BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. Pada Bab IV ini menjelaskan tentang spesifikasi sistem, rancang bangun

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI

Pada Bab IV ini menjelaskan tentang spesifikasi sistem, rancang bangun keseluruhan sistem, prosedur pengoperasian sistem, implementasi dari sistem dan evaluasi hasil pengujian pada sistem yang telah diteliti.

4.1

Spesifikasi Sistem Adapun spesifikasi dari perancangan alat yang telah dilakukan adalah : Modul Transmitter : -

Menggunakan dua buah baterai yang masing-masing berukuran 9 volt, kumulatifnya bernilai 18 volt.

-

Tegangan inputnya diturunkan sampai 12 volt yang kemudian digunakan sebagai tegangan untuk IC timer NE555 dan op-amp CA3130.

-

Besar frekuensi osilasi yang dibangkitkan dari timer adalah 40 KHz.

-

Menggunakan sebuah sensor ultrasonic yang berfungsi sebagai transmitter.

-

Modul transmitter diletakkan pada robot remote control.

Modul Receiver : -

Menggunakan satu buah power supply sebesar 12 volt.

-

Tegangan inputnya diturunkan menjadi 5 volt.

-

Dalam modul receiver terdapat empat buah sensor.

-

Pada setiap sensor ultrasonic receiver memiliki satu penguatan op-amp CA3130 dan sebuah IC tone decoder LM567.

74

75 -

Menggunakan sebuah sensor ultrasonic yang berfungsi sebagai receiver pada masing-masing sensor.

Modul Infrared : -

Menggunakan tegangan sebesar 5 volt.

-

Menggunakan satu buah IC tone decoder LM567 sebagai rangkaian filter.

-

Memiliki sepasang infrared sebagai pemancar dan penerima.

Modul Sistem Minimum : -

Menggunakan satu buah power supply sebesar 12 volt.

-

Terdiri atas satu buah mikrokontroler dan dua buah driver motor DC.

-

Menggunakan mikrokontroler AVR ATmega8535 dan bahasa pemrograman adalah berbasiskan bahasa C.

-

Driver motor DC menggunakan IC L298.

-

Pulsa PWM dibangkitkan secara internal oleh mikrokontroler AVR ATmega8535

-

Untuk mendrive rangkaian menggunakan catu daya sebesar 5 volt sedangkan untuk mendrive driver motor DC menggunakan catu daya 12 volt.

Mobile robot : -

Mobile robot terdiri dari dua tingkat.

-

Pada bagian bawah merupakan bagian platform yang terdiri dari motor DC, roda mekanik dan modul sistem minimum.

-

Menggunakan dua buah motor DC yang digunakan untuk dua buah roda karet sebagai roda penggerak mobile robot.

-

Menggunakan dua buah roda yang terbuat dari ball joint sebagai roda penyangga.

76 -

Untuk perancangan mekanik, digunakan siku alluminium sebagai peyangga roda penggerak dan motor DC. Fiberglass sebagai alas dari modul sistem minimum dan penempatan baterai.

-

Platform mobile robot menggunakan PCB polos. Tiang penyangga untuk tingkat atas menggunakan spacer.

-

Pada tingkat atas digunakan untuk penempatan modul receiver dan modul infrared.

4.2

Rancang Bangun Keseluruhan Sistem Tinggi robot secara keseluruhan mempunyai panjang 28 cm, lebar 30cm dan panjang ke belakang sebesar 32cm. Serta total berat 5 kg dengan menggunakan dua buah baterai. Robot ini mempunyai dua tingkat dimana pada tingkat pertama untuk peletakan modul sistem minimum, dua buah motor DC dan dua buah baterai. Sedangkan pada tingkat kedua untuk peletakan modul receiver dan modul infrared. Berikut gambar tata letak dan mobile robotnya :

Gambar 4.1 Tata Letak Mobile robot Dengan Sensor

77

Gambar 4.2 Mobile robot Dengan Sensor

4.3

Prosedur Pengoperasian Sistem Bagian ini menjelaskan cara mengoperasikan alat yang telah dirancang. Hasil implementasi

sistem

ini

dibagi

menjadi

beberapa

bagian

dalam

pengoperasiannya. Diantaranya pengoperasian untuk modul transmitter dan pengoperasian mobile robot. Berikut adalah penjelasannya :

78 Modul Transmitter :

Gambar 4.3 Prosedur Pengoperasian Modul Transmitter Pastikan bahwa penempatan modul transmitter sudah benar di robot remote control, pasang baterai yang menjadi supply ke konektor yang sudah ada menjadi terhubung. Lalu aktifkan skalar on-offnya menjadi on.

Gambar 4.4 Prosedur Pengoperasian Robot Remote Control Gerakan robot mainan dengan menggunakan remote control ke segala arah, dengan kondisi tidak melebihi ±1.5m dari mobile robot. Dan hindari pergerakan berbelok yang terlalu cepat karena mobile robot akan kehilangan arah navigasi yang telah ditentukan sehingga mobile robot tidak akan merespon / diam di tempat sampai mobile robot mendapatkan arah navigasi yang baru.

79 Mobile robot :

Gambar 4.5 Prosedur Pengoperasian Mobile robot 1

Gambar 4.6 Prosedur Pengoperasian Robot Remote Control 2 Letakkan satu per satu power supply ke tempat yang telah disiapkan pada mobile robot.

Terdapat dua buah power supply, satu untuk modul sistem

minimun dan satu lagi untuk modul receiver serta modul infrared. Hubungkan kabel power ke power supply dengan baik. Begitupula untuk modul sistem minimum letakkan ke tempat yang telah disiapkan, pasang kabel power dan kabel motor DC ke modul sistem minimum.

