APLIKASI SENSOR PHOTODIODA PADA ROBOT MICROMOUSE PENCARI TUJUAN PADA LABIRIN BERUKURAN 18 x 18 CM UNTUK 5 BARIS DAN 5 KOLOM SEL
LAPORAN AKHIR Dibuat untuk menyelesaikan program DIII pada Jurusan Teknik Elektro Program studi Teknik Elektronika
oleh Prayoga Perdana Putra 061230320210
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
APLIKASI SENSOR PHOTODIODA PADA ROBOT MICROMOUSE PENCARI TUJUAN PADA LABIRIN BERUKURAN 18 x 18 CM UNTUK 5 BARIS DAN 5 KOLOM SEL
LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh : Prayoga Perdana Putra 0612 3032 0210 Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing II
Amperawan, S.T., M.T. NIP. 196705231993031002
Ir. H. Yordan Hasan, M.Kom. NIP. 195910101990031004 Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ketua Program Studi Teknik Elektronika
Ir. Ali Nurdin, M.T. NIP. 19621207 199103 1 001
Yudi Wijanarko, S.T., M.T. NIP. 19670511 199203 1 003 ii
Abstract Photodiode Application on Goal Finder Micromouse Robot on 18 x 18 cm Maze With 5 Columns And 5 Rows (2015 : 54 Pages + Pictures List + Tables List + Enclosure)
Prayoga Perdana Putra Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Micromouse is a robot that has to move from one corner of the maze to get to the center (finish) as soon as possible with the most effective algorithm, Often the detection of the condition or state of work in areas that can not be reached humans (the area of nuclear reactors) and the frequent occurrence of difficulties in people who have cognitive limitations (blind, disabled). Author micromouse implement technology into a labyrinth. Maze or labyrinth itself is somewhere game find a way out of an area that has a winding path from the start to the finish. This robot uses a system in 8051. And the Bascom program using photodiode sensor (receiver) and infrared (transmitter). When the robot is placed in the cell start, photodiode detects light reflected from the wall will then be converted to the value of the ADC, the author uses a series of ADC0804 as a converter voltage value to an 8-bit ADC and ADC values will be processed to the microprocessor AT89S52, and driver L298 as output microprocessor , which control two DC motors (Right and Left), the robot will stop once it reaches the cell that has white dots (finish). Keywords : Micromouse, Maze, Photodiode
iii
Abstrak Aplikasi Sensor Photodioda Pada Robot Micromouse Pencari Tujuan Pada Labirin Berukuran 18 X 18 cm Untuk 5 Baris dan 5 Kolom Sel (2015 : 54 Halaman + Daftar Gambar + Daftar Tabel + Lampiran)
Prayoga Perdana Putra Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Micromouse adalah sebuah robot yang harus bergerak dari salah satu sudut labirin menuju ke tengah (finish) secepat mungkin dengan algoritma yang paling efektif, sering ditemukannnya kondisi atau keadaan bekerja pada daerah yang tidak dapat dijangkau manusia (daerah reaktor nuklir) dan sering terjadinya kesulitan pada orang yang memiliki keterbatasan kognitif (tuna netra, tuna daksa). Penulis mengimplementasikan teknologi micromouse ke suatu labirin. Maze atau labirin sendiri merupakan suatu tempat permainan mencari jalan keluar dari suatu daerah yang memiliki jalan berliku-liku dari start menuju finish. Sistem pada robot ini mengunakan program Bascom 8051. Dan menggunakan sensor photodioda (receiver) dan infrared (transmitter). Saat robot diletakkan di sel start, photodioda akan mendeteksi pantulan cahaya dari dinding kemudian akan dikonversikan ke nilai ADC, penulis menggunakan rangkaian ADC0804 sebagai converter nilai tegangan ke 8 bit ADC, dan nilai ADC tersebut akan diproses ke mikroprosessor AT89S52, dan driver L298 sebagai output mikroprosessor, yang mengendalikan dua motor DC (kanan dan Kiri), robot akan berhenti setelah mencapai sel yang memiliki bulatan putih (finish). Kata Kunci: micromouse, maze, photodioda
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama
: Prayoga Perdana Putra
NIM
: 0612 3032 0210
Program Studi
: Teknik Elektronika
Jurusan
: Teknik Elektro
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat ini dengan judul “APLIKASI SENSOR PHOTODIODA PADA ROBOT MICROMOUSE PENCARI TUJUAN PADA LABIRIN BERUKURAN 18 x 18 CM UNTUK 5 BARIS DAN 5 KOLOM SEL” adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya. Palembang, Juli 2015 Penulis
Prayoga Perdana Putra
v
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas ramat dan hidayahnya- Nya, laporan akhir yang berjudul “Aplikasi Sensor Photodioda Pada Robot Micromouse Pencari Tujuan Pada Labirin Berukuran 18 X 18 cm Untuk 5 Baris dan 5 Kolom Sel“ ini dapat disusun dan diselesaikan dengan lancar. Laporan akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Program Studi D3 Politeknik Negeri Sriwijaya, sesuai dengan kurikulum yang telah ditetapkan. Banyak pihak yang telah membantu sampai selesainya laporan akhir ini, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis sampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak RD.Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya 4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya 5. Bapak Amperawan, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I 6. Bapak Ir. H. Yordan Hasan, M.Kom. selaku dosen pembimbing II 7. Kedua orang tua yang selalu memberikan semangat, dukungan dan doanya 8. Serta semua pihak yang telah membantu terselesaikannya laporan akhir ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih. Kekurangan atau ketidaksempurnaan tentu masih ada, namun bukan sesuatu yang disengaja. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan laporan akhir ini. Akhir kata semoga laporan akhir ini bermanfaat bagi pembaca. Terima kasih. Palembang, 28 Juli 2015 vi
