ROBOT ULAR PENDETEKSI LOGAM BERBASIS MIKROKONTROLER Jefta Gani Hosea 1), Chairisni Lubis 2), Prawito Prajitno 3) 1) Sistem Komputer, FTI Universitas Tarumanagara email : Jefta.Hosea@gmail.com 2) Sistem Komputer, FTI Universitas Tarumanagara email : chairisni@fti.utara.org 3) Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia email : Pprajitno@fisika.ui.ac.id ABSTRACT Robot ular ini bekerja menggunakan motor DC sebagai penggeraknya dan mikrokontroler sebagai pengendali utama. Rangkaian mikrokontroler menjadi pusat pengendali atas semua komponen elektronik yang lain, yang terdiri dari motor DC, sensor metal detektor, sensor ultrasonik, sensor limit, potensiometer, dan webcam. Tubuh robot ular yang aktif dikendalikan oleh sebuah mikrokontroler dan pada tubuh yang pasif dipasang sensor metal detektor. Di dalam kepala terdapat sensor ultrasonik dan sensor limit serta webcam. Mikrokontroler di dalam kepala disambungkan ke masing-masing mikrokontroler di dalam tubuh lain. Keywords Mikrokontroler, Robot Ular, Sensor Limit Switch, Sensor Metal Detektor, Sensor Ultrasonik. sesederhana mungkin agar titik berat tubuh robot yang tidak seimbang dapat mengatasi kondisi-kondisi tanah. 2. Dasar Teori 2.1 ATMEL AT89C51 ATMEL AT89C51 merupakan mikrokontroler yang mempunyai fleksibilitas tinggi dan rendah biaya untuk banyak aplikasi embedded control, Mikrokontroler ini memilii spesifikasi CMOS 8-bit microcomputer dengan 4K bytes in-system programmable flash memory[1] dan kompetibel dengan MCS-51, baik set instruksinya maupun pinout-nya. Gambar dari mikrokontroler ATMEL AT89S51 dapat dilihat pada gambar 1 di bawah ini. 1. Pendahuluan Mengambil gagasan dari sifat alami dan menerapkannya di dalam suatu robot adalah suatu perkembangan teknologi dalam bidang robotika. Sebagai hasilnya robot menjadi lebih efisien dan mudah diterapkan di dalam lingkungan alam. Telah banyak riset di dalam teknologi robot. dan yang paling populer dibidang robotika ada dua kategori utama yaitu robot berkaki dan beroda. Robot beroda lebih cepat daripada robot berkaki tergantung dimana ditempatkannya, misalnya di halaman rumah. Dalam rancangan ini dibuat suatu robot ular beroda yang memakai sensor metal detektor untuk pendeteksian logam, sedangkan sensor ultrasonik dengan sensor limit digunakan untuk memantau lingkungan sekitar. Roda mempunyai fungsi agar pergerakan tubuhnya terlihat seperti alami. Robot ular ini menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pengendali utamanaya. Robot ini juga dibuat Gambar 1 Konfigurasi pin mikrokontroler Atmel AT89S51 2.2 Sensor Ultrasonik PING ultrasonic sensor yang diproduksi oleh Parallax mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 KHz) selama (200 µs) kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor Ping memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali [5].. 51
Seminar Nasional Teknologi Informasi 2006 Gelombang ultrasonik ini bergerak du udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor. Ping mengeluarkan pulsa output high (pada pin SIG) setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi, Ping akan membuat output low (pada pin SIG). Lebar pulsa High akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan obyek. 3. Rancang Bangun Sistem Robot ular ini dirancang memiliki bentuk tubuh yang berbeda di setiap rancangan tubuhnya, tubuh aktif dan pasif berbentuk persegi dengan dua buah roda disetiap masing-masing tubuh yang terletak di tengah-tengah tubuh, Sedangkan di bagian kepala berbentuk setengah lingakaran dan dua buah roda dipasangkan di tengahtengah tubuh. Rancangan Struktur Tubuh Robot ditunjukkan pada gambar 5. Gambar 2 PING Sensor Ultrasonik 2.3 Sensor Limit Switch Sensor limit merupakan sensor yang berfungsi sebagai pemutus dan penyambung apabila ditekan. Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu. Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik.sensor limit dapat dilihat pada gambar 3 2.4 Sensor Metal Detektor Gambar 3 Sensor Limit Pengoperasian sensor metal detektor didasarkan pada prinsip-prinsip induksi electromagnetik. Sensor metal detektor mengandung satu atau lebih inductor coils yang digunakan untuk berinteraksi dengan unsur-unsur logam pada tanah [2]. Gambar 5 Rancangan Struktur Tubuh Robot Ular Rangkaian perangkat keras robot pendeteksi logam ini terdiri dari: 1. Modul Driver Motor 2. Modul Mikrokontroler 3. Modul Sensor Metal Detektor 4. Modul Sensor Ultrasonik 5. Modul ADC-0809 3.1 Rangkaian Modul Driver Motor L298 Gambar 4 Sensor Metal Detektor Robot ular ini menggunakan dua modul driver untuk menggerakan empat motor DC yang di dalamnya menggunakan IC L298 yang memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan tegangan maksimum 46 Volt DC untuk satu rangkaian. Pin Enable A (pin 6) dan B (pin 11) digunakan untuk mengendalikan jalan atau kecepatan motor, pin Input 1 sampai 4 (pin 5, 7, 52