Gambar 4.7 Prosedur Pengoperasian Robot Remote Control 3

80 Letakkan modul receiver diatas mobile robot, begitupula dengan modul infrared diletakkan di depan mobile robot sebagai pendeteksi objek.

Gambar 4.8 Prosedur Pengoperasian Robot Remote Control 4 Hubungkan semua output dari tone decoder dan output dari infrared ke mikrokontroler agar dapat diakeses sebagai data input.

Gambar 4.9 Prosedur Pengoperasian Robot Remote Control 5 Setelah semua connector tersambung dengan baik, aktifkan skalar on-offnya menjadi on. Dan LED indikator pada modul sistem minimum menyala, menandakan mobile robot telah aktif.

81 4.4

Implementasi Sistem Sistem ini merupakan hasil pengembangan dari penelitian sebelumnya. Dengan mengimplementasikan ultrasonic sebagai suatu fitur alat bantu dalam mobile robot. Hasil implementasi yang didapat, mobile robot yang telah dilengkapi alat bantu ultrasonic dapat mengetahui arah dari pemanggil dan memiliki kemampuan untuk melakukan penjajakan mencari posisi sumber tersebut serta bergerak ke arahnya. Pada sistem ini, mobile robot telah ditambah kemampuannya dengan mengimplementasikan infrared sebagai pendeteksi adanya robot yang ada didepannya. Sehingga mobile robot dapat mengetahui kapan harus berhenti dibelakang sumber transmitter dan tidak menabrak robot tersebut. Implementasi pengembangan mobile robot yang sudah memiliki alat bantu ultrasonic ini, mengembangkan sistem agar mobile robot dapat mengikuti kecepatan dan menjaga jarak dari pemanggilnya yang mempunyai kecepatan berubah-ubah. Dapat menghindari penghalang dan bergerak di daerah yang tidak datar serta dapat berjalan ke titik tujuan yang telah ditentukan.

4.5

Evaluasi Sistem Pada evaluasi sistem dilakukan serangkaian pengujian yang bertujuan untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari sistem yang telah dibuat. Pengujian yang dilakukan diantaranya dengan melakukan pengujian terhadap sensor ultrasonic dan pengujian kemampuan pada mobile robot serta hasil integrasi sistem yang didapat. Berikut bagan percobaan penelitian ini :

82 Pengimplementasian Ultrasonic Terhadap Mobile Robot Sebagai Penjejak (Object Follower)

Pengujian Roda Penggerak Dalam Berbelok

Sensor Ultrasonic

Jarak Optimum

Range Area

Dua Penguatan

Noise Yang Diterima

Satu Penguatan

Luas Daerah Perputaran

Satu Motor

Batas Sensor Receiver Antara Satu Dengan Yang Lain

Integrasi Sistem Respon Waktu Respon Robot Dengan Adanya Noise Tingkat Kesalahan Dalam Berbelok

Gambar 4.10 Bagan Percobaan Penelitian

Kecepatan

Dua Motor

83 4.6

Pengujian Sensor Ultrasonic Pada pengujian ini, dilakukan analisa untuk dapat mengetahui sejauh mana kemampuan yang dimiliki oleh sensor ultrasonic. Dengan melakukan perbandingan antara menggunakan dua penguatan dan satu penguatan pada receiver. Percobaan yang dilakukan diantaranya adalah jarak maksimum pada sensor, range area yang bisa ditangkap (referensi bab 2.2.1) dan pengujian noise yang bisa didapat terhadap lingkungan sekitar. Diharapkan dari pengujian ini dapat mendapatkan sensor ultrasonic yang optimum, yang digunakan untuk mobile robot.

4.7

Pengujian Sensor Ultrasonic Dengan Dua Penguatan Pada pengujian ini, sensor ultrasonic menggunakan dua penguatan untuk menerima sinyal dari transmitter. Dengan adanya dua kali penguatan, maka tegangan maksimum AC yang bisa dikuatkan menjadi 21x21 = 441 kali. Pada masing-masing penguatan menggunakan Rf yang bernilai ±15K (referensi bab 3.5.1). Berikut hasil data yang diperoleh dengan menggunakan tiga tegangan yang berbeda pada transmitter yaitu 5v, 9v dan 12v :

4.7.1 Pada 5 Volt Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.1. Berikut gambar grafik yang diperoleh dari sepuluh kali percobaan, dengan range area yang bisa didapat adalah dari 200-1600 :

84

Jarak (cm)

5v (Dua Penguatan) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

20° 30° 60° 90° 120° 150° 160°

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan Ke

Gambar 4.11 Grafik Pengukuran Jarak Dengan Dua Penguatan Pada 5 Volt

Jarak (cm)

Kurva 5v (Dua Penguatan) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1

2 20°

3 30°

60°

4 90°

5 120°

6 150°

7

160°

Gambar 4.12 Kurva Pengukuran Jarak Dengan Dua Penguatan Pada 5 Volt

85 Pada 5v dari data yang didapat menunjukkan bahwa pada 200 dan 1600 tidak memiliki perbedaan yang jauh sebesar 8cm, pada 300 dan 1500 hampir tidak ada perbedaan yang berarti, pada 600 dan 1200 perbedaan terjadi sebesar 4cm. Peningkatan yang berarti terjadi dari sudut 300 dan 1500 ke 600 dan 1200 dengan selisih ±8m. Membuktikan bahwa transmitter dan receiver yang berhadapan dari sudut 600 sampai 1200, menunjukkan semakin besar jarak yang diterima.


