BAB I

UNIVERSITAS GUNADARMA
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI
INFORMASI
JURNAL
PEMBUATAN ROBOT PEMADAM
KEBAKARAN BERBASISKAN
MIKROKONTROLER
Nama
: CHRISNA WILLIAM
Email
: [email protected]
Pembimbing
: Farid Thalib., Dr.-Ing
JAKARTA
2006
PENDAHULUAN
™
Latar Belakang
Seringnya terjadi kebakaran yang berasal dari ruang-ruang yang sulit terjangkau
oleh menusia hal itu disebabkan karena titik-titik api yang telah membesar dan tidak
diketahui. Padahal pada ruang-ruang tersebut biasanya terdapat sensor-sensor untuk
mengetahui api dan memadamkannya, akan tetapi kebakaran masih tetap terjadi.
Mungkin pada saat sensor bekerja untuk memadamkan api, api tersebut sudah sangat
besar untuk dipadamkan dan juga dikarena ruangan dimana api berasal agak sulit
terjangkau oleh manusia.
Pada saat kebakaran terjadi sering kali ada petugas pemadam kebakaran yang
menjadi korban saat bertugas memadamkan api, hal itu terjadi karena suhu yang terlalu
panas, kekurangan oksigen atau terlalu banyak menghirup asap. Tidak adakah alat yang
dapat memadamkan titik-titik api sebelum titik-titik api tersebut menjadi besar sehingga
sulit untuk dipadamkan ? dan juga agar petugas pemadam kebakaran tidak menjadi
korban ! Hal tersebut yang menjadi latar belakang penulis untuk merancang robot
pemadam kebakaran.
™
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang penulis bahas pada skripsi ini adalah bagaimana
merancang robot pemadam kebakaran agar memudahkan pekerjaan para pemadam
kebakaran dan mengefektifkan alat pemadam kebakaran.
™
Tujuan Penelitian
Tujuan merakit suatu Robot Pemadam Kebakaran yang didasarkan pada
rangkaian mikrokontroler adalah agar robot tersebut berguna untuk memadamkan titiktitik api pada tempat-tempat yang sulit terjangkau oleh manusia sebelum titik-titik api
tersebut menjadi besar dan sulit untuk dipadamkan. Konsep dasar dari rangkaian robot
ini adalah penulis membuat jalan lurus yang mana pada jalan tersebut diberikan kotak
sebagai penghalang, nantinya robot akan bergerak menghidari kotak tersebut dan
kembali jalan lurus lagi, lalu menemukan nyala lilin dan robot memutar kipas untuk
memadamkan api tersebut. Robot dapat menghidari halangan karena di depannya
dipasangkan sensor dioda inframerah dan foto dioda yang dibentuk sudut 45 derajat
saling berhadapan agar cahaya yang dipantulkan oleh dioda inframerah dapat diterima
oleh foto dioda. Untuk mengetahui apinya, digunakan sensor foto dioda dan untuk
memadamkan apinya, menggunakan kipas angin.
™
.Manfaat
Manfaat dari Robot Pemadam Kebakaran ini adalah dapat memadamkan titik-titik
api yang tidak terjangkau oleh manusia, dan juga dapat mengurangi kecelakan yang
terjadi pada para pemadam kebakaran yang sedang memadamkan api, sehingga para
pemadamkebakaran tersebut tidak terluka.
TINJAUAN PUSTAKA
™
Dioda InfraMerah [5]
Inframerah adalah sebuah dioda yang terbuat dari bahan
semikonduktor
khusus,
yang
bila
diberikan
forward
bias
akan
memancarkan cahaya, seperti halnya LED jika diberikan forward
bias,
dioda
bukanlah
inframerah
cahaya
akan
yang
bekerja.
tampak
oleh
Namun
mata
yang
dihasilkan
(Visible),
melainkan
cahaya yang tidak tampak oleh mata (Invisible) yaitu inframerah.
Cahaya inframerah tersebut akan mementul kembali jika terhalang
oleh suatu benda, karena prinsip itu, penulis menggunakan dioda
inframerah
untuk
mengetahui
jarak
antara
posisi
dioda
dan
penghalang. Pada rangkaian ini Posisi dioda inframerah dan foto
dioda
dibentuk
sudut
45
derajat
agar
pantulan
dari
dioda
inframerah dapat diterima oleh foto dioda, hal itu berfungsi
untuk
mengetahui halangan yang ada di depan robot tersebut. Posisi
dioda inframerah dan foto dioda seperti gambar dibawah.
inframe
kotak
Cahaya
Foto
Posisi dioda inframerah dan foto dioda
yang dibentuk sudut 45 derajat
™
Mikrokontroler 8051 [2]
IC AT89S51 merupakan salah satu jenis IC Mikrokontroler CMOS 8 bit yang
memiliki performan yang tinggi dengan disipasi daya yang rendah, cocok dengan produk
MCS-51(Microcontroller Cmos Single chip) buatan intel. Juga memiliki sistem
pemprograman kembali Flash Memori 4 Kbyte dengan daya tahan 1000 kali tulis/hapus.
