BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI


2.1 DOF (Degree of Freedom) / Derajat kebebasan

Derajat kebebasan adalah istilah yang biasa dipakai dalam dunia robotika

disini khususnya pada lengan robot. Derajat kebebasan merupakan sambungan

pada lengan, dapat dibengkokkan dan diputar. Jumlah derajat kebebasan dapat diketahui dari banyaknya aktuator yang digunakan pada lengan robot. Derajat kebebasan digunakan untuk mengetahui bagaimana lengan robot nanti akan bergerak dan jumlah motor yang digunakan dari robot yang dibuat. Pada tugas

akhir ini digunakan 4 derajat kebebasan. Pada Gambar 2.1 berikut ditampilkan

persamaan derajat kebebasan pada lengan robot dan lengan manusia.

Gambar 2.1 Persamaan Derajat Kebebasan Pada Lengan Robot Dan Lengan Manusia

2.2

Mikrokontroler ATmega8535 Mikrokontroler adalah piranti elektronik berupa IC (Integrated Circuit)

yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer. AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan perkembangan terakhir yang dikeluarkan oleh Atmel. Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer), dimana RISC adalah suatu jenis arsitektur prosessor yang melakukan hampir semua instruksi dalam satu pulsa (clock) sehingga waktu untuk mengeksekusi satu instruksi program sangat cepat dan tergantung frekuensi clock yang diberikan.

Lengan Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna

5


Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi empat kelas seperti yang

ditampilkan pada Gambar 2.2, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx,

keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing – masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Dari keempat

kelas diatas, ATmega adalah mikroontroller yang penulis pakai. Ditampilkan juga konfigurasi pin Atmega8535 pada Gambar 2.3 dan Tabel 2.1.

Gambar 2.2 Empat kelas AVR

Berikut adalah fitur utama pada mikrokontroller ATMEGA8535 : a) Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. b) ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. c) Dua buah Timer/Counter 8 bit dan satu buah Timer/Counter 16 bit. d) CPU yang terdiri atas 32 buah register. e) Watchdog Timer dengan osilator internal. f) SRAM sebanyak 512 byte. g) Memori Flash sebesar 8k byte dengan kemampuan Read-While-Write. h) Unit interupsi internal dan eksternal. i) Port antarmuka SPI. j) EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. k) Antarmuka komparator analog. l) Port USART untuk komunikasi serial.


6


Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega 8535 Sumber : Datasheet Atmega8535

Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATmega secara fungsional Nama Pin

Fungsi

VCC

Catu daya

GND

Ground

Port A

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal. Juga berfungsi sebagai

(PA7 s/d PA0)

masukan analog ke ADC (ADC0 s/d ADC7)

Port B

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

(PB7 s/d PB0)

Fungsi khusus masing-masing pin yaitu: Port Pin

Fungsi Lainnya

PB0

T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

PB1

T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB2

AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

PB3

AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PB4

SS (

PB5

MOSI (

Bus Master Output/Slave Input)

PB6

MISO (

Bus Master Input/Slave Output)

PB7

SCK (

Slave Select Input)

Bus Serial Clock)

Port C


(PC7 s/d PC0)

Dua pin PC6 dan PC7 berfungsi sebagai oscillator luar untuk Timer/Counter2.


7


Port D


s/d PD0) (PD7

Port Pin

Fungsi Lainnya

PD0

RXD (UART Input Line)

PD1

TXD (UART Output Line)

PD2

INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD3

INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD4

OC1B ( Timer/Counter1 Output CompareB Match

Output ) PD5

Output )

OC1A ( Timer/Counter1 Output CompareA Match

RESET

PD6

ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD7

OC2(Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin ini diberi logikaa rendah melibihi periode minimum yang dibutuhkan.

XTAL1

Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan ke rangkaian clock internal.

XTAL2

Keluaran dari inverting oscillator amplifier.

AVCC

Catu daya untuk Port A dan ADC.

AREF

Referensi masukan analog untuk ADC.

