PEMODELAN SISTEM ROBOT MOBIL Oleh: Agus Ashari

iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
PEMODELAN SISTEM ROBOT MOBIL
Oleh:
Agus Ashari
ABSTRACT
Word of toys have never withdrawn including from business side. From simple
toy until most sophisticated applying high technology such as robot looking like animal,
always get separate market segment. In this article wish to comment a few concerning
digital system technology for the car of toy exploited ex- computer component. There
are some Components or peripheral of computer which by degrees experience of
friction caused by new component which more sophisticated and recent. As does big
disk drive which is still used popular nowadays live in computer workshop without can
be exploited. The last solution usually is delivering them to worker of rongsok (compiler
of seconds) to be recycled. There is a component at disk drive which is tried to be
exploited, that is stepper motor. Stepper motor which is in disk drive can be exploit as
activator/actuator of this toy car device. The toy car here more look like animal
movement behavior following light source direction. so that writer will give the name of
Robot Car Searcher of Light.
PEMODELAN SISTEM
Dalam memodelkan atau menggambarkan sistem secara garis besar dapat
dikaitkan dengan sistem kendali atau sistem instrumentasi. Walaupun sistem kendali
dan sistem instrumentasi dibahas secara terpisah, namun keduanya saling mendukung
dalam menjelaskan atau mengantarkan suatu perancangan sistem elektronika. Suatu
diagram blok sistem instrumenasi dapat dilihat pada Gambar 3. Sedangkan
pengimplementasian sistem instrumentasi pada Gambar kesistem robot yang akan
dibuat dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Variasi gerakan Robot Mobil Pencari Cahaya
173
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Dibutuhkan dua motor stepper untuk menggerakkan robot mobil ini. Dan untuk
menggerakkan satu motor stepper membutuhkan satu sistem yang teridiri dari sensor,
pembagi tegangan, counter, clock, dekoder dan penguat. Dapat dilihat blok-blok dalam
Gambar 3.2 ada beberapa blok perlu perancangan lebih detail dengan memperhatikan
sinyal masukan dan sinyal keluaran yang diperlukan.
Tx1
SC
1
SP SC2
TX2
Keterangan Tx1 = Transduser awal (sensor)
SC1 = Pengkondisi sinyal awal
SP = Pemroses sinyal
SC2 = pengkondisi sinyal akhir
Tx2 = Transdiser akhir (aktuator)
Gambar 2. Diagram blok sistem instrumentasi elektronis
Sensor
Pembagi
tegangan
dekoder
counter
Penguat
Motor
transistor
Clock
Sensor
Pembagi
tegangan
dekoder
counter
Penguat
Motor
transistor
Gambar 3. Diagram blok implementasi untuk robot mobil
1. Rancangan rangkaian logika kombinasional
Dalam memulai rancangan secara keseluruhan perlu didahulukan blok
atau komponen yang penting. Sehingga jika dalam perjalanan perancangan
terdapat perubahan diharapkan tidak merubah sistem secara keseluruhan.
Rancangan logika kombinasional berkaitan dengan dekocer. Dekoder
mendapat masukan dari counter dan mengeluarkan sinyal yang dibutuhkan untuk
menggerakkan motor stepper. Fungsi dekoder ini untuk mengubah kode biner satu
ke kode yang lain. Untuk merancang dekoder ini diperlukan beberapa langkah
yang akan dijelaskan lebih lanjut.
174
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Menentukan sinyal masukan dan keluaran. Dengan menentukan posisi
keluaran untuk masing-masing kombinasi masukan, hasilnya dapat dilihat dalam
Tabel 1 Sinyal masukan dekoder merupakan keluaran dari IC counter sedangkan
sinyal keluaran dekoder merupakan sinyal yang dibutuhkan untuk menggerakkan
motor stepper.
Melihat bentuk tiap keluaran dekoder. Maka dapat terbentuk tabel
kebenaran seperti Tabel 2 untuk keluaran B. Dari tabel kebenaran tersebut dapat
ditentukan gerbang atau kombinasi gerbang yang dapat menghasilkan sini.
