Implementasi Sensor Gas pada Kontrol Lengan Robot untuk Mencari Sumber Gas (The Implementation of Gas Sensors on the Robotic Arm Control to Locate Gas Source ) Oleh : Abi Nawang Gustica Pembimbing : 1. Dr. Muhammad Rivai, ST., MT. 2. Ir. Tasripan, MT. Bidang Studi Elektronika Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Latar Belakang Kebocoran gas mudah terbakar dapat menimbulkan berbagai kerugian Mobile robot dengan sensor gas hanya dapat memposisikan sensor pada posisi terdekat sumber gas yang dapat dijangkau. Letak sumber gas yang tidak pasti sejajar dengan sensor gas pada mobile robot, tidak memungkinkan untuk menemukan letak sumber gas.
Tujuan Hasil pembuatan alat ini bertujuan untuk mengontrol lengan robot secara otomatis agar dapat bergerak menuju sumber gas. Dengan menggunakan prinsip kerja lengan robot ini dapat diaplikasikan ke hal yang bermanfaat yang dapat membantu pekerjaan manusia misal dibidang industri perminyakan.
Ruang Lingkup 1.Lengan Robot 2.Sensor Gas Semikonduktor
Permasalahan 1. Bagaimana cara lengan robot menuju sumber gas 2. Bagaimana cara sensor mendeteksi sumber gas 3. Bagaimana penempatan sensor gas 4. Bagaimana sistem kontrol lengan robot
Batasan Masalah Gas yang diujikan berupa gas butana. Mikrokontroler hanya membaca data melalui ADC dan mengirimkan ke computer dengan komunikasi serial.
Teori Dasar 1. Sensor Gas Semikonduktor (TGS) 2. Motor Servo 3. Microcontroller 4. Fuzzy Logic Controller
Sensor Gas TGS Bahan yang digunakan pada sensor gas TGS ialah metal oxide SnO2. Bila suatu kristal oksida logam seperti SnO 2 dipanaskan pada suhu tinggi tertentu di udara, oksigen akan teradsorpsi pada permukaan kristal dengan muatan negatif. Elektron-elektron donor pada permukaan kristal ditransfer ke oksigen teradsorpsi, sehingga menghasilkan suatu lapisan ruang bermuatan positip. Akibatnya potensial permukaan terbentuk, yang akan menghambat aliran elektron.
Sensor Gas TGS Rangkaian pengkondisi sinyal
Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim ke port sinyal motor servo.
Mikrokontroler Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya.
Sistem Fuzzy Pengendali yang mengendalikan sebuah sistem atau proses dengan menggunakan logika fuzzy sebagai cara pengambilan keputusan. Arsitektur sederhana Sistem Fuzzy diperlihatkan di bawah ini. Secara garis besar, terdapat empat komponen utama penyusun : 1. Fuzzifikasi (fuzzification) 2. Basis kaidah (rule base) 3. Modul pengambil keputusan (inference engine/decision making logic) 4. Defuzzifikasi
Sistem Fuzzy (cont.) Konfigurasi Dasar Sistem Fuzzy
Perancangan Sistem 1. Diagram Blok Sistem 2. Perancangan Perangkat Keras 3. Perancangan Perangkat Lunak
Diagram Blok Sistem
Perancangan Perangkat Keras
Perancangan Perangkat Keras (cont.)
Perancangan Perangkat Keras (cont.)
Perancangan Perangkat Keras (cont.)
Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan Perangkat Lunak (cont.) Left Sense Left Small Left SMed Left Med Left BMed Left Big Right Sense Right Small Left Left Left Right SMed Left Left Left Right Med Right Right Left Left Right BMed Right Right Right Left Right Big Right Right Right Right
Pengujian Sistem 1. Pembacaan ADC pada Komputer 2. Pengujian Sensor Gas 3. Pengujian Gerak Motor Servo 4. Pengujian Out PWM 5. Pengujian Perangkat Lunak
Pengujian Pembacaan ADC Masuka n ke Masukan DC (volt) ADC terbaca komputer Perhitunga n ADC Kesalahan (%) 1 2.2 455 446 2 2 2.5 515 507 1.6 3 2.8 577 568 1.6 4 3.1 636 633 1.1 5 3.4 694 689 0.7 6 3.7 757 750 0.9 7 4 815 811 0.5 8 4.3 876 872 0.5 9 4.6 937 933 0.4 10 4.9 998 994 0.4 1200 1000 800 600 400 Pembacaan ADC pada Komputer Perhitungan ADC 200 0 2.22.52.83.13.43.7 4 4.34.64.9
Pengujian Sensor Gas Pengujian ke Jarak (cm) Pembacaan ADC 1 15 930 2 13 933 3 11 940 4 9 944 5 7 949 6 5 954 7 3 958 Setelah sensor gas dipanaskan selama 3 menit, maka sensor akan mencapai nilai stabilnya dengan nilai 510 pembacaaan ADC, kemudian dilakukan pengujian. Pengujian dilakukan berulang saat pembacaan sensor mencapai nilai stabil kembali 965 960 955 950 945 940 935 930 925 920 915 Pembacaan ADC 3 5 7 9 11 13 15 Pembacaan ADC
Pengujian Gerak Servo Pengujian ke PWM Sudut Posisi Target Posisi Error (%) 1 700 17 18 5.56 2 900 34 36 5.56 3 1100 51 54 5.56 4 1300 68 72 5.56 5 1500 85 90 5.56 6 1700 102 108 5.56 7 1900 119 126 5.56 8 2100 136 144 5.56 9 2300 153 162 5.56 10 2500 170 180 5.56 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Gerak Sudut Targt Sudut 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500
Pengujian Output PWM Pengujia Seril Kirim T on teruji Kesalahan T n PWM (us) on (us) (%) 1 500 403 500 19.40 2 700 607 700 13.29 3 900 804 900 10.67 4 1100 1000 1100 9.09 5 1300 1205 1300 7.31 6 1500 1602 1500 6.80 7 1700 1801 1700 5.94 8 1900 2001 1900 5.32 9 2100 2204 2100 4.95 10 2300 2402 2300 4.43 11 2500 2601 2500 4.04 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Ton pengukuran Out Ton
Pengujian Perangkat Lunak
Dokumentasi Realisasi Sistem 1. Realisasi Sistem Keseluruhan 2. Realisasi Elektronis 3. Realisasi Lengan Robot dengan Sensor Gas
Realisasi Sistem Keseluruhan
Realisasi Elektronis
Realisasi Lengan Robot dengan Sensor Gas
Kesimpulan Kesimpulan dan Saran Sensor butuh waktu memanaskan elemen sensor untuk menyesuaikan konsentrasi gas dalam ruangan Sensor akan stabil pada nilai output tegangan 2.5 volt Suhu ruangan dan keadaan angin berpengaruh pada respon sensor Nilai resistansi dalam sensor yang berbeda pada tiap sensor mengakibatkan pembacaan posisi yang kurang tepat Gerak lengan robot yang kurang akurat dengan kesalahan 6% juga menyebabkan kurang tepatnya posisi pembacaan sensor Saran Untuk keakurasian pembacaan sensor, lakukan kalibrasi terlebih dahulu