AGND

Ground analog

ADC (Analog to Digital

Converter) pada ATmega8535 mempunyai

resolusi 10 bit. Didalam ATmega8535 terdapat 8 jalur masukan untuk ADC yang dapat diaktifkan semuanya. ADC tersebut dapat dikonfigurasi secara single ended input atau differential input. Selain itu, ADC ATMEGA 8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang sangat dleksibel, sehingga mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. Fitur yang dimiliki ADC Internal ATmega8535 : a) Resolusi 10 bit b) Waktu konversi 65 – 260 us c) 8 kanal input termultiplek (single ended) d) 7 kanal input (differential) e) 2 kanal input dengan penguatan 10x dan 200x (differential) f) V input : 0 – Vcc g) V reff internal 2,56V (alternative)


8


Pada ADC modus single ended input nilai desimal hasil dari konversi analog

ke digital ditampilkan pada rumus (1) berikut ini :

=

Vref

= Tegangan referensi (5V)

Vin

= Tegangan masukan

.

..................(1)

ADC = Nilai desimal hasil konversi ADC

2.3

Sensor Warna Menggunakan Photodioda dan Led

Adanya perbedaan intensitas cahaya dari setiap warna yang dipancarkan,

kemampuan LED untuk memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda dan

photodioda untuk menerima cahaya serta mengubahnya menjadi besaran listrik sehingga memungkinkan dua komponen semikonduktor ini untuk digunakan sebagai sensor warna. Sistem sensor yang digunakan adalah sensor warna dengan menggunakan Photodioda dan 3 buah LED (merah, hijau dan biru). Rangkaian awal pembuatan sensor warna seperti yang ditampilkan pada Gambar 2.4. Sensor terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pemancar cahaya dan penerima cahaya. Rangkaian pemancar terdiri dari resistor sebagai pembatas arus serta 3 buah LED 3 warna (merah, hijau dan biru) sebagai piranti yang memancarkan cahaya. Sedangkan rangkaian penerima terdiri dari resistor sebagai pull-up tegangan dan photodioda sebagai piranti yang akan menerima pantulan cahaya LED ke obyek.

Gambar 2.4 Rangkaian ide awal pembuatan sensor warna Sumber: Color Sensor with arduino (http://blog.dr-ivan.com/2010/08/11/color-sensor-witharduino/), 2010


9


LED akan memancarkan cahaya ke obyek dan photodioda akan menerima

cahaya yang dipantulkan oleh obyek tersebut. Intensitas cahaya yang diterima

oleh photodioda akan mempengaruhi nilai resistansinya. Obyek berupa warna merah, hijau dan biru akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang berbeda sehingga nilai resistansinya akan berbeda menjadikan timbul perbedaan nilai

tegangan output dari photodioda saat menerima cahaya pantulan dari warna merah, hijau atau biru. Kemudian akan dideteksi nilai adc yang berbeda oleh mikrokontroler. Untuk mendapatkan hasil yang baik maka pemasangan sensor warna harus

tertutup dan dipasang tegak lurus terhadap obyek seperti pada Gambar 2.5 dan

Gambar 2.6 berikut.

Gambar 2.5 Posisi Sensor terhadap objek

Gambar 2.6 Pemasangan Sensor dibuat tertutup


10


2.3.1 PhotoDioda

Photodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, jika photodioda terkena cahaya maka photodioda bekerja seperti

dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus

listrik tidak dapat mengalir. Berikut ditampilkan gambar photodioda pada

Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Photodioda

Photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Photodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan p-n yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang dapat dideteksi oleh photodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra violet sampai dengan sinar-X. Karena photodioda terbuat dari semikonduktor p-n junction maka cahaya yang diserap oleh photodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang diserap oleh photodioda. Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon (Si) atau galium arsenida (GaAs), dan yang lain meliputi


11


InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik

panjang gelombang mencakup: 2500 Å - 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs, dimana 1 ångström (Å) = 10–10 meter (m) = 0.1

nanometer (nm). Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan

menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. cara tersebut didalam sebuah photodioda digunakan untuk mengumpulkan photon, menyebabkan

pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagianbagian elektroda. Photo dioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photodioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Aplikasi lain dioda peka cahaya mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan dibidang medis. Alat yang mirip dengan dioda peka adalah transistor foto (phototransistor). Transistorfoto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Berikut photodioda dan phototransistor pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Photodioda dengan phototransistor


12


Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika

dibandingkan dengan photodioda. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base

dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari phototransistor secara umum akan lebih lambat daripada photodioda.