Tabel 1 Posisi keluaran terhadap masukan dekoder
Masukan
Keluaran
B’
A’
D
C
B
A
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0
Tabel 2 Salah satu keluaran dekoder
Masukan
keluaran
B’
A’
B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
A’
B
B’
Gambar 4. Gerbang EXOR
Menetukan gerbang yang dapat diterapkan dalam sistem. Dengan melihat
ciri Tabel dapat ditentukan bahwa gerbang yang dapat digunakan adalah gerbang EXOR
Bisa dilihat sinyal keluaran D adalah kebalikan dari sinyal keluaran B, maka tinggal
menambah gerbang NOT pada keluaran gerbang EXOR. Masih menerapkan gerbang
EXOR, masukan sinyal A’B akan menghasilkan sinyal keluaran C, dimana A’ adalah
sinyal keluaran counter dan B adalah keluaran dekoder yang diumpan balikkan menjadi
175
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
masukan gerbang EXOR. Dan juga bisa dilihat bahwa sinyal keluaran A adalah
kebalikan sinyal keluaran C. Maka dapat diterapkan rancangan gerbang logika yang
sama dengan gerbang yang mengeluarkan sinyal C hanya dengan menambah gerbang
NOT pada keluarannya. Dari keterangan tiap-tiap sinyal keluaran juga dapat dijelaskan
dengan ekspresi logika yaitu A = A’+ B ,
B = A’+B’ , C= A’+ B, D = A’+ B’
Membuat untai digital berdasarkan tabel maupun ekspresi logika
diatas. Berdasarkan tabel dan ekspresi logika atau untai logika yang terbentuk seperti
yang ditunjukkan Gambar
Mendapatkan perwujutan rangkaian elektronik menggunakan IC yang
siap pakai.Dalam penerapan rangkaian ini rangkaian gerbang EXOR IC 7486, dan
gerbang NOT IC 7404. Jika dilihat dari Gambar
A’
B’
A
B
C
D
Gambar 5. Rangkaian kombinasional sebagai dekoder
2. Rancangan rangkaian sekuensial
Dalam rancangan rangkaian digital sekuensial kali ini berkaitan dengan
counter. Tidak diterapkan prosedur secara formal dalam proses perancangannya.
Dengan spesifikasi rancangan yang sederhana yaitu perancangan 2-bit, baik cacahan
maju, mundur atau cacahan berhenti sebagai masukan dekoder, dapat dilihat modulmodul IC siap pakai yang tersedia dipasaran.
Dengan menggunakan buku data komponen elektronika dipilih IC yang sesuai
dengan rancangan adalah IC 74191. Dari empat keluaran IC yaitu QA, QB, QC danQD.
dalam IC tersebut hanya akan diambil dua keluaran sebagai masukan dekoder yaitu kaki
keluaran QA dan QB. Ini berarti counter hanya akan menghitung 0 sampai 3 (modulo4).
IC 74191 mempunyai masukan D/U yang menentukan maju mundurnya
cacahan, kaki masukan enable yang menentukan berhenti atau berjalannya cacahan.
Masukan D/U dan enable ini mendapat sinyal umpan balik dari sensor cahaya yaitu
berupa taraf tinggi atau rendah (on-off). Gambar representasi counter sebagai kontroler
atau pemroses sinyal
176
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Counter
Clock
D/U
Sinyal
cacahan
enable
Gambar 6 Counter sebagai pemroses sinyal
Gambar 7. Hubungan IC counter dengan decoder
3. Penguat
sinyal keluaran IC yang berfungsi untuk menggerakkan motor steper masih
kecil sehingga perlu adanya penguat transistor sehingga perputaran motor lebih
bertenaga. Bentuk penguat transistor seperti terlihat pada Gambar 8.
177
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
12V
0,56k
T1
T2
22k
1k
Gambar 8. Penguat Transistor (T1=T2 =BC 549)
4. Rancangan rangkaian pembagi tegangan
Pembagi tegangan sebagai pengkondisi sinyal masukan dari sensor. LDR
sebagai sensor cahaya mempunyai karakteristik perubahan nilai hambatan terhadap
perubahan intensitas cahaya yang mengenainya.
Vcc
R3
1K
1K-5K
20K
Vout
Gambar 9 Rangkaian pembagi tegangan
Rangkaian di buat sedemikian rupa sehingga menghasilkan keluaran 5 V (level
tinggi) dan 0V (untuk level rendah) dengan Vcc yang akan diterapkan sekitar 9 volt.
5. Penempatan sensor
Untuk mendeteksi posisi sumber cahaya yang akan dicari, perlu
penempatan sensor secara tepat. Pada Gambar 10 merupakan metode penjajakan cahaya
sensor robot terhadap berbagai kemungkinan posisi cahaya.
sensor
Gambar 10 Metode Penjajakan Cahaya
178
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
2
1
3
LDR2
LDR1
5
4
LDR3
LDR4
Keterangan:
1,2,3,4,5= posisi sumber cahaya
Gambar 11. Posisi LDR
Untuk mengarahkan sumber cahaya dan untuk mengurangi pengaruh cahaya
lingkungan, LDR dilengkapi dengan armatur. Contoh bentuk armatur sensor terlihat
pada Gambar 11.
Gambar 12. Armatur Sensor
Tabel 3 Tanggapan robot terhadap posisi cahaya
Posisi
Gerakan Motor
Sinyal Level Tinggi
Bentuk Gerakan
Cahaya
kiri
kanan
Dari
1
maju
diam
LDR1
Belok kanan
2
maju
maju
-
Maju
3
diam
maju
LDR2
Belok kiri
4
mundur
maju
LDR3
Belok kiri
5
maju
mundur
LDR4
Belok kanan
6. Pembuatan Alat.
a. Pembuatan PCB
Sebelum membentuk rangkaian permanen, perlu langkah uji coba dan
modifikasi rancangan. Dalam langkah ini project board dan software komputer
179
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
EWB dapat membantu. Rancangan yang telah dejelaskan sebelumnya
merupakan hasil yang telah diuji coba dan mofikasi. Sehingga secara
meyakinkan dapat direalisasikan kedalam bentuk rankaian yang lebih permanen.
