SISTEM KONTROL KESEIMBANGAN ROBOT BERBASIS LOGIKA FUZZY (HARDWARE) TUGAS AKHIR Disusun Oleh : MUCHAMMAD WAHYU ROMADHON NIM: 06.530.054 JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011
SISTEM KONTROL KESEIMBANGAN ROBOT BERBASIS LOGIKA FUZZY (HARDWARE) TUGAS AKHIR Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana (S-1) Teknik Disusun Oleh : MUCHAMMAD WAHYU ROMADHON NIM: 06.530.054 JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Esa, yang Maha Bijaksana atas segala kasih sayang, rahmat dan hidayahnya, sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul: Sistem Kontrol Keseimbangan Robot Berbasis Logika Fuzzy (Hardware) Tugas Akhir ini merupakan perpaduan teori yang didapat selama kuliah dengan penelitian dibidang robotika. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran dari dari semua pihak sangat kami butuhkan guna melengkapi Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya. Amin yaa robbal aalamiin. Malang, 18 April 2011 Penulis
Ucapan Terimakasih Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari peran banyak pihak, untuk itu dalam kesempatan ini saya menyampaikan terimakasih yang tulus kepada: 1. Allah S.W.T yang telah memberikan kepandaian dan kesehatan untuk menyelesaikan skripsi ini. 2. Kedua Orang Tua, Ayah dan Ibu ku yang ku cinta, yang telah memberi dukungan baik moral, material dan do anya, adik adik ku Santi dan Emy serta seluruh keluarga besar tercinta. 3. Ibu Ir. Nur alif M, MT. selaku dosen wali serta seorang ibu yang telah banyak membantu memberi saran, dukungan moral maupun semangat serta setia menemani dari semester 1 hingga akhir. 4. Bapak Dr. Ir. H. Ermanu AH, MT. selaku pembimbing I. 5. Bapak. Ir. Diding S, MT. selaku pembimbing II. 6. Bapak. M. Chasrun H. ST, MT selaku Penguji I. 7. Bu. Ir. Nur Alif M. MT. Selaku Penguji II. 8. Bu Nana yang selalu membantu ngurusin berkas- berkasku serta seluruh Dosen maupun Staff Administrasi di lingkungan Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. 9. Untuk Santi R. I. yang tak bosan-bosannya mendengar semua keluh kesah, setia menunggu dalam hari-hari penentuanku, selalu memberi do a, semangat dan memberikan inspirasi dalam kehidupanku.
10. Teman- teman seperjuanganku, Rodik yang selalu memberikan inspirasi dan semangat, serta teman- teman. proud of you re all jangan pernah lupa ya ama perjuangan kita ini, akhirnya kita bisa lulus bareng rek hehehehe.. 11. Mas Yudi, Mas Julon, Om Bayu selaku para staff ahli dari Sekolah SSB yang telah memberikan curahan pikiran dan dorongan moral maupun fasilitas yang telah membantu proses terlaksananya tugas akhir ini, dari kalian aku bisa belajar banyak tidak hanya ilmu tapi juga persaudaraan suwun banget. 12. Teman- teman sekelas angkatan 2006, Monyonk as Yachsa, Onta as Herta, Monyet as Rico, Rodi, Bojez, Ucup, Suud, Bodong, Gober, Bajul, Vindi, Endra, Mbah, Desi, Diah, Rahma, serta seluruh teman- teman yang kenal sama aku dan seluruh pihak- pihak yang turut membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini yang namanya tidak bisa disebutkan satu- persatu, seneng bisa kenal kalian semuanya. Demikian ucapan terimakasih ini saya buat, atas segala dukungan dan bantuannya semoga Allah membalas ketulusan kita semua, amin Wassalam Penulis
MOTTO DAN PERSEMBAHAN Apabila di dalam diri seseorang masih ada rasa malu dan takut untuk berbuat suatu kebaikan, maka jaminan bagi orang tersebut adalah tidak akan bertemunya ia dengan kemajuan selangkah pun Tugas akhir ini kupersembahkan kepada orang-orang terdekat di hidupku : Ayah dan Ibu serta seluruh keluarga besar Orang Terdekatku Santi R. I. dan keluarga Teman- teman seperjuanganku Seluruh Teman-teman Elektro Angkatan 2006
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii SURAT PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv ABSTRAKSI... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah...... 2 1.3 Tujuan dan Manfaat... 2 1.4 Batasan Masalah... 3 1.5 Metodelogi Penulisan... 4 1.6 Sistematika Pembahasan... 5 BAB II TEORI PENUNJANG 2.1 Robot... 6 2.2 Klasifikasi metode kendali... 7 2.3 Mikrokontroler AT89S51... 8 2.3.1 Blok Diagram AT89S51... 9 2.3.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S5... 10 2.3.3 Struktur Memory....13 2.4 Sensor Accelerometer... 14 2.4.1 MX2125 Dual Axis Accelerometer... 16 2.4.2 Karakteristik Operasional MX2125... 16 2.4.3 Cara Kerja Sensor MX2125....17 2.5 Motor DC Servo Futaba S3003... 18