Jarak (cm)

9v (Dua Penguatan) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

20° 30° 60° 90° 120° 150° 160°

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan Ke


86

Jarak (cm)


2 20°

3 30°

60°

4 90°

5 120°

6 150°

7

160°


Pada 9v menunjukkan bahwa peningkatan yang terjadi adalah stabil dari sudut yang satu yang lainnya. Karena tidak adanya perbedaan peningkatan yang berarti. Disini membuktikan bahwa transmitter dan receiver yang berhadapan dari sudut 200 sampai 1600, menunjukkan bahwa area yang diterima antara satu sudut dengan yang lainnya tidak jauh berbeda sebesar 1-2m.


87

Jarak (cm)

12v (Dua Penguatan) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

20° 30° 60° 90° 120° 150° 160°

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan Ke


Jarak (cm)


2 20°

3 30°

60°

4 90°

5 120°

6 150°

7 160°


88 Pada 12v ini data yang didapat menunjukkan bahwa peningkatan yang terjadi adalah tidak teratur dari sudut 200 dan 1600 ke 900 . Karena dari sudut 200 ke 300 tidak menunjukkan peningkatan yang berarti dengan selisih 1m dan dari sudut 300 ke 600 terjadi peningkatan yang berarti dengan selisih 4m , tetapi dari sudut 1600 ke 1200 peningkatan yang terjadi adalah stabil dengan selisih 3-4m.

4.7.4 Hasil Pengujian Sensor Ultrasonic Dengan Dua Penguatan

Jarak (cm)

Grafik Pengukuran Dua Penguatan 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

12v 9v 5v

1 20°

2

3

4

5

6

7

30°

60°

90°

120°

150°

160°

Gambar 4.17 Grafik Pengukuran Dua Penguatan Dari hasil pengujian yang didapat menggunakan dua penguatan, diketahui dengan menggunakan tegangan 5v adalah yang paling lebih baik karena hampir membentuk menyerupai pola radiasi ultrasonic transducer (referensi bab 2.2.1). Sedangkan pada 9v dan 12v data yang didapat kurang begitu bagus.

89 4.8

Pengujian Sensor Ultrasonic Dengan Satu Penguatan Pada pengujian ini, sensor ultrasonic menggunakan satu penguatan untuk menerima sinyal dari transmitter. Dengan menggunakan satu kali penguatan, maka tegangan maksimum AC yang bisa dikuatkan yaitu sebesar 21 kali. Penguatan ini juga menggunakan Rf yang bernilai ±15 (referensi bab 3.5.1). Berikut hasil data yang diperoleh dengan menggunakan tiga tegangan yang berbeda pada transmitter yaitu 5v, 9v dan 12v :


5v (Satu Penguatan) 250 20°

200 Jarak (cm)

30° 60°

150

90° 100

120° 150°

50

160°

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan Ke

Gambar 4.18 Grafik Pengukuran Jarak Dengan Satu Penguatan Pada 5 Volt

90

Kurva 5v (Satu Penguatan) 250

Jarak (cm)

200 150 100 50 0 1

2 20°

3 30°

60°

4 90°

5 120°

6 150°

7

160°

Gambar 4.19 Kurva Pengukuran Jarak Dengan Satu Penguatan Pada 5 Volt Pada 5v menunjukkan bahwa peningkatan yang terjadi adalah stabil dari sudut yang satu yang lainnya. Karena tidak adanya perbedaan peningkatan yang berarti, peningkatan terjadi sebesar ±20cm. Peningkatan besar terjadi dari sudut 600 dan 1200 ke 900, dengan selisih 50cm. Membuktikan bahwa transmitter dan receiver yang berhadapan 900 mendapatkan jarak yang paling jauh daripada sudut 600 dan 1200. Dan pada 5v ini area keseluruhan yang bisa diterima adalah dari sudut 300 sampai sudut 1500, karena pada sudut 200 dan 1600 receiver sudah tidak bisa menerima sinyal dari pemancar.


91


200 Jarak (cm)

30° 60°

150

90° 100

120° 150°

50

160°

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan ke



Jarak (cm)

200 150 100 50 0 1

2 20°

3 30°

60°

4 90°

5 120°

6 150°

7

160°

Gambar 4.21 Kurva Pengukuran Jarak Dengan Satu Penguatan Pada 9 Volt

92 Pada 9v dari data yang didapat, dari sudut 200 dan 1600 ke sudut 600 dan 1200 tidak menunjukkan peningkatan yang berarti sebesar 20-30cm. Menunjukkan bahwa peningkatan yang terjadi adalah stabil. Dan dari sudut 600 dan 1200 ke sudut 900 perbedaannya tidak terlalu jauh sebesar 10cm. Membuktikan dengan menggunakan 9v area dari 200 sampai 1600 tidak terlalu besar perbedaan antara sudut yang satu dengan yang lainnya.



Jarak (cm)

200

30° 60°

150

90° 100

120° 150°

50

160°

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan Ke


93


Jarak (cm)

200 150 100 50 0 1

2 20°

3 30°

60°

4 90°

5 120°

6 150°

7

160°

Gambar 4.23 Kurva Pengukuran Jarak Dengan Satu Penguatan Pada 12 Volt Pada 12v terjadi peningkatan yang berarti dari sudut 300 dan 1500 ke sudut 600 dan 1500 sebesar 1m. Sedangkan dari sudut 200 dan 1600 ke sudut 1500 tidak terlalu jauh peningkatan yang terjadi sebesar 30cm. Membuktikan bahwa transmitter dan receiver yang berhadapan dari sudut 600 sampai 1200, menunjukkan semakin besar jarak yang diterima.

94 4.8.4 Hasil Pengujian Sensor Ultrasonic Dengan Satu Penguatan Grafik Pengukuran Satu Penguatan 250

Jarak (cm)

200 12v

150

9v 100

5v

50 0 1

2

20°

30°

3

4

5

6

7

60°

90°

120°

150°

160°

Gambar 4.24 Grafik Pengukuran Satu Penguatan Dari hasil pengujian yang didapat menggunakan satu penguatan, diketahui dengan menggunakan tegangan 12v adalah yang paling lebih baik karena hampir membentuk menyerupai pola radiasi ultrasonic transducer (referensi bab 2.2.1). Sedangkan pada 5v dan 9v data yang didapat kurang begitu bagus.

