BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Pengenalan Pengaturan keseimbangan robot merupakan suatu cara agar robot dapat setimbang. Dengan menggunakan 2 roda maka akan lebih efisien dalam hal material dan juga karena tidak memerlukan tempat yang luas untuk bermanuver. Berdasarkan Handry Khoswanto (2010:3), keseimbangan robot yang merupakan starting awal alat transportasi berenergi listrik yang murah dari segi bahan bakar dan handal. Penelitian dan pengembangan Self Balancing Robot pun meningkat pada akhir-akhir ini. 2.2 Fuzzy Logic Pada penelitian ini menggunakan fuzzy logic sebagai pengontrolnya. Fuzzy logic kata dasarnya ialah logika yang kabur, yang dimaksud dari logika kabur ini dapat digambarkan jika ada warna hitam dan putih dan diantara kedua warna tersebut terdapat warna abu-abu, warna abu-abu ini lah yang di sebut daearah yang kabur. Gambar 2.1 Model dari Fuzzy Logic 5
6 Fuzzy logic adalah suatu metode untuk memetakan ruang input dan ruang output, yang dimana fuzzy itu adalah batas antara dua daerah yang relatif berbeda. Tujuan dari Fuzzy Logic ini adalah : 1. Sebagai pengontrol dari RB yang kami gunakan sebagai pengaturan keseimbangan. 2. Sebagai penerima data dari sensor dan mengirimkan nilai ke motor driver. 2.3 Accelerometer Accelerometer adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mengatur percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran, ataupun untuk mengukur percepatan akibat gravitasi bumi. Accelerometer juga dapat digunakan untuk mengukur getaran yang terjadi pada getaran, bangunan, dan mesin. Selain itu, accelerometer juga biasa digunakan untuk mengukur getaran yang terjadi di dalam bumi, getaran mesin, jarak yang dinamis, dan kecepatan dengan ataupun tanpa dipengaruhi gravitasi bumi. 2.3.1 Cara Kerja Accelerometer Sebuah Accelerometer digunakan untuk mengukur percepatan dan gravitasi yang dirasakan. Sebuah accelerometer yang diletakkan dipermukaan bumi mendeteksi percepatan sebesar 1g (ukuran gravitasi bumi) pada titik horizontal. Dalam penelitian ini accelerometer akan digunakan untuk mengukur percepatan statis yang digunakan sebagai sensor kemiringan untuk mendapatkan nilai sudut. Untuk menghitung sudut kemiringan dari tegangan keluaran accelerometer, beberapa tahap perlu dimasukkan dalam program perangkat lunak mikrokontroller: Misalkan: V cc = 3.3 V, A = 1g, bits = 10, V offset = 2.5 V Persamaan (2-1) (2-2)
7 (2-3) (2-4) (2-5) 2.3.2 Spesifikasi Accelerometer Spesifikasi dari accelerometer ADXL345 yang dipakai adalah : Supply voltage range: 2.0 V to 3.6 V I/O voltage range: 1.7 V to VS SPI (3- and 4-wire) and I2C digital interfaces Flexible interrupt modes mappable to either interrupt pin Measurement ranges selectable via serial command Bandwidth selectable via serial command Wide temperature range ( 40 C to +85 C) 10,000 g shock survival Pb free/rohs compliant Small and thin: 3 mm 5 mm 1 mm LGA package 2.4 Gyroscope Gyroscope adalah berupa sensor untuk menentukan orientasi gerak dengan bertumpu pada roda yang berotasi dengan cepat pada masing-masing sumbunya. Gyroscope mengukur kecepatan sudut dalam sudut/detik atau rad/detik. Untuk menghitung kecepatan sudut dari keluaran gyroscope, beberapa tahap perlu dimasukkan dalam program perangkat lunak mikrokontroller: Misalkan: V cc = 3.3 V, nbits = 10, V static = 1.5 V
8 (2-6) (2-7) (2-8) (2-9) 2.5 Motor DC Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik menggunakan tegangan masukan sebagai variabel pengendali. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang. Penelitian yang akan kami buat menggunakan Motor DC dengan spesifikasi: 1. Rasio = 50 : 1 2. Tegangan kerja = 6 VDC 3. Arus tanpa beban = 70mA 4. Torsi = 800 g.cm 5. Kecepatan tanpa beban = 420 rpm 2.6 Mikrokontroler Mikrokontroler ini merupakan sebuah modul yang didalamnya terdapat beberapa fungsi-fungsi yang dapat digunakan sebagai pendukung dari penelitian kami. Diantaranya
9 terdapat modul arduino dan juga driver motor yang ada didalamnya. Selain itu juga untuk meminimalisir bentuk robot serta tempat yang digunakan untuk penempatannya. Kemudian dari romeo all in one controller itu berguna sebagai otak dari pengendali keseimbangan pada robot yang akan kami buat, dan di dalam kontroler terserbut terdapat pengendali driver motor yang diatur sedemikian rupa untuk robot agar seimbang. Software yang kita gunakan adalah arduino uno. Dengan menggunakan kontroler ini sebagai otak dari robot ini cukup memenuhi dari yang kami butuhkan. 2.7 Pulse Width Modulation (PWM) Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa Contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya. Khususnya pada perancangan kami PWM digunakan untuk mengotrol perputaran dari motor agar dapat berputar sesuai dengan input yang diberikan oleh sensor yang akan diatur berdasarkan tegangan yang diberikan kepada motor. 2.8 Complementary Filter Algoritma filtering yang bagus merupakan algoritma yang dapat menghilangkan noise dari sinyal electromagnetic tetapi tetap mempertahankan informasi yang berguna. Complementary filter adalah filter yang menggabungkan 2 jenis input berbeda yaitu dari sensor gyroscope dan accelerometer yang diproses sehingga mendapatkan nilai dari Complementary filter sebagai output dari filter. Persamaan (1) (2-10)