2.5.1 Pensinyalan Motor Servo....19 2.5.2 Cara Kerja Motor Servo....20 2.6 DTMF MT8870... 22 2.7 Liquid Cristsl Display (LCD) M1632... 25 2.8 Bluetooth... 27 2.9 Baterai... 28 BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN 3.1 Perencanaan Robot keseimbangan Beroda Dua... 31 3.1.1 Perencanaan Penggerak Robot....33 3.2 Sistem Robot... 35 3.3 Perancangan Rangkaian Elektronika Robot... 57 BAB IV PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya... 46 4.1.1 Langkah- langkah pengujian... 46 4.1.2 Analisa... 47 4.2 Pengujian Rangkaian DTMF MT8870....48 4.2.1 Langkah- langkah Pengujian... 48 4.2.2 Analisa... 49 4.3 Pengujian Sensor Accelerometer (MX2125)... 50 4.3.1 Langkah- langkah Pengujian... 50 4.3.2 Analisa... 59 4.4 Pengujian Motor Servo Futaba S3003....60 4.4.1 Langkah langkah Pengujian....60 4.4.2 Analisa....66
BAB V PENUTUP 5.1 KESIMPULAN... 68 5.2 SARAN... 68 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Blok Diagram MC AT89S51... 10 Gambar 2.2 Konfigurasi pin MC AT89S51... 11 Gambar 2.3 Prinsip Kerja Accelerometer... 15 Gambar 2.4 MX2125... 16 Gambar 2.5 Konfigurasi Pin MX2125... 17 Gambar 2.6 Sinyal Modulasi Motor Servo... 19 Gambar 2.7 Motor Servo Futaba S3003... 22 Gambar 2.8 Konfigurasi DTMF MT8870... 23 Gambar 2.9 LCD dan Konfigurasi Pinnya... 25 Gambar 2.10 Headset Bluetooth... 28 Gambar 2.11 Susunan Baterai... 29 Gambar 3.1 Rancangan Robot Keseimbangan (Depan)... 32 Gambar 3.2 Rancangan Robot Keseimbangan (Belakang)... 33 Gambar 3.3 Rancangan Penggerak Robot... 34 Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kerja Robot Keseimbangan... 35 Gambar 3.5 Diagram Blok Dasar Sistem Elektronika Robot... 37 Gambar 3.6 Schematic Rangkaian Power Supply....38 Gambar 3.7 Schematic Rangkaian Mikrokontoller AT89S51....38 Gambar 3.8 Schematic Rangkaian Motor (servo futaba S3003)... 43 Gambar 3.9 Schematic Rangkaian DTMF MT8870... 44 Gambar 3.10 Schematic Rangkaian Sensor MX2125... 45 Gambar 4.1 Pengukuran Rangkaian Power Supply... 47 Gambar 4.2 Pengukuran Rangkaian DTMF... 49 Gambar 4.3 Pengukuran Rangkaian sensor accelerometer....50 Gambar 4.4. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan -30 0...51 Gambar 4.5. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan -20 0...51 Gambar 4.6. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan -10 0...52 Gambar 4.7. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan 0 0...52 Gambar 4.8. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan +10 0...53
Gambar 4.9. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan +20 0...53 Gambar 4.10. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan +30 0...54 Gambar 4.11. Pengujian sudut kemiringan...59 Gambar 4.12 Pengukuran Rangkaian motor servo...61 Gambar 4.13. Lebar Pulsa Motor Servo Pada Saat t on = 4,6 ms...61 Gambar 4.14. Lebar Pulsa Motor Servo Pada Saat t on = 4,8 ms...62 Gambar 4.15. Lebar Pulsa Motor Servo Pada Saat t on = 5,0 ms...62 Gambar 4.16. Lebar Pulsa Motor Servo Pada Saat t on = 5,2 ms...63 Gambar 4.17. Lebar Pulsa Motor Servo Pada Saat t on = 5,4 ms...63 Gambar 4.18. Pengujian Kemiringan Robot...66
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Fungsi Fungsi Khusus Port 3 MC AT89S51... 12 Tabel 2.2 Fungsi Penyemat LCD... 26 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Catu Daya... 47 Tabel 4.2 Data keluaran pada DTMF MT8870... 49 Table 4.3 Hasil Pengukuran Sensor Accelerometer MEMSIC 2125...59 Tabel 4.4 Hasil pengukuran Motor Servo Futaba S3003...66
DAFTAR PUSTAKA [1] ATMEL, Data sheet mikrokontroller AT89S51, 2001 [2] PARALLAX, Data sheet Memsic 2125 Dual-Axis Accelerometer, 2009 [3] MITEL, Data sheet DTMF MT8870, 2001 [4] FUTABA, Data sheet S3003, 2008 [5] Budiharto, Widodo. 2006. Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo. [6] Tanumiharjo, Widyanto. 2006. Digital Inclinometer. Surabaya: Universitas Kristen Petra. [7] Willa, Lukas. 2007. Teknik Digital, Mikroprosessor, dan Mikrokomputer. Bandung: Penerbit Informatika. [8] www.google.com [9] www.futaba-rc.com