DAFTAR ISI halaman Pengesahan............................................................................................................ ii Abstract ................................................................................................................. iii Abstrak .................................................................................................................. iv Pernyataan Keaslian ............................................................................................. v Kata Pengantar...................................................................................................... vi Daftar Isi ............................................................................................................... vii Daftar Gambar ...................................................................................................... viii Daftar Tabel .......................................................................................................... ix Daftar lampiran ..................................................................................................... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 2 1.3 Tujuan dan Manfaat ....................................................................................... 2 1.3.1
Tujuan ....................................................................................................... 2
1.3.2
Manfaat ..................................................................................................... 2
1.4 Sistematika Penulisan .................................................................................... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Photodioda dan Infrared ............................................................................... 4 2.1.1
Photodioda ................................................................................................ 4
2.1.2
Karakteristik Photodioda ......................................................................... 5
2.1.3
Infrared ..................................................................................................... 6
2.1.4
Karakteristik Infrared .............................................................................. 7
2.1.5
Aplikasi photodioda dan infrared pada rangkaian sensing ................... 8
vii
Halaman 2.2 Integrated Circuit ......................................................................................... 10 2.2.1
Mikrokontroler AT89S52 ........................................................................ 10
2.2.2
ADC ( Analog Converter To Digital ) 0804 .......................................... 16
2.2.3
IC 4066 ..................................................................................................... 20
2.2.4
Driver Motor DC (IC L298) ................................................................... 21
2.3 LCD (Liquid Crystal Display) ..................................................................... 23 2.4 Motor DC ...................................................................................................... 26 BAB III PERANCANGAN 3.1 Perancangan Hardware ................................................................................ 28 3.1.1
Layout PCB Ke-1 ..................................................................................... 33
3.1.2
Layout PCB Ke-2 ..................................................................................... 34
3.2 Perancangan Mekanik ................................................................................... 35 3.2.1
Perancangan Mekanik Robot................................................................... 35
3.2.2
Perancangan labirin .................................................................................. 36
3.3 Perancangan software..................................................................................... 37 BAB IV PEMBAHASAN 4.1
Tujuan Pengukuran ..................................................................................... 40
4.2
Peralatan yang digunakan ........................................................................... 40
4.3
Pengujian Robot .......................................................................................... 41
4.3.1
Pengujian Sensor Photodioda dan Infrared ............................................ 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan .................................................................................................. 48
5.2
Saran ............................................................................................................ 49 viii
DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 2.1 a. bentuk fisik photodioda ............................................................... 4 b. Simbol photodioda....................................................................... 4 Gambar 2.2 Karakteristik resistansi photodioda ................................................ 5 Gambar 2.3 bentuk fisik infrared ........................................................................ 6 Gambar 2.4 Kurva Karakteristik infrared........................................................... 8 Gambar 2.5 a. Rangkaian Photodioda ................................................................. 8 b. Proses sensing photodioda dan infrared .................................... 8 Gambar 2.6 a. Photodioda pada saat terhalang................................................... 9 b. Photodioda pada saat tidak terhalang ......................................... 9 Gambar 2.7 Blok Diagram Fungsional AT89S52 .............................................. 11 Gambar 2.8 Konfigurasi Pin AT89S52 .............................................................. 13 Gambar 2.9 aplikasi IC 89s52 pada rangkaian sistem minimumnya ................ 16 Gambar 2.10 konfigurasi pin IC ADC 0804....................................................... 17 Gambar 2.11 Aplikasi IC 0804 pada rangkaian converter tegangan ke 8 bit ADC ................................................................................... 19 Gambar 2.12 Konfigurasi Pin IC 4066 ............................................................... 21 Gambar 2.13 Konfigurasi IC L298 ..................................................................... 22 Gambar 2.14 Aplikasi IC L298 pada rangkaian driver motor ........................... 23 Gambar 2.15 a. Blok Diagram LCD ................................................................... 24 b. Bentuk fisik LCD 16 x 2........................................................... 24 Gambar 2.16 Prinsip Kerja Motor DC ................................................................ 26 Gambar 3.1 Diagram Blok Cara Kerja Alat ....................................................... 28 Gambar 3.2 Rangkaian sensing photodioda dan Infrared ................................. 29 Gambar 3.3 Rangkaian 4066 (select data) .......................................................... 30 Gambar 3.4 Rangkaian IC ADC 0804 ................................................................ 31 Gambar 3.5 Rangkaian keseluruhan robot .......................................................... 32
ix
Gambar 3.6 a. Layout PCB ke-1.......................................................................... 33 b. Tata letak komponen ke-1 ........................................................... 33 Gambar 3.7 a. Layout PCB ke-2.......................................................................... 34 b. Tata letak komponen ke-2........................................................... 34 Gambar 3.8 a. Mekanik robot tampak depan..................................................... 35 b. Mekanik robot tampak depan (x-ray)....................................... 35 Gambar 3.9 a. Mekanik robot tampak belakang ............................................... 36 b. Mekanik robot tampak belakang (x-ray) .................................. 36 Gambar 3.10 a. bentuk fisik Labirin ................................................................... 35 b. bentuk fisik Labirin (x-ray) ...................................................... 35 Gambar 3.11 Flowchart cara kerja sensor .......................................................... 38 Gambar 4.1 Pengujian rangkaian sensor photodida ........................................... 41 Gambar 4.2 hasil pengukuran pada jarak 1 cm .................................................. 42 Gambar 4.3 hasil pengukuran pada jarak 2 cm .................................................. 43 Gambar 4.4 hasil pengukuran pada jarak 3 cm .................................................. 43 Gambar 4.5 hasil pengukuran pada jarak 4 cm .................................................. 43 Gambar 4.6 hasil pengukuran pada jarak 5 cm .................................................. 43
x
DAFTAR TABEL halaman Tabel I Electrical Characteristic phtodioda ....................................................... 5 Tabel II Spektrum gelombang elektromagnetik ................................................. 7 Tabel III Fungsi khusus port 3 IC AT89s52 ....................................................... 14 Tabel IV Electrical Characteristic L298 ............................................................ 22 Tabel V Pengukuran output sensor photodioda kanan, photodioda kiri, photodioda depan dan photodioda bawah ............................................ 42 Tabel VI hasil pengukuran arus pada sensor kanan, sensor kiri, sensor depan, dan sensor bawah .......................................................... 44 Tabel VII perbandingan antara resistansi (R), tegangan (V), arus (I) Photodioda dan output ADC pada photodioda Kiri, Kanan, Depan, dan Bawah .............................................................................. 45 Tabel VIII Nilai ADC dari keempat photodioda (photodioda kanan, kiri, depan, dan bawah) dan output motor yang dihasilkan .................... 47
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Rekomendasi Sidang Lampiran B Kesepakatan Pembimbing I Lampiran C Lembar Konsultasi Pembimbing I Lampiran D Kesepakatan Pembimbing I Lampiran E Lembar Konsultasi Pembimbing I Lampiran F Lembar Revisi Lampiran G Datasheet
xii