Sifat dari Photodioda adalah :

a) Jika terkena cahaya maka resistansi nya berkurang

b) Jika tidak terkena cahaya maka resistansi nya meningkat.

Berdasarkan teori mengenai dioda, pada saat dioda dipasang reverse,

maka arus tidak akan mengalir karena hambatan yg sangat besar sekali. Jadi bisa dikatakan ini dioda sebagai kondisi Open Circuit jika dianalogikan seperti sakelar. namun pada photodioda, hambatan yang besar tadi bisa menjadi kecil karena pengaruh cahaya yang masuk. Hal seperti ini bisa menyebabkan arus mengalir sehingga kondisi seperti ini bisa dikatakan sebagai Close Circuit jika dianalogikan seperti sakelar. Maka dari itu photodioda dipasang reverse. 2.3.2 LED (Light Emitting Diode)

Gambar 2.9 5mm LED merah, biru dan hijau

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode (ditampilkan pada Gambar 2.9) adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor jenis dioda yang mampu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus.


13


Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

LED memiliki bentuk fisik seperti Gambar 2.7 berikut.

Gambar 2.10 Bagian-bagian dan bentuk dari LED

LED memiliki dua kaki yang terbuat dari sejenis kawat. Kawat yang panjang adalah anoda, sedangkan kawat yang pendek adalah katoda. Coba perhatikan bagian dalam LED, akan terlihat berbeda antara kiri dan kanannya. Yang ukurannya lebih besar adalah katoda, atau yang mempunyai panjang sisi atas yang lebih besar adalah katoda. Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik lainnya pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron. Katoda merupakan kebalikan dari anoda. Katoda adalah elektroda dalam sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya. Berikut ditampilkan cara kerja LED pada Gambar 2.11.


14


Gambar 2.11 Cara Kerja LED Sumber: How Light Emitting Diodes Work, (http://www.howstuffworks.com/led.htm), 2011

Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda ke katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. Led memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10mA-20mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V Lengan Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna

15


menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih

dari 20mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai penghambat arus. Arah arus

konvensional hanya dapat

mengalir dari anoda ke katoda. Untuk

pemasangan LED pada board mikrokontroller Anoda dihubungkan ke

sumber tegangan dan katoda dihubungkan ke ground. Di dalam LED terdapat sejumlah zat kimia yang akan mengeluarkan cahaya jika elektronelektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini (doping), kita dapat mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, seperti infra red, hijau/biru/merah, dan ultraviolet. Berikut ditampilkan proses LED

mengeluarkan cahaya pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Proses LED mengeluarkan cahaya Sumber: How Light Emitting Diodes Work, (http://www.howstuffworks.com/led.htm), 2011


16


LED konvensional terbuat dari berbagai bahan semikonduktor

anorganik, Tabel 2.2 berikut menunjukkan warna yang tersedia dengan

kisaran panjang gelombang, drop tegangan dan bahan:

Tabel 2.2 Berbagai macam warna LED, panjang gelombang, Tegangan jatuh dan bahan

Sumber: Light-Emitting Diode, (http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode), 2012


17


2.4

Motor Servo

Servo adalah perangkat sejenis motor yang dapat diputar dalam besaran

sudut tertentu yang diinginkan. Servo terdiri dari empat komponen dasar, yaitu: motor, gear, feedback device (berupa potensiometer) dan rangkaian pengontrol. Motor akan memutar poros servo –melalui beberapa gear– dan potensiometer

secara bersamaan. Potensiometer mengirim sinyal kepada rangkaian pengontrol. Apabila rangkaian pengontrol mendeteksi posisi yang benar, maka rangkaian pengontrol akan menghentikan motor. Servo biasa digunakan untuk steering/kemudi pada pesawat atau mobil RC,