4.9

Pengujian Noise Yang Diterima Pada Receiver Pada pengujian ini, percobaan yang dilakukan untuk mengetahui seberapa peka / sensitif sensor ultrasonic receiver terhadap gangguan suara pada lingkungan sekitar. Karena sewaktu melakukan pengujian pada modul receiver ketika transmitter ditaruh didepan salah satu sensor receiver, sensor yang lain

95 mendapatkan aktif yang sama. Ini akan menyebabkan robot akan menjadi bingung terhadap arah orientasi yang akan dilakukan. Begitupula ketika transmitter sudah dinon-aktifkan dan modul receiver masih dalam keadaan nyala terkadang modul receiver menunjukkan tanda aktif. Dibuktikan dengan menyalanya indikator pada sensor ultrasonic receiver. Berdasarkan dari pengujian yang dilakukan bahwa sensor receiver sensitif terhadap suara yang dihasilkan oleh pegesekan besi misalnya meteran, gantungan kunci, bahkan terhadap hentakan kaki dan tepukan tangan. Untuk mengetahui seberapa besar sensitif atau kepekaan yang diterima oleh sensor receiver, maka dilakukan uji coba dengan bantuan osiloskop untuk dapat melihat grafik dari kepekaan tersebut. Pengujian ini dilakukan pada dua penguatan dan satu penguatan untuk mengetahui penguatan mana yang paling peka / sensitif terhadap gangguan suara pada lingkungan sekitar.

4.9.1 Dua Penguatan Di bawah ini merupakan gambar yang didapat pada dua penguatan. Terdapat dua gambar. Gambar 4.25(a) merupakan gambar sinyal yang bisa diterima oleh receiver. Pada gambar 4.25(b) merupakan gambar sinyal yang diterima oleh receiver dengan adanya noise. Pada bab 3.5.1 telah dijelaskan bahwa penguatan maksimum dari satu penguat op-amp adalah 21 kali, karena pada uji coba ini yang digunakan adalah dua penguatan. Maka tegangan AC yang dikuatkan akan menjadi 21x21 = 441 kali. Pengujian dilakukan dengan mengambil sinyal output dari penguatan op-amp ke dua yaitu di pin 6. Dengan gangguan suara yang digunakan berupa gantungan

96 kunci

yang

penuh

dengan

kunci dan

digoyang-goyangkan.

Sehingga

menghasilkan suara akibat pegesekan antara kunci-kunci tersebut, gantungan kunci tersebut diletakan sejauh ±20cm dari sensor receiver. Maka hasil gambar kepekaan yang didapat sebagai berikut :

Anoise

Asignal

(a) Tanpa Noise

(b) Dengan Noise

Gambar 4.25 Gambar Sinyal Yang Bisa Diterima Oleh Receiver Pada Dua Penguatan

Dari gambar dapat diketahui grafik sinyal hasil kepekaan yang didapat. Untuk itu dicari perhitungan perbandingan antara sinyal input dengan sinyal noise dengan menggunakan perhitungan SNR. SNR adalah perbandingan antara amplitudo sinyal yang diterima dengan amplitudo noise pada suatu point. Berikut rumus SNR :  Asignal  SNR (db) = 20 log 10    Anoise  Dimana : Asignal = Amplitudo Sinyal Anoise = Amplitudo Noise

(4.1)

97 Berikut perhitungannya :  Asignal  SNR (db) = 20 log 10    Anoise   0.92  = 20 log 10    0.24  = 20 log 10 (3.834)

(4.2)

= 76.68db Nilai diatas merupakan batas maksimum yang bisa diterima oleh receiver dengan ada gangguan / noise dari luar sebesar 76.68db.

4.9.2 Satu Penguatan Tidak jauh berbeda dengan proses percobaan yang dilakukan pada satu penguatan. Terdapat dua gambar. Gambar 4.26(a) merupakan gambar sinyal yang bisa diterima oleh receiver. Pada gambar 4.26(b) Merupakan gambar sinyal yang diterima oleh receiver dengan adanya noise. Dan untuk satu penguatan ini, penguatan maksimum yang dimiliki adalah 21 kali (referensi bab 3.5.1). Pengujian juga dengan gangguan suara yang digunakan berupa gantungan kunci yang penuh dengan kunci dan diletakan sejauh ±20cm dari sensor receiver. Dilakukan dengan mengambil sinyal output dari penguatan op-amp ke satu yaitu di pin 6. Maka gambar hasil kepekaan yang didapat sebagai berikut :

98

Anoise

Asignal

(a) Tanpa Noise

(b) Dengan Noise

Gambar 4.26 Gambar Sinyal Yang Bisa Diterima Oleh Receiver Pada Satu Penguatan

Berikut perhitungannya :  Asignal  SNR (db) = 20 log 10    Anoise   0.44  = 20 log 10    0.06  = 20 log 10 (7.334 )

(4.3)

= 146.68db Nilai diatas merupakan batas maksimum yang bisa diterima oleh receiver dengan ada gangguan / noise dari luar sebesar 146.68db.

