bps kemudian mengaktifkan juga sensor ultrasonic pada pin 22, 23 untuk echopin dan trigpin dengan batas jarak minimum 20 cm untuk halangan didepan. Setelah melakukan pairing antara mikrokontroler dengan aplikasi Android dan aplikasi mengirimkan perintah maju ( F ) maka mikrokontroler akan mengatur motor driver untuk melakukan pergerakan maju, jika ada halangan di depan dengan batas minimum 20 cm maka robot akan berhenti jika tidak robot akan terus bergerak maju sampai menunggu perintah berikutnya. 3.3.2 Pergerakan Mundur, Belok Kanan, Belok Kiri dan Berhenti Untuk pergerakan robot mobil perintah mundur, belok kanan, belok kiri dan berhenti diberikan inisialisasi B, R, L dan S. Berikut penjelasan program pergerakan robot : Setelah melakukan pairing antara mikrokontroler dengan aplikasi Android dan aplikasi mengirimkan perintah ( B, R, L dan S ) maka mikrokontroler akan mengatur motor driver untuk melakukan pergerakan itu sampai menunggu perintah berikutnya. Berikut flowchart pergerakan tersebut pada robot :
35 Gambar 3.12. Diagram Alur Pergerakan Robot untuk Mundur B, Belok Kanan R, Belok Kiri L dan Berhenti S