PERANCANGAN HARDWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRAMERAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya TUGAS AKHIR SENTOT PUJA HARSENO 052408090 PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
ii PERSETUJUAN Judul : PERANCANGAN HARDWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRA MERAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Kategori : TUGAS AKHIR Nama : SENTOT PUJA HARSENO Nomor Induk Mahasiswa : 052408090 Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, (Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc) (Drs. Ansharuddin,STT) NIP. 132 050 870 NIP. 131 803 949
iii PERNYATAAN PERANCANGAN HARDWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRAMERAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2008 SENTOT PUJA HARSENO 052408090
iv PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah kurnia-nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimah kasih kepada: Bapak Drs. Ansharuddin,STT selaku dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Bapak DR. Marhaposan Situmorang dan Ibu Dra. Justinon, Msi, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Semua dosen dan pegawai di FMIPA USU serta rekan rekan FIN stambuk 2005, khususnya Adek Ayu dan anak anak Wong ndeso Community, LALA, Sobat Ponsel Community, Wized yang telah membantu dan memberikan semangat pada penulis untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Ucapan terima kasih yang tidak terhinggga untuk kedua orang tua atas do a, kasih sayang serta bantuan yang berupa materi maupun non materi yang telah diberikan pada penulis selama ini, serta seluruh keluarga yang telah banyak membantu, memberi dukungan kepada penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. Serta orang orang yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, Semoga ALLAH SWT membalasnya. Penulis menyadari dalam laporan ini terdapat kekurangan baik secara materi maupun penyajiannya. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih kepada pihak yang telah memberikan bantuan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.
xi DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Blok diagram sistem pengendali atau intrumentasi elektronik 8 Gambar 2.2 Rangkaian limit switch dengan buffer 14 Gambar 2.3 Rangkaian sensor temperature 15 Gambar 2.4 Rangkaian sensor infra merah TX-RX 15 Gambar 2.5 Rangkaian sensor ultrasonik TX-RX 16 Gambar 2.6 Potensiometer sebagai sensor posisi 17 Gambar 2.7 θ vs V out 18 Gambar 2.8 Sharp GP2D12 19 Gambar 2.9 Sharp GP2D02 19 Gambar 2.10 Inverting Amplifier 21 Gambar 2.11 Non Inverting Amplifier 22 Gambar 2.12 Low Pass Filter 1-Pole 23 Gambar 2.13 Rangkaian Low Pass Filter 2-Pole Bessel 23 Gambar 2.14 Rangkaian High Pass Filter 1-Pole 24 Gambar 2.15 Rangkaian High Pass Filter 2-Pole Bessel 24 Gambar 2.16 Rangkaian Dasar revers Photodioda 27 Gambar 2.17 Grafik hubungan kuat arus terhadap terang cahaya photodiode 27 Gambar 3.1 Blok diagram rancangan system 28 Gambar 3.2 Rangkaian skematik system minimum Mikrokontroler ATMega8535 29
xii Gambar 3.3 Rangkaian skematik Power Supply 30 Gambar 3.4 Prinsip Triangulasi pada sensor SHARP GP2D12 32 Gambar 3.5 Bentuk fisik dari SHARP GP2D12 dengan kabel penghubungnya 33 Gambar 3.6 Karakteristik tegangan output dari SHARP GP2D12 33 Gambar 3.7 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Inframerah 34 Gambar 3.8 Diagram Blok H-Bridge L298 35 Gambar 3.9 Flowchart Program 37 Gambar 4.1 Rangkaian SHARP GP2D12 39 Gambar 4.2 Pengkondisi sinyal sederhana dan lebih baik 41 Gambar 4.3 Diagram blok H-Bridge L298 42 Gambar 4.4 Informasi signature mikrokontroler 44
x DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Jenis-jenis Transducer Resistif 9 Tabel 2.2 Jenis-jenis Transducer Kapasitif dan Induktif 10 Tabel 2.3 Jenis-jenis Transducer photo 11 Tabel 2.4 Jenis-jenis Transducer aktif 12 Tabel 2.5 Klasifikasi sensor berdasarkan tipe output 13 Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Diagram Blok H-Bridge L298 36 Tabel 4.1 Perubahan tegangan keluaran sensor SHARP GP2D12 40 terhadap jarak Tabel 4.2 Tabel Kebenaran Diagram Blok H-Bridge L298 43
v ABSTRAK Robot adalah suatu sistem yang memiliki kemampuan untuk mengindera lingkungan sekitarnya dan melakukan tanggapan yang sesuai dengan tingkat kecerdasan buatan yang ditanamkan kepadanya. Penginderaan pada robot ini membutuhkan sensor/transducer untuk mengubah besaran fisis menjadi sinyal listrik. Sensor/transducer ini terdiri dari berbagai jenis sesuai dengan fungsinya. Pada robot avoider yang bersistem AMR (autonomous mobile robot) dibutuhkan sensor yang dapat mengindera besaran fisis yang ada, seperti jarak (halangan), infra merah dan suara (sebagai sinyal start). Sensor yang ada bekerja menggunakan rangkaian penguat dan pengkondisi sinyal yang sesuai dengan karakteristik dari masing-masing sensor kemudian mengubahnya menjadi level tegangan digital ataupun analog yang stabil dan dapat diproses oleh mikrokontroler pada robot.
vi ABSTRACT Robot is an integration of complex system that have capability to sense the environment around and give the correct respond based on the implemented artificial intelligence. The sensing capability of the robot need transducer/sensor to apply it, this transducer/sensor is functioning as instrument that convert physical matter into electrical signal. Sensor/transducer have many function depend on the kind. In this firefighting robot which have AMR (autonomous mobile robot) system applied needs sensor/transducer which can sense any physical matter, like distance (proximity sensing), infra-red. Every sensor/transducer work with amplifier circuit and signal conditioning circuit wisely to the characteristics from every sensor to convert into stable digital signal or analog signal and then it will sent to ADC (Analog to Digital Converter) and microcontroller unit in the robot system.