Laman

Kamis, 25 Juli 2013

LINE TRACKING ROBOT



Abdul Rauf1
1Mahasiswa S-1 Jurusan Teknok Elektro Universitas Gunadarma, Depok


ABSTRAK
Line Tracking Robot  merupakan suatu bentuk robot bergerak otonom yang mempunyai misi mengikuti suatu garis pandu yang telah ditentukan secara otonom. Dalam perancangan dan implementasinya, masalah-masalah yang harus dipecahkan adalah sistem penglihatan robot, arsitektur perangkat keras yang meliputi perangkat elektronik dan mekanik, dan organisasi perangkat lunak untuk basis pengetahuan dan pengendalian secara waktu nyata. Tujuan tugas akhir ini adalah merancang dan mengimplementasikan suatu Robot Pengikut Garis dengan menggunakan mikrokontroler AT89C51 dan sensor infra merah. Sistem mekanik robot mengadopsi sistem manufer pada mobil empat roda biasa. Organisasi perangkat lunak menggunakan metode kejadian yang diatur suatu basis waktu untuk menghemat penggunaan pewaktu. Basis pengetahuan robot berisi pengkodean aksi yang harus dilakukan oleh robot berdasarkan informasi dari sensor.
Di dalam rangkaian Line Tracking Robot  terdapat 3 bagian utama, yaitu bagian sensor, komparator dan driver. Untuk bagian sensor digunakan photodioda sebagai sensor cahaya, sedangkan komparatornya menggunakan IC LM 324 sebagai pembanding tegangan dan untuk driver menggunakan 2 buah motor sebagai penggerak rodanya. Hasil uji coba rangkaian Line Tracking Robot  ini menunjukkan performa yang mampu berjalan di beberapa medan, diantaranya medan lurus belok kiri dan belok kanan.

Kata Kunci: AT89C51, Line, Tracking, Robot, Sensor



1.      Pendahuluan
            Perkembangan teknologi elektronika saat ini sudah sedemikian pesatnya yang kadang-kadang  berawal dari rangkaian-rangkaian sederhana yang biasa kita jumpai dalam buku-buku hobi elektronika. Aplikasi dari Line Tracking Robot  biasanya digunakan sebagai motor mainan anak-anak dan juga sebagai sarana transportasi di area pabrik. Jadi dalam makalah ini akan dijelaskan  rangkaian elektronika dari Line Tracking Robot beserta cara kerjanya. Line Tracking Robot  merupakan salah satu bentuk robot bergerak otonom yang banyak  dirancang baik untuk penelitian, industri maupun kompetisi robot. Sesuai dengan namanya, tugas yang harus dilakukan oleh suatu robot pengikut garis adalah mengikuti garis pemandu yang dibuat dengan tingkat presisi tertentu. Dalam  perancangan dan implementasi suatu robot


2. Dasar Teori
2.1 Resistor
            Penggunaan resistor dalam rangkaian berfungsi sebagai penghambat arus listrik, memperkecil arus dan membagi arus listrik dalam suatu rangkaian. Satuan yang dipakai untuk menentukan besar kecilnya nilai resistor adalah Ohm atau disingkat dengan Ω (Omega).
 2.2 Transistor
Transistor adalah suatu bahan yang dapat merubah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik menjadi bahan penghantar atau setengah menghantar arus listrik. Sifat ini disebut bahan semikonduktor.
Cara kerja transistor :
-          Untuk NPN, jika ada arus yang mengalir dari basis menuju emitor maka akan ada arus yang mengalir dari collector menuju emitor.
-          Untuk PNP, jika ada arus yang mengalir dari emitor menuju basis maka akan ada arus yang mengalir dari emitor menuju collector.
2.4 Photo Dioda
Photo dioda berfungsi sebagai sensor cahaya. Cara pemasangannya dengan LED indikator yaitu terbalik. Bekerja pada bias reverse.
2.5 IC (Integrated Circuit)
Komponen IC memilki bentuk fisik kecil, terbuat dari bahan Silikon dan berwarna hitam. Komponen IC memiliki banyak kaki dan pada umumnya jumlah kakinya sangat tergantung dari banyaknya komponen yang membentuk komponen IC tersebut. Letak kaki-kaki disusun dalam bentuk dua baris atau Dual In Line (DIL).
2.5.1 IC LM324
IC LM 324 digunakan sebagai komparator. Yaitu membandingkan antara tegangan input dari sensor dengan tegangan input dari variable resistor. Pulsa outputnya adalah high sehingga tidak diperlukan adanya pull-up pada rangkaian output.
2.5.2 IC Regulator
IC regulator adalah  IC yang tujuannya mengatur atau merregulasi, agar suatu tegangan menjadi tetap walaupun beban berubah dan tegangan input berubah.
2.5.3 IC Mikrokontroller AT89C51
Mikrokontroler AT89C51 merupakan keluarga mikrokontroler MCS-51. Yang termasuk dalam keluarga MCS-51 adalah mikrokontroler 8031 (versi 8051 tanpa EPROM), 8751, dan 8052. Keluarga MCS-51 memiliki tipe CPU, RAM, counter/ timer, port paralel, dan port serial yang sama. Mikrokontroler 8051 diperkenalkan pertama kali oleh Intel corp. pada akhir 1970. Mikrokontroler 8051 merupakan kontroller 8-bit yang mampu mengakses 64 Kbyte memory dan 64 Kbyte data memory (eksternal).
3. Perancangan dan Cara Kerja Alat
3.1Perancangan Sistem
Adapun sistem yang akan dibangun berupa robot yang dapat bergerak secara otomatis yang
termasuk kedalam tipe robot vehicle. Robot  yang akan dibangun memiliki kemampuan untuk
mengikuti lintasan yang berupa garis gelap dengan latar belakang yang terang. Adapun
desain sistem yang akan dibuat ditunjukkan pada gambar 3.1.
Inputan berupa hasil pembacaan sensor dari lingkungan. Hasil pembacaan akan memberikan logika high jika sensor berada pada permukaan yang gelap dan akan memberikan logika low jika sensor berada pada permukaan yang terang. Inputan dari sensor tersebut akan diolah oleh mikrokontroler sesuai dengan program yang telah  dimasukkan kedalam  mikrokontroler tersebut. Mikrokontroler kemudian akan mengirimkan perintah kepada driver motor untuk menggerakkan motor sesuai dengan inputan dari sensor. Mikrokontroler kemudian akan menentukan pergerakan dari robot untuk bergerak maju atau berbelok sesuai dengan keadaan lingkungan.