Baut
Tampak belakang
MOTOR
MOTOR
Roda
Bodi mobil
Roda Idle
Tanpak atas
Gambar. 13 Bentuk Mekanik Robot
b. Pembuatan mekanik
Mekanik yang dimaksud adalah sebagai tempat motor penggerak dan hubungan
dengan roda, tempat rangkaian elektronika dan tempat sumber energi. Bentuk
mekaniknya dapat dilihat dalam Gambar 13.
PERCOBAAN ANALISIS
Setelah semua bagian telah diuji coba dari sensor-sensor sampai dengan percobaan PCB
yang telah dibuat, maka sampai pada tahap percobaan alat secara keseluruhan, dimana
rangkaian batery, motor dan roda-roda telah terpasang pada mekanik robot. Dalam
percobaan alat secara keseluruhan perlu penyetelan variabel resistor pada pembagi
tegangan, hal ini dilakukan untuk menyesuaikan dengan kondisi cahaya lingkungan
sehingga diperoleh putaran motor normal sebagaimana yang diinginkan. Kemudian
menjalankan robot tersebut untuk dilakukan percobaan antara lain yaitu:
1. Percobaan dengan Posisi Sumber Cahaya
a. Percobaan 1 menguji bentuk gerakan robot, dengan menempatkan sumber
cahaya 90°. Hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 4.
180
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Table 4 Uji coba gerakan robot
No.
Posisi sumber Cahaya
Bentuk Gerakan
1.
Kanan robot (90°)
Belok kanan ± 75°
2.
Kiri robot (90°)
Belok kiri ± 75°
(a)
(b)
Gambar 14. Bentuk gerakan robot
(a)
(b)
Belok kiri
Belok kanan
2. Percobaan dengan Pengaruh keadaan Ruangan
Percobaan selanjutnya diamati bentuk gerakan, kecepatan tanggapan robot terhadap
cahaya yang mengenainya pada kondisi lingkungan tertentu, hasilnya tercantum dalam
Tabel 5. Percobaan yang dilakukan antara lain:
a.
b.
c.
d.
Dilakukan pada siang hari di ruangan dengan penerangan.
Dilakukan pada siang hari di ruangan tanpa penerangan.
Dilakukan pada malam hari di ruangan dengan penerangan
Dilakukan pada malam hari di ruangan tanpa penerangan
Tabel 5 hasil percobaan pada siang hari di ruangan dengan penerangan.
No.
Bentuk Gerakan
Posisi sumber
Cahaya
Jarak Robot
dengan Sumber
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
58 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
60 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
65 detik
(T) = waktu yang ditempuh robot untuk mencapai sumber cahaya
181
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Tabel 6 Hasil percobaan pada siang hari diruangan tanpa penerangan
No.
Bentuk gerakan
Posisi sumber
cahaya
Jarak robot
dengan sumber
cahaya
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
60 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
67 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
64 detik
Tabel 7 Hasil percobaan pada malam hari di ruangan dengan penerangan
No.
Bentuk gerakan
Posisi sumber
cahaya
Jarak robot
dengan sumber
cahaya
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
60 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
67 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
70 detik
Tabel 8 Hasil percobaan pada malam hari di ruangan tanpa penerangan
No.
Bentuk gerakan
Posisi sumber
cahaya
Jarak robot
dengan sumber
cahaya
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
60 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
67 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
70 detik
KESIMPULAN
Setelah melakukan perancangan ini alat secara keseluruhan ada beberapa hal yang bisa
disimpulkan:
1. Robot yang telah dibuat dapat melakukan variasi gerakan belok kanan, belok kiri
lurus mengikuti sumber cahaya yang mengenainya.
2. Rancangan yang diterapkan dalam robot adalah sistem Digital, sehingga secara
teknologi tidak serumit jika menerapkan sistem mikroposesor, secara ekonomi
diharapkan akan lebih terjangkau.
3. Alat ini sangat peka dengan kondisi pencahayaan, sehingga tidak bisa di terapkan di
ruangan terbuka dengan kondisi cahaya yang sangat terang.
SARAN
1. Alat ini masih berupa model untuk system elektroniknya. Masih diperlukan
langkah-langkah untuk pengembangan termasuk menambah daya tarik dengan
modifikasi casing atau tempat.
182
iteks
Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
2. Bagian sensor dan pengkondisi sinyal yang dibuat terpisah, memungkinkan untuk
pengembangan alat. Misalnya jika akan dikendalikan dengan remote control berarti
kita hanya akan mengganti bagian ini saja.
DAFTAR PUSTAKA
Un Tung. L.L, dkk, 2001, ligt Seeking Robot, PETRA Christian University, Surabaya
Lee. S, 1994, Rangkaian Digital dan Rancangan Logika, Penerbit Erlangga, Jakarta
Milman dan Halkias, 1993, Elektronika Terpadu, Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Horowis. P dan Robinson . I, 1992, Tuntunan Laboratorium untuk Seni dan Desain
Elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta.
Milman dan Halkias, 1993, Elektronika Terpadu, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta.
183