untuk lengan robot, untuk pengarah sensor dan untuk keperluan lain yang

membutuhkan gerakan. Servo dapat digerakkan dengan mengirimkan pulsa tegangan 5V DC yang diulang setiap 20 milidetik. Panjang pulsa menentukan posisi putaran. Servo dirancang untuk menerima pulsa tegangan dengan variasi 0.75 milidetik sampai dengan 2.25 milidetik. Pada umumnya servo yang ada di pasaran sekarang ini mempunyai jangkauan gerakan 0 s.d 180 derajat. Ini berarti pulsa 0.75 milidetik untuk 0 derajat. Pulsa 2.25 milidetik untuk 180 derajat dan pulsa 1.5 milidetik untuk 90 derajat. Berikut ditampilkan bentuk motor servo pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Motor Servo

2.4.1 Konfigurasi Pin Motor Servo Motor servo hanya memiliki 3 kabel yang mana masing-masing fungsinya terdiri dari positive, ground dan control/signal. Motor servo mampu bergerak searah jarum jam ataupun berlawanan arah jarum jam


18


tanpa membalik PIN konektor pada motor servo, hal ini disebabkan bahwa

pada motor servo telah terdapat driver untuk membalik polaritas motor DC yang ada pada motor servo.Konfigurasi pin pada motor servo adalah seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 2.14 berikut ini. Gambar 2.14 konfigurasi Pin Motor Servo

Keterangan : a) Vss/Positive (+) Pada kabel konektor ini diberikan tegangan positive sesuai kebutuhan dan spesifikasi pada motor servo yang digunakan. b) Ground (-) Pada kabel konektor ini dihubungkan ke ground (-). c) Control (Signal) Pada pin ini dikirimkan sinyal pulsa sesuai spesifikasi yang dibutuhkan pada motor servo untuk menggerakkan motor servo mengikuti arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. 2.5

Motor DC Motor DC merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah

energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Berikut ditampilkan motor dc pada Gambar 2.15.


19


Gambar 2.15 Motor DC

2.5.1 Komponen Utama Motor DC

Gambar 2.16 Bagian dalam motor DC

Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Pada Gambar 2.16 ditampilkan gambar bagian dalam dari motor dc. Sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama, yaitu: 1) Kutub medan. Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih


20


elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari

luar sebagai penyedia struktur medan. 2) Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi

elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as

penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub,

sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini

terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan

dinamo.

3) Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.

Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

2.5.2 Mekanisme Kerja Motor DC

Gambar 2.17 Mekanisme kerja motor DC

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama seperti ditampilkan pada Gambar 2.17, yaitu: 1) Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya 2) Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. Lengan Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna

21


3) Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar

kumparan. 4) Motor-motor

memiliki

beberapa

loop

pada

dinamonya

untuk

memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya

dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

2.6

Relay

Gambar 2.18 Beberapa contoh Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Bentuk relay seperti ditampilkan pada Gambar 2.18. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut :

a) Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. b) Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang Lengan Robot Penyortir Benda Berdasarkan Warna

22


terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan

untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi

dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya. Kontak-kontak atau kutub-kutub dari relay umumnya memiliki tiga dasar

pemakaian yaitu :

a) Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan menutup dan disebut sebagai kontak Normally Open (NO). b) Bila kumparan dialiri arus listrik maka kontaknya akan membuka dan

disebut dengan kontak Normally Close (NC).

c) Tukar-sambung (Change Over/CO), jenis relay ini mempunyai kontak

tengah yang normalnya tertutup tetapi akan membuat kontak dengan yang

lain bila relay dialiri listrik.

Gambar 2.19 Konstruksi Relay

Berikut ini adalah Gambar 2.19 dan Gambar 2.20 bagian kaki dari relay DC 5 kaki.