NO
Sensor 1
Sensor 2
Kondisi
1
Alas Hitam
Alas Hitam
Maju
2
Alas Hitam
Alas Putih
Kanan
3
Alas Putih
Alas Hitam
Kiri
4
Alas Putih
Alas Putih
Diam

Program yang dimasukkan kedalam chip mikrokontroler berguna untuk melakukan pengaturan arus dan tegangan pada masing-masing pin-pin yang terdapat pada mikrokontroler. Tanpa adanya program yang dimasukkan kedalam mikrokontroler maka hasil pembacaan dari sensor tidak dapat diolah dan robot tidak akan bisa dikontrol sesuai dengan keinginan. Selain untuk melakukan pengaturan arus dan tegangan pada pin-pin mikrokontroler, program juga digunakan untuk melakukan pengaturan terhadap fasilitas-fasilitas internal yang dimiliki oleh mikrokontroler agar dapat digunakan untuk mendukung kinerja dari robot.




3.4 Perancangan Mekanik Line Tracking Robot
Sistem mekanik robot yang akan dibangun ditunjukkan pada gambar 3.2. Gambar 3.2 menggambarkan sistem mekanik dari robot tampak dari bawah. dalam membangun system mekanik robot digunakan acrylic sebagai papan utama untuk meletakkan sensor, motor, dll. Robot menggunakan dua buah roda, kedua roda tersebut dihubungkan dengan motor driver. Pada robot juga dipasangkan dua buah sensor yang berfungsi sebagai input untuk mengetahui keadaan lingkungan.

3.5 Perancangan Elektronika Line Tracking Robot
Perancangan Line Tracking Robot ada gambar diatas menunjukkan rangkaian System Control Unit dan sensor Unit yang digunakan oleh robot. Dalam pembuatan sensor digunakan LED sebagai pemancar dan photodiode sebagai penerima. Dalam rangkaian sensor tersebut digunakan sebuah IC LM324N (op-amp) yang berfungsi sebagai penguat sensor yang digunakan untuk mendeteksi garis. Tanpa adanya IC tersebut maka mikrokontoler akan kesulitan untuk membaca hasil inputan dari sensor karena mikrokontroler akan kesulitan dalam membedakan logika-logika yang dikirimkan oleh sensor.  Pada gambar juga menunjukkan rangkaian dari system kontrol dari robot yang diintegrasikan dengan  rangkaian driver motor yang akan mengatur pergerakan motor. Pada rangkaian digunakan IC mikrokontroler AT89S51 yang akan mengontrol semua aktifitas dari robot. Semua perangkat yang digunakan oleh robot akan dihubungkan ke IC mikrokontroler agar dapat dikontrol secara langsung oleh mikrokontroler seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pada terlihat sensor dihubungkan ke mikrokontroler melalui pin P1.0 dan P1.1 dan driver motor dihubungkan ke P2.0 – P2.3.
Hubungan antara sensor dan driver motor harus diketahui karena pada saat pembuatan program untuk robot digunakan pin pin yang bersesuaian dengan skema rangkaian yang telah dibuat. Jika terjadi kesalahan dalam pengaturan pin maka robot akan mengalami kesalahan dalam beroperasi. Untuk rangkaian driver motor digunakan IC L293D. IC L293D berisi empat buah driver yang berarus tinggi. IC tersebut didesain guna menyediakan pengatur arus listrik secara dua arah hingga mencapai lebih dari 1 A pada tegangan 4,5 – 36 V.

