BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Gambaran Umum Bab ini akan membahas mengenai perencanaan dan pembuatan robot meliputi perancangan perangkat keras / hardware, pembuatan mekanika robot dan pembuatan perangkat lunak/ software. Perancangan perangkat keras disimulasikan terlebih dahulu menggunakan software Proteus sedangkan pembuatan perangkat lunak/ software dirancang dan dibuat dengan menggunakan compiller Code Vision AVR. Dengan bahasa pemrograman C. Secara umum konfigurasi sistem robot merupakan input dan output yang terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Pada bagian input terdiri dari beberapa sensor diantaranya sebuah ultrasonik yang dipasang di bagian depan robot, flame sensor. Pada bagian output terdiri dari Motor DC untuk roda. AVR ATmega16 digunakan sebagai kontrol utama pada robot. Pembuatan perangkat keras meliputi perancangan rangkaian sistem minimum mikrokontroler, pembuatan rangkaian sensor dan rangkaian driver motor DC untuk pengerak motor. 3.2 Diagram Blok Sistem Secara umum diagram blok sistem yang dibuat dalam tugas akhir ini adalah : Gambar 3.1 Diagram Blok sistem
3.3 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler Mikrokontroler yang digunakan adalah AVR ATmega 16. Modul sistem minimum yang digunakan buatan sendiri atau hanmade. Modul ini dipilih karena bentuknya yang kecil dan mudah dicari kerusakannya modul ini dapat di download dengan menggunakan downloader K-125R. Gambar 3.2 Modul sistem minimum 3.4 USB Downloader K-125R K-125R merupakan USB Atmel AVR ISP Programmer / downloader untuk Tipe AVR. K-125 yang dilengkapi dengan komunikasi USB to Serial TTL. IC AT89 yang didukung antara lain: 1. AT89S53 2. AT89S8252 Gambar 3.3 USB Downloader K-125R
IC AVR yang didukung antara lain: 1. ATtiny12 2. ATtiny15 3. ATtiny2313 / ATtiny2313v 4. AT90S1200( A) 5. AT90S2313 6. AT90S2323 7. AT90S2333 8. AT90S2 343 9. AT90S4414 10. AT90S4433 11. AT90S4434 12. AT90S8515 13. AT90S8535 14. ATmega16 15. ATmega32 16. ATmega64 17. ATme ga83 18. ATmega103 19. ATmega161 20. ATmega163 21. ATmega603 22. ATmega128 23. ATmega8535 24. ATmega8 / ATmega8L Dan semua chip AVR yang mendukung ISP. 3.5 Perancangan Ultrasonik Sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi objek yang ada di depan agar robot tidak akan menabrak objek untuk mencari keberadaan asap. Proses pengontrolan ultrasonik terdiri dari dua tahap, tahap perangkat keras (Hardware) dan tahap perangkat lunak (software).
3.5.1 Sensor Ultrasonik (Hardware) Sensor ultrasonik yang digunakan adalah sensor Ping))) buatan Parallax yang memiliki satu pin dua arah sebagai pemicu dan penerima pantulan suara.sehingga akan mengemat pin mikrokontroler Atmega 16 yang terbatas. Terdapat satu sensor ultrasonik yang dipasang di bagian depan robot. Gambar 3.4 Sensor Ultrasonik 3.5.2 Sensor Ultrasonik (Software) Saat mendapatkan trigger dari pin mikrokontroler. Ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik (40 khz) selama tburst (200 µs) kemudian menunggu pantulannya. Gelombang ultrasonik ini merambat melalui udara dengan kecepatan : 344 meter/s, atau 34400 cm/s atau 34400 cm/ 1000000 us = 1 cm/ 29.0697441 us Karena sensor ultrasonik menggunakan pantulan maka untuk mengukur jarak sama dengan : 1 cm = 2 x 29,069767441 us ~ 58 us. Dengan demikian setiap terunda selama 58 us berarti bertambah jarak sebesar 1 cm.
