bab 2 landasan teori

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1
Pengenalan
Pengaturan keseimbangan robot merupakan suatu cara agar robot dapat setimbang.
Dengan menggunakan 2 roda maka akan lebih efisien dalam hal material dan juga karena tidak
memerlukan tempat yang luas untuk bermanuver.
Berdasarkan Handry Khoswanto (2010:3), keseimbangan robot yang merupakan
starting awal alat transportasi berenergi listrik yang murah dari segi bahan bakar dan handal.
Penelitian dan pengembangan Self Balancing Robot pun meningkat pada akhir-akhir ini.
2.2
Fuzzy Logic
Pada penelitian ini menggunakan fuzzy logic sebagai pengontrolnya. Fuzzy logic kata
dasarnya ialah logika yang kabur, yang dimaksud dari logika kabur ini dapat digambarkan jika
ada warna hitam dan putih dan diantara kedua warna tersebut terdapat warna abu-abu, warna
abu-abu ini lah yang di sebut daearah yang kabur.
Gambar 2.1 Model dari Fuzzy Logic
5
6
Fuzzy logic adalah suatu metode untuk memetakan ruang input dan ruang output, yang
dimana fuzzy itu adalah batas antara dua daerah yang relatif berbeda.
Tujuan dari Fuzzy Logic ini adalah :
2.3
1.
Sebagai pengontrol dari RB yang kami gunakan sebagai pengaturan keseimbangan.
2.
Sebagai penerima data dari sensor dan mengirimkan nilai ke motor driver.
Accelerometer
Accelerometer adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mengatur percepatan,
mendeteksi dan mengukur getaran, ataupun untuk mengukur percepatan akibat gravitasi bumi.
Accelerometer juga dapat digunakan untuk mengukur getaran yang terjadi pada getaran,
bangunan, dan mesin. Selain itu, accelerometer juga biasa digunakan untuk mengukur getaran
yang terjadi di dalam bumi, getaran mesin, jarak yang dinamis, dan kecepatan dengan ataupun
tanpa dipengaruhi gravitasi bumi.
2.3.1
Cara Kerja Accelerometer
Sebuah Accelerometer digunakan untuk mengukur percepatan dan gravitasi
yang dirasakan. Sebuah accelerometer yang diletakkan dipermukaan bumi mendeteksi
percepatan sebesar 1g (ukuran gravitasi bumi) pada titik horizontal. Dalam penelitian
ini accelerometer akan digunakan untuk mengukur percepatan statis yang digunakan
sebagai sensor kemiringan untuk mendapatkan nilai sudut.
Untuk menghitung sudut kemiringan dari tegangan keluaran accelerometer,
beberapa tahap perlu dimasukkan dalam program perangkat lunak mikrokontroller:
Misalkan: Vcc = 3.3 V, A = 1g, bits = 10, Voffset= 2.5 V
Persamaan
(2-1)
(2-2)
7
(2-3)
(2-4)
(2-5)
2.3.2
Spesifikasi Accelerometer
Spesifikasi dari accelerometer ADXL345 yang dipakai adalah :
2.4
•
Supply voltage range: 2.0 V to 3.6 V
•
I/O voltage range: 1.7 V to VS
•
SPI (3- and 4-wire) and I2C digital interfaces
•
Flexible interrupt modes mappable to either interrupt pin
•
Measurement ranges selectable via serial command
•
Bandwidth selectable via serial command
•
Wide temperature range (−40°C to +85°C)
•
10,000 g shock survival
•
Pb free/RoHS compliant
•
Small and thin: 3 mm × 5 mm × 1 mm LGA package
Gyroscope
Gyroscope adalah berupa sensor untuk menentukan orientasi gerak dengan bertumpu
pada roda yang berotasi dengan cepat pada masing-masing sumbunya.
Gyroscope mengukur kecepatan sudut dalam sudut/detik atau rad/detik. Untuk
menghitung kecepatan sudut dari keluaran gyroscope, beberapa tahap perlu dimasukkan dalam
program perangkat lunak mikrokontroller:
Misalkan: Vcc = 3.3 V, nbits = 10, Vstatic = 1.5 V
8
(2-6)
(2-7)
(2-8)
(2-9)
2.5
Motor DC
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik menggunakan tegangan masukan sebagai variabel pengendali. Motor
DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk
beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang.
Penelitian yang akan kami buat menggunakan Motor DC dengan spesifikasi:
2.6
1.
Rasio = 50 : 1
2.
Tegangan kerja = 6 VDC
3.
Arus tanpa beban = 70mA
4.
Torsi = 800 g.cm
5.
Kecepatan tanpa beban = 420 rpm
Mikrokontroler
Mikrokontroler ini merupakan sebuah modul yang didalamnya terdapat beberapa
fungsi-fungsi yang dapat digunakan sebagai pendukung dari penelitian kami. Diantaranya
9
terdapat modul arduino dan juga driver motor yang ada didalamnya. Selain itu juga untuk
meminimalisir bentuk robot serta tempat yang digunakan untuk penempatannya.
Kemudian dari romeo all in one controller itu berguna sebagai otak dari pengendali
keseimbangan pada robot yang akan kami buat, dan di dalam kontroler terserbut terdapat
pengendali driver motor yang diatur sedemikian rupa untuk robot agar seimbang. Software yang
kita gunakan adalah arduino uno.
Dengan menggunakan kontroler ini sebagai otak dari robot ini cukup memenuhi dari
yang kami butuhkan.
2.7
Pulse Width Modulation (PWM)
Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar
sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata
yang berbeda. Beberapa Contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi,
pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan
penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya.
Khususnya pada perancangan kami PWM digunakan untuk mengotrol perputaran dari
motor agar dapat berputar sesuai dengan input yang diberikan oleh sensor yang akan diatur
berdasarkan tegangan yang diberikan kepada motor.
2.8
Complementary Filter
Algoritma filtering yang bagus merupakan algoritma yang dapat menghilangkan noise
dari
sinyal
electromagnetic
tetapi
tetap
mempertahankan
informasi
yang
berguna.
Complementary filter adalah filter yang menggabungkan 2 jenis input berbeda yaitu dari sensor
gyroscope dan accelerometer yang diproses sehingga mendapatkan nilai dari Complementary
filter sebagai output dari filter.
Persamaan
(1)
(2-10)