IC AT89S51 adalah salah satu IC mikrokontroler yang di
rancang khusus untuk dapat men-download program langsung dari
komputer melalui port paralel printer.
Spesifikasi AT89S51:
•
In System Programmer (ISP)
•
8 Kbyte non-volatile memori EEPROM (sebagai penyimpan data
permanent)
•
256 byte memori internal
•
Bebas menggunakan semua kapasitas memori internal dan I/O
mikrokontroler yang tersedia
•
Menggunakan system
•
Program
Downloader
stand alone (berdiri sendiri)
menggunakan
sistem
menu,
sehingga
lebih mudah dalam proses pengisian program
™
Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler [3]
Untuk mengendalikan pergerakan dari motor DC dan kipas
angin, digunakan Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler
(SM-89x)
yang
merupakan
salah
satu
produk
jadi
dari
mikrokontroler sistem dari keluarga MCS-51 (Microcontroller Cmos
Single
yang
chip)
berbasis
AT89xx
dengan
ISP
(In
System
Programmer). SM-89x ini berfungsi untuk mengisi IC mikrokontroler
jenis
AT89x
dan
juga
dapat
langsung
diaplikasikan/digunakan,
seperti mengerakkan motor DC, LED, kipas angin, dan lain-lain.
Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler (SM-89x) [3]
Spesifikasi SM -89x:
•
In System Programmer (ISP)
•
8 Kbyte non-volatile memori FlashROM Penyimpanan
Program
•
2 Kbyte memori Internal non-volatile EEPROM (sebagai
penyimpanan data pemanent).
•
256 byte memori internal
•
Bebas menggunakan semua kapasitas memori internaldan I/O
mikrokontroler yang tersedia.
•
Dengan sistem stand alone (berdiri sendiri)
•
Program downloader menggunakan sistem Menu, sehingga
lebih mudah dalam dalam proses pengisian program.
Sarana yang tersedia :
•
Mendukung mikrokontroler AT89LS53, AT89LS8252,
AT89S51, AT89S52, AT89S53, AT89S8252.
•
Under Windows program downloader.
•
LPR port program.
•
Reset perangkat keras melalui program
•
Program mendukung MCS -51.
•
32 bit I/O port.
•
Bebas dikembangkan, karena semua port mikrokontroler
tersedia kaki pada bagian luar.
•
IC dapat dikunci, untuk menjaga program mahal anda dari
pembajakan.
•
Mendukung Hex file (*.Hex)
•
Pengecekan secara otomatis dengan membandingkan data
file terhadap data EEPROM mikrokontroler.
•
Catu daya 5V AC/DC.
RANCANGAN
ROBOT PEMADAM KEBAKARAN
™
Teknik Rangkaian Alat
Dalam perancangan alat ini penulis membaginya secara blok diagram. Dimana
blok diagramnya adalah:
Sensor
Jarak
Sensor
Api
Pengendali Robot
dan Pengisi IC
mikrokontroler
Motor DC
Kipas Angin
Blok Diagram
™
Pengendali Robot dan Pengisi IC Mikrokontroler
Perangkat pengendali robot dan pengisi IC mikrokontroler (SM-89x) ini
merupakan produk jadi buatan BataraElektrindo. Penulis hanya merakit ulang produk
tersebut. Untuk pengisian programnya, penulis menggunakan perangkat lunak ‘Atmel
MCU ISP’
yang dihubungkan pada port 1. Keluaran dari port 2.0 sampai port 2.3
digunakan untuk mengatur pergerakkan 2 buah motor dc, masing-masing motor dc
menggunakan dua buah port (port 2.0 dan port 2.1 menggerakkan motor dc ‘A’
sedangkan port 2.2 dan port 2.3 menggerakkan motor dc ‘B’). Keluaran dari Port 1.0
digunakan untuk menggerakkan kipas angin, sedangkan
Port 0.0 dan port 0.1
difungsikan sebagai masukkan dari 2 buah foto dioda (Port 0.0 sebagai masukkan dari
foto dioda untuk sensor jarak, sedangkan port 0.1 sebagai masukkan dari foto dioda
untuk sensor api).