4.10

Hasil Pengujian Sensor Ultrasonic Hasil pengujian yang didapat pada sensor ultrasonic, bahwa receiver ultrasonic dapat mencakup area dari 200 sampai 1600. Total derajat keseluruhan yang didapat adalah 1400. Kecuali pada 5v dengan satu penguatan, daerah yang bisa diterima hanya dari 300 sampai 1500, karena pada 200 dan 1600 daerah

99 tersebut tidak bisa mendapatkan sinyal dari pemancar. Total yang bisa didapat adalah 1200. Jarak maksimum yang bisa didapat tergantung pada penguatan dan tegangan pada transmitter. Jarak terjauh yang bisa didapat pada dua penguatan adalah 17,52m dengan sudut 900 dan tegangan 12v pada transmitter. Sedangkan pada satu penguatan, jarak terjauh yang bisa didapat adalah 2,34m dengan 900 dan tegangan 12v pada transmitter. Hasil percobaan yang didapat, diketahui bahwa pada 5v dengan dua penguatan dan pada 12v dengan satu penguatan memiliki hasil yang optimum karena memiliki jarak yang tidak terlalu jauh berbeda serta memiliki karakteristik yang sesuai dengan pola radiasi ultrasonic transducer. Sinyal yang diterima pada satu penguatan lebih baik dari pada dua penguatan, karena pada dua penguatan sinyal yang diterima terjadi perpotongan (clipping) sedangkan pada satu penguatan tidak terjadi perpotongan. Sinyal noise yang diterima pada dua penguatan lebih besar dan tidak beraturan. Pada satu penguatan sinyal noise yang diterima lebih kecil dan hampir tidak terlihat perbedaannya dengan sinyal yang diterima. Selain itu tegangan dari supply untuk sensor ultrasonic dapat mempengaruhi jarak yang diterima antara transmitter dan receiver. Toleransi frekuensi yang bisa diterima receiver adalah dari frekuensi 38KHz - 42KHz. Berdasarkan analisa yang ada, maka hasil optimum yang digunakan untuk sensor ultrasonic adalah 12v pada transmitter dengan satu penguatan pada receiver.

100 4.11

Pengujian Batas Receiver Antara Satu Dengan Yang Lain Pada pengujian ini bertujuan untuk mengetahui batas sensor antara satu dengan yang lainnya. Sehingga dapat diketahui kapan sensor mendapatkan logika yang sama dan mempermudah untuk pemrograman pada sensor. Pengujian menggunakan media berupa sebuah meja dengan diameter 120 cm dan keliling lingkaran sebesar 377 cm. Di tengah meja, modul receiver diletakkan sehingga dapat diketahui lebar dari jangkauan dari receiver ultrasonic tersebut. Berikut gambar batas sensor berdasarkan data yang didapat :

Gambar 4.27 Gambar Batas Area Receiver

101 Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa jangkauan sensor ada yang saling bertemu (daerah yang berwarna abu-abu), berarti didaerah tersebut ada dua sensor yang saling dapat menerima ultrasonic dari transmitter. Luas area yang seharusnya diterima pada sensor 1 dan 4 adalah sebesar 65cm untuk 700 dan pada sensor 2 dan 3 adalah sebesar 123,5cm untuk 1100 menjadi lebih kecil untuk menerima sinyal dari transmitter tanpa adanya sensor yang lain menerima. Berikut datanya :

Tabel 4.1 Luas Daerah Yang Diterima Sensor Receiver Sensor

Luas Daerah Yang Diterima

1

45cm

1&2

32cm

2

87,5cm

2&4

30cm

4

41cm

4&3

23,5cm

3

95cm

3&1

23cm

Dari tabel di atas dapat terlihat bahwa sensor 1 mempunyai luas daerah yang bisa diterima receiver adalah sebesar 45cm, begitupula dengan sensor 4 yang tidak jauh berbeda sebesar 41cm. Berarti luas pada sensor 1 dan 4 menjadi lebih kecil untuk benar-benar menerima sinyal dari transmitter. Dimana ±20cm daerah

102 tersebut dari 65cm (merupakan pertemuan area dengan receiver di sampingnya) sudah terkena dengan sensor yang lain. Pada sensor 2 dan 3 luas daerah yang seharusnya didapat sebesar 123,5cm juga berkurang sebesar 25-40cm. Membuktikan bahwa ultrasonic mempunyai sifat yang dapat dipantulkan, dibiaskan, berinteferensi dan didifraksikan serta mampu merambat melalui media zat gas, zat cair dan zat padat. Karena pantulan gelombang ultrasonic yang terkena benda pada meja sebagai media untuk pengujian ini dapat menghasilkan gema dan terkena sensor yang lain.

4.12

Pengujian Roda Penggerak Dalam Berbelok Telah dijelaskan pada bab 2.8.3, bahwa differential drive system merupakan suatu cara untuk menggerakkan robot yang terdiri dari 2 buah roda yang dikontrol oleh motor yang berbeda. Sehingga sistem kemudi yang independent pada masing-masing motor, memungkinkan robot untuk bergerak pada posisi yang cukup sulit. Dengan begitu ada dua cara dalam menggerakkan robot dalam berbelok, yaitu : Ø Satu Motor = maksudnya satu motor bergerak maju dan satu motor lagi diam sebagai sumbu porosnya. Ø Dua Motor = maksudnya kedua motor sama-sama bergerak, yang satu bergerak maju dan yang lainnya bergerak mundur.