10, 12) untuk mengendalikan arah putaran. Pin Enable diberi Vcc 5 Volt untuk kecepatan penuh dan PWM (Pulse Width Modulation) untuk kecepatan rotasi yang bervariasi tergantung dari level highnya. Satu modul driver digunakan untuk meggerakan dua motor DC. Gambar 8 Skematik Sensor ultarsonik (receiver) Gambar 6 Skematik Modul Driver Motor 3.2 Rangkaian Modul Sensor Metal Detektor Sensor metal detektor yang digunakan pada sistem ini berfungsi untuk mendeteksi logam dengan gelombang elektromagnetik. Output port p1.6 di mikrokontroler kedua dihubungkan langsung ke sensor metal detektor. Gambar 9 Skematik Sensor ultarsonik (transmitter) 3.4 Rangkaian Modul ADC-0809 Modul ADC 0809 digunakan untuk mengubah tegangan searah keluaran penyearah menjadi data digital. Rangkaian ADC 0809 terdiri dari catu daya 5 volt, ADC 0809, dan pembangkit clock. Rangkaian ADC diperlihatkan pada Gambar 10 Gambar 7 Skematik Sensor Metal Detektor 3.3 Rangkaian Modul Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonik ini dibagi menjadi dua bagian, dimana satu disebut receiver, dan satu lagi disebut transmitter. Sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi halangan yang ada di depan robot. Sensor ultrasonik akan selalu aktif dalam mendeteksi setiap halangan. Gambar 8 dan 9 merupakan koneksi sensor ultrasonik ke mikrokontroler AT89S51. 3.5 Webcam Gambar 10 Skematik Modul ADC 0809 Webcam (singkatan dari web camera) adalah sebutan bagi kamera real-time (bermakna keadaan pada saat ini juga) yang gambarnya bisa diakses atau dilihat melalui World Wide Web. Istilah "webcam" juga merujuk kepada jenis kamera yang digunakan untuk keperluan ini. Webcam atau web camera adalah sebuah kamera video digital kecil yang dihubungkan ke komputer melalui (biasanya) port USB ataupun port COM. Webcam tidak dihubungkan dengan mikrokontroler, output pengambarannya ditampilkan melalui monitor. 53
Seminar Nasional Teknologi Informasi 2006 Gambar 11 Webcam 3.6 Perancangan Perangkat Lunak Perangkat lunak untuk sistem mikrokontroler mengunakan bahasa assembler dan Flowchart dari program yang dibuat ditunjukkan pada Gambar 12 Gambar 13 Foto Robot Ular Pendeteksi Logam Tabel 1 Pengujian Sensor Ultrasonik dan Limit Switch 1 Halangan 2 Halangan 3 Halangan Sensor Ultrasonik Deteksi Tidak Tidak Sensor Limit Switch Deteksi Deteksi Deteksi Tabel 2 Pengujian Sensor Metal Detektor Jarak Logam Kondisi Led 1 cm Nyala 2 cm Nyala 3 cm Nyala 4 cm Padam Gambar 12 Flowchart Perangkat Lunak Robot Ular 4. Hasil Pengujian Setelah memastikan semua modul yang dirancang dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian yang terakhir yaitu pengujian secara sistem dimana mikrokontroler dapat mengendalikan sensor ultrasonik dan sensor limit switch, sensor metal detektor dan webcam dapat bekerja dengan baik. Hasil perancangan Robot ular pendeteksi logam berbasis mikrokontroler ini dapat dilihat pada gambar 13 dan hasil pengujiannya dapat dilihat pada tabel di bawah. 5. Kesimpulan Tabel 3 Pengujian Keseluruhan Webcam Jarak Kondisi Monitor 2 Meter Jelas 4 Meter Jelas 6 Meter Jelas 8 Meter Kurang Jelas Setelah melakukan perancangan pengujian robot ular pendeteksi logam yang berbasis mikrokontroler AT89S51, penulis dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Sensor metal detektor dapat berjalan dengan baik pada jarak kurang dari 3 cm. Karena pada jarak lebih dari 3 cm, medan magnet pada kumparan metal detektor tidak cukup menghasilkan tegangan induksi yang dapat dideteksi oleh metal detektor. 2. Webcam dapat berjalan dengan baik pada saat jarak webcam dengan receivernya kurang dari 8 meter dan bila tidak ada halangan. 3. Sensor ultrasonik pada robot ular tidak dapat mendeteksi lebih dari satu halangan secara berhadapan. 54
REFERENSI [1] ATMEL Cooperation, ATMEL AT89C51, http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc 0265.pdf, 9 Februari 2009 [2] Davidson, Michael W. Metal Detector. http://www.thomasathomas.com/metal_detectors_work.ht m, 19 Februari 2009 [3] Ocean Controls, Limit Switch, http://www.oceancontrols.com.au/sensors/ limit_switch.htm, 19 Februari 2009 [4] Parallax, Inc. PING Ultrasonic Range Finder (28015) datasheet. http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/28015-ping v1.2.pdf, 18 Februari 2009 [5] Widodo, Budiharto, Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2005. Jefta Gani Hosea, memperoleh gelar S.Kom dari Universitas Tarumanagara, Jakarta tahun 2009. 55