Powe
Program
ISP
Rangkaian dan Tata Ruang dari Pengendali Robot
dan Pengisi IC Mikrokontroler
™
Rangkaian Penggerak Motor DC
Rangkaian penggerak motor dc
Pada rangkaian penggerak motor dc, penulis menghubungkan keluaran dari SM89x pada port 2.0 sampai port2.3 dengan IC penguat daya (ULN) yang berfungsi sebagai
penguat daya Keluaran dari IC penguat daya tersebut masing-masing dihubungkan
dengan keempat buah relay yang nantinya akan mengaktifkan motor DC.
™
Rangkaian Sensor dan Kipas Angin
Rangkaian Sensor dan Kipas angin
Pada blok ini penulis menggunakan port 0.0 dan port0.1 sebagai masukan yang
berasal dari sensor dan port1.0 digunakan untuk keluaran dari SM-89x. kaki-kaki katoda
dari foto dioda dan dioda Inframerah dihubungkan dengan ground. Kaki anoda dari foto
dioda terhubung dengan masukan dari IC penguat daya yang dihambat dengan
hambatan 220Ω. Sedangkan kaki anoda dari inframerah terhubung dengan penurun
tegangan yang dihambat dengan hambatan 10KΩ. Untuk kipas anginnya dihubungkan
dengan keluaran dari IC penguat daya. Kipas angin ini berfungsi untuk memadamkan api
yang berada di depan.
™
Analisis Rangkaian Pemadam Kebakaran
Rangkaian ini menggunakan masukkan 9 V sampai 12 V, dimana fungsi dari
Thyristor LM7805 adalah untuk menurunkan tegangan 9 V menjadi 5 V. Yang
sebelumnya sudah disearahkan oleh dioda dan difilter oleh kapasitor. Tegangan itulah
yang nantinya dipakai oleh mikrokontroler dan dikeluarkan di semua port dari
mikrokontroler. Pertama dinyalakan, robot akan mengecek sensor foto dioda ‘A’ untuk
sensor api, apakah ada api di depannya atau tidak, jika ada maka sensor akan
memberikan sinyal kepada SM-98x untuk mengaktifkan kipas angin sehingga dapat
mematikan api yang ada di depanya, jika tidak ada, robot akan mengecek sensor
inframerah dan foto dioda ‘B’ untuk sensor jarak apakah ada halangan atau tidak. Jika
ada, sensor akan mengirimkan sinyal ke SM-89x untuk mengatur roda depan agar
berbelok ke kanan, belokkan yang dapat dilakukan oleh roda depan kurang lebih 30
derajat. Setelah roda depan berbelok ke arah kanan, roda belakang berputar agar dapat
maju untuk menghindari halangan, setelah maju beberapa saat, roda depan diatur agar
berbelok ke arah kiri agar dapat kembali ke jalur yang telah ditentukan dan setelah
kembali pada jalur tersebut maka robot kembali mengecek apakah ada api atau tidak.
Untuk Posisi inframerah dan foto dioda ‘B’ dibuat 45 derajat agar cahaya yang
dipancarkan oleh inframerah dapat diterima oleh foto dioda saat cahaya tersebut
terpantul oleh benda (kotak) yang berada di depannya, Dan agar cahaya yang diterima
oleh foto dioda hanya cahaya dari inframerah, maka foto dioda dibungkus dan hanya
posisi depannya saja yang terlihat sehingga dapat fokus untuk menerima cahaya
inframerah dari sensor inframerah.
™
Analisis Secara Program
Mulai
Cek Sensor
api
ya
Kipas
tdk
Cek Sensor
jarak
ya
Belok
tdk
Maju
Berhenti
Diagram Alur program
Pada awal program, penulis mengecek sensor foto dioda ‘A’ apakah bernilai ‘1’
atau ‘0’, jika bernilai ‘1’ maka akan mengaktifkan kipas angin hingga api pada lilin padam,
sedangkan Jika bernilai ‘0’ maka akan mengecek sensor inframerah dan foto dioda ‘B’.
jika sensor inframerah dan foto dioda ‘B’ bernilai ‘1’ maka akan berbelok untuk
menghindari halangan, sedangkan jika bernilai ‘0’ maka akan maju dan mengecek dari
awal lagi.
PERCOBAAN
™
Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah agar alat yang dirancang oleh penulis dapat
bekerja sesuai dengan yang diharapkan, yaitu agar robot ini dapat mencari titik-titik api
dan memadamkanya walaupun pada jalannya diberi halangan. Penulis menggunakan
SM-89x (Sistem minimum-89x) yang merupakan produk jadi dari mikrokontroler sistem
dari keluarga MCS-51(Microcontroller Cmos Single_chip) untuk mengatur pergerakan
motor dc dan menerima masukkan dari sensor.