103 4.12.1 Pengujian Dengan Menggunakan Satu Motor

Gambar 4.28 Ilustrasi Pergerakan Dengan Satu Motor Seperti yang diilustrasikan pada gambar 4.28 di atas pemakaian satu motor untuk berbelok ke kanan maka poros putar mobile robot akan bertumpu pada roda di sebelah kanan yang motornya tidak bergerak. Dan yang bergerak maju hanya motor yang sebelah kiri. Dapat dilihat pada gambar 4.28, pada bagian A ketika robot mulai bergerak ke arah B dan C sebesar 900. Roda yang disebelah kanan tetap tidak berubah, yang tetap melakukan pergerakkan hanya motor sebelah kiri saja. Kelemahan dengan menggunakan satu motor ini adalah pergerakan dalam berbelok membutuhkan space yang lebih besar yaitu dua kali dari diameter mobile robot. Pada sistem ini mobile robot memiliki lebar 30cm (referensi bab 3.8), maka space yang diperlukan untuk berbelok adalah sebesar 60cm. Selain itu dengan satu motor, pergerakan mobile robot menjadi lebih lambat karena hanya satu motor yang bergerak dan motor yang satu lagi bertumpu sebagai poros

104 berputar. Ini bisa dibuktikan dari data yang didapat (Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.7) :

Kecepatan Satu Motor 2.5

Waktu (detik)

2 1.5 1 0.5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

13

14 15

Percobaan Ke

Gambar 4.29 Grafik Kurva Kecepatan Satu Motor Untuk berbelok sebesar 900 dengan menggunakan satu motor, robot membutuhkan waktu rata-rata sebesar 1.99 detik.

105 4.12.2 Pengujian Dengan Menggunakan Dua Motor

Gambar 4.30 Ilustrasi Pergerakan Dengan Dua Motor Seperti yang diilustrasikan pada gambar 4.30 di atas pemakaian dua motor untuk berbelok ke kanan. Ketika robot berpindah dari A ke B dan C, roda yang sebelah kiri bergerak maju dan roda yang di sebelah kanan bergerak mundur. Dengan memakai dua motor ini, pergerakan dalam berbelok hanya membutuhkan space yang sama dengan diameter mobile robot itu sendiri yaitu sebesar 30cm. Ini dibuktikan dengan percobaan pengujian, percobaan dilakukan dengan robot dibuat berputar terus menerus ditempat yang diletakkan pada kotak sebesar 35x35cm, diberikan toleransi sebesar 5cm. Hasil yang didapat bahwa mobile robot tidak keluar dari garis kotak. Dari pengamatan mobile robot mengalami pergeseran sebesar ±3cm, itupun setelah mobile robot beberapa kali berputar. Disebabkan karena pada masing-masing motor DC memiliki karakteristik kecepatan yang berbeda walaupun nilai PWM yang digunakan

106 sudah optimum, tetapi belum mencapai nilai yang ideal untuk masing-masing motor. Berikut ilustrasi pengambilan data :

Gambar 4.31 Ilustrasi Robot Berputar Ditempat Selain itu dengan dua motor, pergerakan mobile robot menjadi lebih cepat karena kedua-duanya sama bergerak. Sehingga tidak ada tumpuan pada poros sebelah kanan atau di sebelah kiri. Ini bisa dibuktikan dari data yang didapat (Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.8) : Kecepatan Dua Motor 2.5

Waktu (detik)

2 1.5 1 0.5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

Percobaan Ke

Gambar 4.32 Grafik Kurva Kecepatan Dua Motor

13

14 15

107 Untuk berbelok sebesar 900 dengan menggunakan satu motor, robot membutuhkan waktu rata-rata sebesar 1.188 detik.

4.12.3 Hasil Pengujian Roda Penggerak Dalam Berbelok Pada satu motor, poros putar mobile robot bertumpu pada salah satu roda sehingga memerlukan ruang putar yang lebih yaitu dua kali dari diameter mobile robot. Dan waktu yang diperlukan dalam berbelok juga lebih lama sebesar 1.99 detik. Pada dua motor, ruang yang diperlukan dalam melakukan perputaran hampir sama dengan diameter mobile robot itu sendiri karena poros putarnya bertumpu pada badan mobile robot itu sendiri. Dan waktu yang diperlukan dalam berbelok juga lebih cepat sebesar 1.188 detik. Berdasarkan analisa diatas membuktikan bahwa menggunakan dua motor, pergerakan lebih cepat dan lebih baik daripada satu motor. Selain itu dengan menggunakan dua motor dalam melakukan pergerakan berbelok, perputaran jauh lebih cepat dan efisien dibanding dengan hanya menggunakan satu motor.

4.13

Integrasi Sistem Setelah masing-masing pengujian dari sensor ultrasonic dan pengujian roda penggerak dalam berbelok diketahui hasil optimum yang didapat. Yaitu sensor ultrasonic dengan satu penguatan pada 12v dan mobile robot yang berbelok menggunakan dua motor. Selanjutnya dilakukan integrasi sistem, modul receiver akan diletakkan pada mobile robot sebagai indera pendengaran yang dapat mengetahui darimana arah pemanggil.

108 4.14

Pengujian ResponWaktu Pengujian ini bertujuan untuk mencari respon waktu yang didapat dari robot yang telah diberi sensor ultrasonic receiver sebagai indera pendengar terhadap sensor ultrasonic transmitter sebagai pemancar. Dengan begitu dapat diketahui waktu yang diperlukan dalam merespon perubahan pergerakan sensor transmitter. Percobaan yang dilakukan dengan mengambil pergerakan belok sebesar 900, 1800 dan track lurus sejauh 1m serta robot menempuh sejauh 1,8m. Ada dua cara untuk berbelok sebesar 900 yaitu berbelok ke arah kanan dan kiri, begitu pula untuk 1800 yaitu berputar lewat kanan dan kiri. Berikut data yang didapat : (nomor sensor referensi bab 4.10)

4.14.1 Respon Waktu Untuk 900 Seperti yang telah dijelaskan, bahwa respon waktu untuk 900 dapat dilakukan dua percobaan yaitu dari arah kanan dan kiri. Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.9. Berikut gambar kurva pengukuran :

109

Pergerakkan Dari Sensor 2 Ke 1 Dengan 2 Motor

Respon Waktu ( detik )

