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