™
Konsep Dasar
Konsep dasar dari susunan alat yang akan diuji adalah sebagai berikut : Penulis
membuat garis lurus untuk jalannya robot, tetapi pada jalan tersebut penulis memberikan
beberapa halangan (berupa kotak).sehingga jalannya robot akan terhalang dan
kemudian robot akan menghidari halangan hingga bertemu pada jalur lurus yang penulis
buat tadi dan menemukan pada titik api, lalu memutar kipas untuk memadamkan api
tersebut (lilin yang menyala).
Robot
Halanga
API
Jalur gerak
b
Konsep dasar alur kerja robot
™ Prosedur Pengujian
Sebelum penulis melakukan pengujian alat, penulis memberikan data-data sebagai
berikut:
Lebar Robot (mobil)
: 19 cm
Panjang Robot (mobil)
: 29 cm
Lebar Halangan (kotak)
: 20 cm
Panjang Halangan (kotak)
: 27 cm
Panjang Sensor Jarak
: 15 – 20 cm
Roda Depan dapat berbelok
: 30 derajat
Panjang lintasan
:2m
Berdasarkan konsep dasar yang penulis buat, maka penulis melakukan
pengujian alat dengan langkah-langkah seperti di bawah ini.
™ Langkah pengujian alat :
Robot berhenti karena di depannya terdapat halangan. Jarak antara robot dengan
halangan 20 cm. Robot bergerak sejauh 40 cm dalam waktu sekitar 2 detik. Dengan
menggunakan rumus V = S/T ( Kecepatan = Jarak/ Waktu). Maka penulis dapat
menghitung kecepatan robot untuk menempuh jarak 40 cm adalah 40 cm /2 detik = 20
cm/ detik.
Posisi robot berada di depan halangan
Robot akan melewati halangan. Tepat di samping halangan robot berhenti
sesaat, lalu membelokkan roda depan ke arah kiri dan maju kembali.
Rod
a
depa
Robot bergerak menghidari halangan
Robot telah kembali pada jalur lurus dan berada di depan nyala api pada lilin,
jarak antara robot dengan lilin sekitar 20 cm. Robot memutar kipas untuk memadamkan
api, kipas berputar kurang lebih 10 detik – 15 detik.
™
Hasil pengujian
Dari hasil percobaan yang penulis lakukan, penulis melakukan pengukuran jarak
dan waktu sehingga penulis dapat menentukan kecepatan robot bergerak.
Titik pada garis merah menunjukkan awal robot pertama kali bergerak dan berhenti pada
tanda panah merah karena robot mendeteksi ada halangan, jarak yang ditempuh sekitar
40 cm dalam waktu sekitar 2 detik dengan kecepatan sekitar 20 cm/dtk. Kemudiaan robot
mundur sampai titik biru sekitar 20 cm dalam waktu sekitar 1 detik dengan kecepatan
sekitar 20 cm/dtk, lalu membelokkan roda depan ke kanan kurang lebih 30 derajat. Maju
sampai tanda panah biru. Jarak / panjang garis biru sekitar 50 cm dalam waktu sekitar 2
detik dengan kecepatan 25cm/dtk. Pada titik hitam robot kembali membelokkan roda
depan ke arah kiri kurang lebih 30 derajat. Maju sampai tanda panah hitam dalam waktu
kurang lebih 2 detik, jarak yang ditempuh sekitar 92 cm dengan kecepatan 46 cm/dtk
Pada titik hijau robot kembali membelokkan roda depan ke arah kanan kurang lebih 30
derajat, maju sampai tanda panah hijau, kurang lebih 50 cm, dalam waktu sekitar 2 detik
dengan kecepatan 25 cm/dtk. Dan berada kurang lebih 20 cm dari nyala api lilin.