Gambar 2.20 Konfigurasi pin Relay


23


2.7

LCD (Liquid Crystal Display)

Gambar 2.21 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi untuk menampilkan data yang telah diolah sebelumnya. elemen penampil data. LCD dibagi menjadi dua jenis, yaitu LCD karakter dan LCD grafik. Pada proyek akhir ini digunakan LCD karakter 16x2. LCD karakter adalah LCD yang dapat menampilkan karakter ASCII dengan format dot matrix. Untuk dapat mengirimkan sebuah karakter ke LCD, dapat dilakukan dengan dua cara pengiriman, yaitu pengiriman data 4 bit dan pengiriman data 8 bit. Pada umumnya LCD ini memiliki 16 pin yang terdiri dari delapan pin jalur data (D0-D7), tiga pin jalur kontrol (RS, E, dan RW), pin sumber tegangan dan ground, sebuah pin driver LCD dan dua pin backlight. Gambar 2.21 bentuk dari LCD dan Tabel 2.3 berikut menunjukkan konfigurasi dari pin-pin LCD tersebut.


24


Tabel 2.3 konfigurasi dari pin-pin LCD

2.8

Pull-Up Resistor Jika sebuah mikrokontroler (MCU) dengan satu pin di konfigurasi sebagai

input dan tidak menghubungkan apa pun untuk pin input, itu dianggap mengambang atau tidak jelas apakah dalam keadaan High atau Low. Ini berarti MCU mungkin mengalami kesulitan membaca keadaan atau tegangan pada pin input. Maka dari itu sebuah resistor pull-up atau pull-down dibutuhkan agar MCU dapat membaca pin input tersebut apakah dalam keadaan High atau Low, ketika menggunakan arus rendah.


25


Pull-up umum digunakan pada jalur input logika, I2C, jalur reset dan lain

lain. Pada laporan ini aplikasi dari resistor pull-up digunakan untuk tombol pin

input. Gambar 2.22 dan Gambar 2.23 ditampilkan skematik rangkaian pull-up.

Gambar 2.22 Skematik rangkaian Pull-Up

Dengan resistor pull-up, pin input akan membaca keadaan high atau “1” ketika tombol terbuka. Ketika tombol menutup yang artinya menghubungkan pin input langsung ke ground, maka pin input akan membaca keadaan low atau “0”.

Gambar 2.23 Skematik rangkaian pull-up dengan tahanan dalam R2

Nilai dari resistor pull-up harus dipilih untuk memenuhi dua kondisi: a) Ketika tombol ditekan, pin input menjadi low “0”. Nilai dari resistor mengontrol berapa banyak arus yang diinginkan untuk mengalir dari VCC melalui resistor R1, melalui tombol, dan kemudian ke ground. b) Bila tombol tidak ditekan, input pin akan high “1”. Nilai dari resistor pull-up mengontrol tegangan pada pin input. Untuk kondisi 1, tidak diinginkan nilai resistor terlalu rendah. Semakin rendah nilai resistor, semakin banyak daya akan digunakan ketika tombol tekan.


26


Umumnya diinginkan nilai resistor besar, tetapi tidak terlalu besar karena akan

bertentangan dengan kondisi 2.

Aturan umum untuk kondisi 2 adalah dengan menggunakan pull-up resistor (R1), yaitu suatu urutan besarnya kurang dari impedansi input (R2) dari pin input. Sebuah pin input pada mikrokontroler memiliki impedansi yang bervariasi sekitar

100k-1MOhm. Dalam hal ini impedansi adalah resistansi dan diwakili oleh R2 pada gambar 2.23 di atas. Jadi, saat tombol tidak ditekan, jumlah arus yang sangat kecil mengalir dari VCC melalui R1 dan ke pin input. Pull-up resistor R1 dan pin masukan impedansi R2 membagi tegangan, dan tegangan ini harus cukup tinggi

agar pin input dapat membaca keadaan high “1”.