8 7 6 5 4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Percobaan ke -

Gambar 4.33 Kurva Pengukuran Dari Sensor 2 Ke 1 Dengan Dua Motor

Pergerakkan Dari Sensor 3 Ke 1 Dengan 2 Motor

Respon Waktu ( Detik )

8 7 6 5 4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Percobaan ke -

Gambar 4.34 Kurva Pengukuran Dari Sensor 3 Ke 1 Dengan Dua Motor

110 Respon waktu yang dimiliki dari sensor 2 ke 1 dan dari sensor 3 ke 1 tidak berbeda jauh selisihnya hanya sebesar 0.004 detik, dimana dari sensor 2 ke 1 sedikit lebih cepat. Pada percobaan didapat waktu yang paling lama yaitu sebesar 0.92 detik dan yang paling cepat yaitu sebesar 0.50 detik. Jadi pada percobaan untuk 900 memiliki respon waktu rata-rata sekitar dibawah 1 detik, tepatnya 0.7025 detik. Karena sebelum robot berbelok tepat di titik 900, robot sudah maju di titik 770.

4.14.2 Respon Waktu Untuk 1800 Seperti yang telah dijelaskan juga, bahwa respon waktu untuk 1800 dapat dilakukan dua percobaan yaitu berputar dari arah kanan dan kiri. Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.10. Berikut gambar kurva pengukuran :

111

Pergerakkan Dari Sensor 4 -> 2 -> 1 Dengan 2 Motor


8 7 6 5 4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Percobaan ke -

Gambar 4.35 Kurva Pengukuran Dari Sensor 4 Ke 2 Ke 1 Dengan Dua Motor

Pergerakkan Dari Sensor 4 -> 3 ->1 Dengan 2 Motor


8 7 6 5 4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Percobaan ke -

Gambar 4.36 Kurva Pengukuran Dari Sensor 4 Ke 3 Ke 1 Dengan Dua Motor

112 Respon waktu yang dimiliki dari sensor 4 ke 2 ke 1 dan dari sensor 4 ke 3 ke 1 tidak berbeda jauh selisihnya hanya sebesar 0.002 detik, dimana dari sensor 4 ke 2 ke 1 sedikit lebih cepat. Pada percobaan didapat waktu yang paling lama yaitu sebesar 1.75 detik dan yang paling cepat yaitu sebesar 1.27 detik. Jadi pada percobaan satu motor untuk 1800 memiliki respon waktu rata-rata sekitar 1 detikan, tepatnya 1.5375 detik.

4.14.3 Respon Waktu Untuk Track Lurus 1m Pada percobaan ini, untuk mengetahui seberapa cepat robot dalam maju ke depan sejauh 1m sehingga bisa diketahui kecepatan rata-rata robot tersebut. Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.11. Berikut gambar kurva pengukuran : Pergerakan Track Lurus 1m

Respon Waktu (detik)

8 7 6 5 4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Percobaan Ke-

Gambar 4.37 Kurva Pengukuran Untuk Track Lurus 1m

113 Pada percobaan yang dilakukan dapat diketahui bahwa waktu rata-rata yang diperlukan untuk maju lurus sejauh 1m adalah 3.786 detik. Dan waktu yang paling lama didapat yaitu sebesar 4 detik sedangkan yang paling cepat yaitu sebesar 3.56 detik. Dari waktu rata-rata yang didapat, dapat diketahui kecepatan rata-rata pada robot itu adalah sebagai berikut : V =

S 1m = = 0.26m / s t 3.786 s

(4.4)

4.14.4 Respon Waktu Robot Menempuh Sejauh 1,8m Pada percobaan ini, untuk mengetahui seberapa cepat robot dalam menempuh sejauh 1.8m dimana robot berjalan sejauh 1,2m untuk maju ke depan lalu berbelok ke kiri dan maju sejauh 0,6m. Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.12. Berikut gambar ilustrasi pergerakan dan gambar kurva pengukuran :

Gambar 4.38 Ilustrasi Pergerakkan Robot Menempuh Sejauh 1,8m

114

Pergerakkan Waktu Robot Menempuh 1,8m

Respon Waktu (detik)

8 7 6 5 4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Percobaan Ke-

Gambar 4.39 Kurva Pengukuran Untuk Menempuh Sejauh 1,8m Pada percobaan yang dilakukan dapat diketahui bahwa waktu rata-rata yang diperlukan untuk menempuh sejauh 1,8m adalah 7.297 detik. Dengan waktu yang paling lama didapat yaitu sebesar 7.85 detik sedangkan yang paling cepat yaitu sebesar 6.89 detik. Dari waktu rata-rata yang didapat, dapat diketahui kecepatan rata-rata pada robot itu adalah sebagai berikut : V =

S 1.8m = = 0.24m / s t 7.297 s

(4.5)

4.14.5 Hasil Pengujian Respon Waktu Dari hasil pengujian dapat diketahui bahwa respon waktu yang diperlukan adalah sebagai berikut : - Untuk berbelok sebesar 900 memerlukan waktu sebesar 0.7025 detik.

115 - Untuk berbelok sebesar 1800 memerlukan waktu sebesar 1.5375 detik. - Untuk track lurus sepanjang 1m memerlukan waktu sebesar 3.786 detik. - Untuk menempuh sejauh 1.8m memerlukan waktu sebesar 7.297 detik. Dengan kecepatan rata-rata robot adalah

0.26 + 0.24 0.50 = = 0.25m / s . 2 2

Selain itu tegangan supply untuk mobile robot dapat mempengaruhi kecepatan dan respon waktu mobile robot itu sendiri. Pada percobaan untuk berbelok sebesar 900 : - Tidak menggunakan sensor = 1.188 detik (referensi bab 4.12.2), tepat di 900. - Dengan menggunakan sensor = 0.7025 detik (referensi bab 4.14.1), dikarenakan robot sudah maju ke depan tepat di titik 770. Dapat dilihat pada pengujian tingkat kesalahan dalam berbelok (refrensi bab 4.16).