Untuk mengetahui kecepatannya penulis menggunakan rumus
V = S/T
dimana:
V = Kecepatan;
S = Jarak;
T = Waktu.
jara
6
60
40
20
kot
ak
20
Jalur robot
Alur kerja robot saat diuji
50
PEMBAHASAN
Menurut penulis, pembuatan robot dengan menggunakan sensor jarak dan
sensor api di sini membuat penulis mengetahui lebih banyak ilmu tentang bagaimana
cara pembuatan robot itu sendiri didalam merancang dan mengaplikasikan ide dan tujuan
yang ingin dicapai, karena begitu banyaknya komponen serta alat-alat yang harus
digunakan untuk pembuatan robot sehingga begitu banyak kendala-kendala yang penulis
hadapi, dari mulai perakitan perangkat keras (hardware), dalam hal ini penyusunan
komponen, untuk sensor jaraknya penulis menggunakan Inframerah dan Foto dioda ‘B’,
Inframerah
berfungsi sebagai pengirim cahaya merah sedangkan foto dioda untuk
penerimanya, agar hal tersebut dapat terjadi Inframerah dan Foto dioda ‘B’ dibuat posisi
45 derajat sehingga pantulan dari inframerah dapat diterima oleh Foto dioda ‘B’ .
Sedangkan untuk sensor apinya penulis menggunakan Foto dioda ‘A’ tidak dipasang
dengan posisi 45 derajat, dipasang biasa saja menghadap ke depan. Untuk programnya
yang mana harus disesuaikan dengan alat/robot yang penulis buat. Karena penulis
menggunakan mobil-mobilan untuk rangkanya maka penulis harus menguji berapa lama
roda belakang berputaran pada saat akan berbelok,dan juga berapa lama roda depannya
dalam posisi belok. Hal tersebut harus penulis perhitungkan agar cara kerja robot itu
sesuai dengan apa yang diharapkan.
Oleh karena itu penulis terus melakukan
percobaan terhadap robot yang penulis rakit agar mencapai hasil yang maksimal dan
dapat bekerja sesuai dengan apa yang penulis gambarkan.
Kendala yang dihadapi pada percobaan yang penulis lakukan saat robot
menghindari halangan robot kadang menabrak halangan itu, hal tersebut terjadi karena
sensor jaraknya bekerja pada jarak yang terlalu dekat dengan halangan sehingga
menyebabkan robot menabrak halangan. Agar hal itu tidak terjadi penulis membuat robot
mundur terlebih dahulu saat sensor jaraknya bekerja supaya robot dapat menghindari
halangan tanpa menabrak halangan. Robot yang penulis rakit disini yaitu difungsikan
untuk memadamkan api dengan cara yang efisien dan menggunakan teknologi yang
mutakhir, dan dapat berguna bagi masyarakat luas umumnya.
PENUTUP
™ Simpulan
Alat yang penulis buat ternyata belum sepenuhnya dapat bekerja dengan baik
sesuai yang penulis harapkan. Karena banyaknya kendala yang penulis hadapi seperti,
roda depannya kadangkala tidak dapat berbelok maksimal hal tersebut disebabkan
karena kelicinan lantai dengan roda depan yang berbeda-beda, daya dorong roda
belakang kadang terlalu besar sehingga robot sering menabrak halangan walaupun
sensor jaraknya sudah mendeteksi adanya halangan,
™Saran
Bagi rekan yang akan mencoba rangkaian ini, dapat mempertimbangkan saransaran dari penulis sebagai berikut :
Sebaiknya rekan mampu menganalisa rangkaian, baik secara blok maupun secara detail,
hal ini akan mempermudah dalam proses perancangan terutama bila terjadi kerusakan
pada rangkaian.
Dalam merakit komponen, pastikan semua komponen dapat terhubung dengan baik dan
benar sesuai dengan gambar rangkaian motor DC dan Sensor.
Dalam membuat tata letak komponen, diusahakan memperhatikan prinsip estetika tata
letak komponen.
Dalam proses perancangan layout, pastikan kita memperoleh ukuran komponen secara
pasti, agar saat proses pengeboran PCB tidak mengalami kesulitan untuk merakit
komponen pada PCB.
Untuk sensor jarak, karena mengunakan Photo Dioda sebaiknya sensor tersebut dibuat
fokus hanya pada satu titik dengan membungkusnya, agar hanya cahaya dari infra
merah saja yang diterima.
F.
Untuk Rangka Robotnya sebaiknya menggunakan mobil-mobilan yang roda
depannya dapat dibelokan, untuk memudahkan robot untuk bergerak ke arah kanan atau
kiri.
Mudah-mudahan rangkaian ini dapat memberikan tambahan ilmu pengetahuan
mengenai mikrokontroler dan bisa menjadi cambuk bagi rekan-rekan untuk lebih memacu
dalam mempelajari ilmu pengetahuan yang berkenaan dengan Mikrokontroler. Dengan
pengembangan lebih lanjut robot pemadam kebakaran dapat membantu meringankan
pekerjaan para pemadam kebakaran, juga mengurangi resiko terjadinya korban pada
saat memadamkan api, serta mengefektifkan kerja dari alat pemadam kebakaran yang
sudah ada.