3.6 Analisa Program
Listing Program:
$mod51
org 00h
mov p0,#0ffh
mov p1,#0fch
mov p2,#0f0h
;
diam :
            mov p2,#11110000b
            jnb p1.0, maju
            jnb p1.1, maju
            sjmp diam
maju :
            jb p1.0,kanan
            jb p1.1, kiri
            mov p2,#11110101b
            sjmp maju
kanan :
            jb p1.1,diam
            jnb p1.0,maju
            mov p2,#11110100b
            sjmp kanan
kiri :
            jb p1.0,diam
            jnb p1.1,maju
            mov p2,#11110001b
            sjmp kiri
end
Penjelasan Program:
-          $mod51:
Insisialisasi program, instruksi ini digunakan agar simulator dapat mengidentifikasi program yang dibuat dalam bahasa asembler.
-          Org 00h:
Menulis program di alamat 0 hexa pada register mikrokontroler.
-          mov p0,#0ffh :
Menyalin nilai ff bilangan heksa ke dalam port P0
-          mov p1,#0fch :
Menyalin nilai ff bilangan heksa ke dalam port P1
-          mov p2,#0f0h :
Menyalin nilai ff bilangan heksa ke dalam port P2
-          diam :
            mov p2,#11110000b
            jnb p1.0, maju
            jnb p1.1, maju
            sjmp diam
label diam untuk menginstruksikan program Line Tracking Robot dalam posisi diam.
-          maju :
            jb p1.0,kanan
            jb p1.1, kiri
            mov p2,#11110101b
            sjmp maju
label maju untuk menginstruksikan program Line Tracking Robot bergerak dalam  maju ke depan.
-          kanan :
            jb p1.1,diam
            jnb p1.0,maju
            mov p2,#11110100b
            sjmp kanan
label kanan untuk menginstruksikan program Line Tracking Robot bergerak belok ke arah kanan.
-          kiri :
            jb p1.0,diam
            jnb p1.1,maju
            mov p2,#11110001b
            sjmp kiri
label kiri untuk menginstruksikan program Line Tracking Robot bergerak belok ke arah kiri.
-          end
Mengakhiri program
3.8 Pengujian
Untuk melakukan pengujian terhadap robot yang telah dibangun maka dibuat 1 buah lintasan. Robot akan diuji dengan menjalankan robot dimulai dari satu titik dalam lintasan dan robot tersebut harus kembali lagi pada titik awal robot mulai berjalan.

4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan diatas adalah:
1.Mikrokontroler AT89C51 dapat digunakan sebagai pengendali Robot Pengikut Garis dengan performa kerja yang baik.
2.kombinasi Sensor aktif infra merah dan photodiode dapat digunakan untuk mendeteksi perbedaan warna berdasarkan tingkat penyerapan warna bahan dengan performa kerja yang baik.
3. Cara membuat program untuk robot line follower adalah dengan menggunakan bahasa assembly yang kemudian dikompile ke bahasa mesin agar dapat dimasukkan kedalam mikrokontroler.
4. Bentuk mekanik robot pengikut garis yang menggunakan prinsip pergerakan seperti mobil roda empat biasa tidak dapat dengan mudah  berbelok khususnya untuk tikungan yang tajam.
4.2 Saran
Adapun beberapa saran dari penulis adalah:
1. Membuat desain mekanik yang lebih kreatif dari Line Tracking Robot  agar  lebih enak dipandang.
2. Mengembangkan  Line Tracking Robot  agar dapat memiliki fungsionalitas lebih banyak misalnya untuk mendeteksi keberadaan api dalam range tertentu kemudian memadamkannya.




DAFTAR PUSTAKA





- Dwi Septian Suyadi, Taufiq. 2008 Build Your Own Line Follower Robot. Penerbit Andi. Yogyakarta.
- Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Pelatihan Line Tracer. ITS. 2006.
- Gunawan, Hanapi. 1981. Prinsip-prinsip elektronik. (Malvino). PT Gelora Aksara Pratama (erlangga).  Jakarta
- Budi Raharjo, Stevanus. Robot Pengikut Garis Berbasis Mikrokontroler AT89C51 Menggunakan Sensor Infra Merah . Yogyakarta



Tidak ada komentar:

Posting Komentar