4.15

Pengujian Respon Robot Dengan Adanya Noise Tujuan pengujian ini untuk mengetahui respon robot ketika adanya noise yang mengganggu sekitarnya. Percobaan dilakukan dengan meletakkan transmitter di depan robot. Robot yang aktif akan merespon untuk maju, saat itu juga suara bunyi noise dihasilkan dari gantungan kunci yang digoyanggoyangkan di sebelah kanan robot. Dapat dilihat dari ilustrasi percobaan dibawah ini :

116

Gambar 4.40 Ilustrasi Respon Robot Dengan Adanya Noise Hasil yang didapat, apabila noise diletakkan ±10cm robot akan mendeteksi adanya dua sensor yang aktif sehingga mengakibatkan robot akan berbelok ke kanan (berdasarkan logika pemrograman yang dibuat apabila sensor depan dan kanan aktif maka robot akan berbelok ke kanan). Tetapi apabila noise diletakkan lebih dari 20cm robot akan tetap maju ke depan karena noise dapat diabaikan oleh sensor ultrasonic receiver selain itu penguatan yang digunakan yaitu satu penguatan juga tidak terlalu sensitif.

4.16

Pengujian Tingkat Kesalahan Dalam Berbelok Percobaan berikut ini, dilakukan pengujian tingkat kesalahan dalam berbelok untuk mengetahui di titik derajat berapakah robot sudah maju terlebih dahulu sebelum mencapai 900. Karena setelah melihat beberapa kali pergerakan mobile robot dalam berbelok lalu maju ke depan, robot tidak benar-benar tepat berjalan atau berhenti di belakang robot yang membawa transmitter secara tegak lurus. Pengujian yang dilakukan ada dua percobaan dari sudut 900 dan 1800. Berikut percobaan yang dilakukan :

117 4.16.1 Pada Sudut 900 Dimulai dengan meletakkan transmitter berada 900 di samping mobile robot, bisa itu di depan sensor 2 atau 3. Ketika sistem dijalankan, secara otomatis robot yang mendeteksi adanya sensor yang berada di sebelah kanan. Akan berbelok ke arah 1 atau ke arah pusat depan dari robot. Robot yang sudah berbelok, mendeteksi bahwa sensor 1 / depan sudah aktif. Sebelum robot melakukan pergerakan maju ke depan. Pada saat itu juga, sistem dinon-aktifkan. Dengan demikian dapat diketahui robot berhenti di sudut berapa. Berikut gambar ilustrasi pergerakan berbelok sebesar 900 :

Gambar 4.41 Ilustrasi Pergerakan Berbelok 900

118 Dari pengujian yang dilakukan diketahui bahwa robot sebelum berbelok sebesar 900, robot sudah melakukan pergerakan yang maju. Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.12. Berikut gambar grafik percobaan yang diperoleh dari sepuluh kali percobaan : Grafik Kurva Sudut 90 Derajat 180

Sudut (derajat)

160 140 120 100 80 60 40 20 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan Ke -

Gambar 4.42 Grafik Kurva Sudut 900 Seharusnya secara ideal mobile robot harus dapat berputar tepat 900 menghadap tegak lurus dengan transmitter, sesaat sebelum maju menuju ke arah transmitter. Tetapi dalam percobaan yang telah dilakukan, mobile robot hanya dapat berputar 770 menuju transmitter.

Sehingga ada selisih 130 sebelum

mencapai posisi tegak lurus dengan arah transmitter. Hal ini terjadi secara konsisten, pada sembilan kali dalam sepuluh kali percobaan. Sedangkan pada data ke 7, yang berbeda dengan yang lain yaitu sebesar 860.

119 4.16.2 Pada Sudut 1800 Tidak jauh berbeda dengan pengujian pada 1800, transmitter diletakkan pada 1800 di belakang mobile robot atau berada di depan sensor 4. Ketika sistem dijalankan dan secara otomatis robot yang mendeteksi adanya sensor yang berada di belakang. Robot akan berbelok berputar arah ke arah 1 atau ke arah pusat depan dari robot. Robot yang sudah berputar mendeteksi bahwa sensor 1 / depan sudah aktif. Sebelum robot melakukan pergerakan maju ke depan. Pada saat itu juga, sistem sudah dinon-aktifkan. Dengan demikian dapat diketahui robot berhenti di sudut berapa. Berikut gambar ilustrasi pergerakan berbelok sebesar 1800 :

120

Gambar 4.43 Ilustrasi Pergerakan Berbelok 1800 Dari pengujian yang dilakukan juga diketahui bahwa robot sebelum berbelok sebesar 1800, robot sudah melakukan pergerakan yang maju. Hasil data percobaan dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel L.13. Berikut gambar grafik kurva yang diperoleh dari sepuluh kali percobaan :

121

Grafik Kurva Sudut 180 Derajat 180

Sudut (derajat)

160 140 120 100 80 60 40 20 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Percobaan Ke -

Gambar 4.44 Grafik Kurva Sudut 1800 Pada percobaan ini, hasil yang didapat tidak jauh berbeda dengan percobaan pada 900. Sesaat ketika akan bergerak maju, mobile robot berada di posisi 130 sebelum tegak lurus dengan transmitter. Artinya hanya dapat berputar 1670 dari 1800 pada posisi transmitter. Percobaan yang telah dilakukan, menghasilkan data yang konsisten sama pada sepuluh kali percobaan.

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. Pada Bab IV ini menjelaskan tentang spesifikasi sistem, rancang bangun

Recommend Documents