Gambar 3.5 Flowchart sistem kerja ultrasonik. Sensor Ultasonik di tempatkan di bagian depan robot. Dalam hal ini dipancarkan tidak lebih dari 50 kali sehingga jarak terjauh pembacaan dibatasi sampai dengan 50 cm. Berikut adalah contoh program dari scanning ultrasonik : case ping_kiri: { unsigned char x; #asm ("cli") ping=0; pingd=0; pinge=0; DirPulse=1;
DirPulsed=1; DirPulsee=1; PulseOut=0; PulseOutd=0; PulseOute=0; delay_us(100); PulseOut=1; PulseOutd=1; PulseOute=1; delay_us(3); PulseOut=0; // burst sign PulseOutd=0; PulseOute=0; delay_us(750); DirPulse=0; DirPulsed=0; DirPulsee=0; delay_us(3); for(x=0; x<pancar; x++) { if (PulseIn==1) ping++; if(pulseind==1) pingd++; if(pulseine==1) pinge++; delay_us(55); } Jdepan=ping; Jkiri=pingd; walki=pinge; delay_ms(50); #asm ("sei") }break; Penempatan ultrasonik adalah pada PORTA.1 tidak digunakan karena digunakan untuk ADC Sensor api flame detector yang keluarannya berupa tegangan analog sehingga membutuhkan PINA.2 sebagai ADC (Analog to Digital Converter) yang internal terdapat dalam nikrokontroler ATmega16. 3.6 Perancangan Display Display digunakan untuk menampilkan data dari hasil pembacaan sensor. Dengan adanya display kita data mengetahui informasi robot ketika beraktifitas.
3.7 Rangkaian LCD 16x2 LCD 16x2 dot matrix digunakan untuk menampilkan data dari hasil pembacaan. Rangkaian untuk modul LCD 16x2 adalah sebagai berikut : Gambar 3.6 Rangkaian LCD 16x2 3.8 Perancangan Sensor Api Flame Detector Terdapat banyak fasilitas ADC yang di berikan Atmega 16 mulai dari PORTA.0 PORTA.7. ADC2 di gunakan untuk saluran ADC flame sensor di PORTA.2 Gambar 3.7 Flame Sensor 3.9 Rangkaian Driver Motor L298 Pin yang di gunakan adalah pin 3,4,5,6 pada motor shield L298P Rangkaian motor driver yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gambar 3.8 Tampilan atas Modul Motor Driver 3.10 Perancangan Power Supply Perancangan power supply dirancang dengan menggunakan battery aki kering 12 volt dan di buat rangkaian 5 volt sebanyak dua buah. untuk suply kepada motor dengan kontroler di gabung menjadi satu bagian.sedangkan rangkaian 5 volt digunakan untuk supply modul dan sensor. Gambar 3.9 Rangkain Regulator 5 Volt 3.11 Perancangan Mekanik Perancangan mekanik robot dibuat sedemikian rupa agar mendukung kemampuan robot dalam bergerak dan bernavigasi pada suatu ruangan. Hampir semua material robot menggunakan bahan akrilik dan almunium. Konstruksi dasar robot menggunkaan alumunium dan konstruksi badan robot menggunakan bahan akrilik. Penggunaan akrilik dan alumunium dipilih karena bahan tersebut relatif mudah dibentuk dan ringan.
Gambar 3.10 Tampak depan robot Gambar 3.11 Tampak keseluruhan robot 3.12 Sistem Penggerak Roda Sistem roda yang dirancang pada robot ini menggunakan belt dan berbentuk menyerupai bentuk kendaraan tank. Kelebihan sistem belt ini adalah robot berjalan dengan cukup lurus namun kekurangannya adalah terjadinya gesekan dengan lantai saat robot berbelok.
Gambar 3.12 Sistem roda 3.13 Posisi Ultrasonik Perancangan penempatan ultrasonik dirancang untuk mendukung aktifitas robot dalam bernavigasi dalam hal ini membaca jarak robot dengan objek disekitarnya sehingga tabrakan dengan benda tersebut dapat dihindari. Posisi ultrasonik dibuat ada di depan posisi robot. Flame sensor Ultrasonik Sistem minimum Rangkaian 5 Volt L298P Gambar 3.13 Posisi penempatan ultrasonik pada robot 3.14 Algoritma pencarian api Ketika start,robot akan maju dan belok kanan.ultrasonik akan terus membaca apakah ada objek di depan robot,ketika ultrasonik mendeteksi ada objek maka robot akan belok ke
kanan untuk menghindari objek, robot akan terus maju dan pada saat buzzer berbunyi maka terdeteksi adanya api di bagian kiri robot, buzzer akan berhenti apabila tidak ditemukan api. Gambar 3.14 Algoritma pencarian api