Misalnya, jika digunakan resistor 1MOhm untuk pull-up R1, dan R2 impedansi input pin adalah 1MOhm, tegangan pada pin input akan menjadi sekitar setengah dari VCC dan mikrokontroler mungkin tidak membaca pin dalam keadaan high. Dengan kata lain, dengan nilai meningkat untuk R1, tegangan pada pin input menurun. Satu hal yang perlu ditunjukan adalah bahwa semakin besar resistensi untuk pull-up, maka semakin lambat pin untuk merespon perubahan tegangan. Hal ini karena sistem pin input pada dasarnya adalah sebuah kapasitor digabungkan dengan resistor pull-up, sehingga membentuk sebuah filter RC. Dan filter RC memakan waktu untuk pengisian dan pengosongan. Jika dimiiliki sinyal yang berubah sangat cepat (seperti USB), sebuah pull-up yang besar dapat membatasi kecepatan di mana pin dapat berubah keadaan. Semua faktor ini bermain dalam mengambil keputusan tentang nilai pull-up resistor yang akan digunakan. Sebagai contoh jika diinginkan untuk membatasi arus 1mA persis ketika tombol ditekan pada rangkaian di atas, di mana Vcc = 5V. Maka nilai resistor yang harus digunakan adalah dengan menggunakan hukum Ohm V= I x R . dan mengacu pada gambar diatas maka hukum Ohm berubah menjadi Vcc = (Arus yang melewati R1) x R1. Maka R1 dapat dicari dengan rumus (2) berikut: 1=(

)

=

.

= 5KOhm..........(2)

maka dari itu digunakan resitor 4.7 Kohm sebagai pull-up yang paling mendekati 5Kohm.


27


2.9

Potensiometer Sebagai Sensor Posisi

Potensiometer dapat digunakan sebagai sensor posisi dengan menfungsikan

potensiometer sebagai pembagi tegangan. Komponen ini adalah sensor analog yang paling sederhana namun sangat berguna untuk mendeteksi posisi putaran, misalnya kedudukan sudut poros actuator berdasarkan nilai resistansi pada

putaran porosnya. Gambar 2.24 bentuk dari potensiometer dan Gambar 2.25 ilustrasi penggunaan potensiometer sebagai sensor posisi.

Gambar 2.24 Potensiometer

Penggunaan potensiometer sebagai sensor posisi dalam dunia elektronika umumnya ditemukan pada lengan robot (Arm Robot). Biasanya seorang mekanik robot memilih potensiometer karena memiliki beberapa keunggulan baik dari segi mekanik, elektrik maupun dari segi programming. Dari Segi mekanik, potensiometer dapat diletakkan pada posisi yang kita inginkan karena dilihat dari bentuknya yang simpel dan juga mendukung mekanik. Selain itu juga ada banyak pilihan bentuk potensiometer yang tersedia di pasaran. Potensiometer yang tersedia di pasaran terdiri dari beberapa jenis, yaitu: potensiometer karbon, potensiometer wire wound dan potensiometer metal film. Dari Segi elektrik ,Penggunaan potensiometer sebagai sensor posisi cukup praktis karena hanya membutuhkan satu tegangan eksitasi dan biasanya tidak membutuhkan pengolahan sinyal yang rumit. Dari segi programming, perubahan posisi dapat diukur dari perubahan resistansi yang dimiliki potensiometer yang sebelumnya telah dikonversi menjadi sinyal inputan yang sesuai dengan kontroller baik tegangan maupun arus. Namun


28


bukan berarti Potensiometer tidak memiliki kelemahan. Kelemahan penggunaan

potensiometer terutama adalah:

1. Cepat aus akibat gesekan 2. Sering timbul noise terutama saat pergantian posisi dan saaat terjadi lepas

kontak 3. Mudah terserang korosi

4. Peka terhadap pengotor

Gambar 2.25 Potensiometer sebagai sensor posisi

2.10 Bascom-AVR Untuk memprogram sebuah mikrokontroler diperlukan sebuah bahasa pemrograman untuk memberi instruksi-instruksi pada mikrokontroler. Bahasa pemrograman yang banyak digunakan untuk memprogram suatu mikrokontroller terdiri dari berbagai macam jenis. Bahasa pemrograman yang digunakan dapat berupa low level languange seperti bahasa assembler atau menggunakan high level language seperi Basic atau C. Bahasa pemrograman Basic dikenal di seluruh dunia sebagai bahasa pemrograman handal, cepat, mudah dan tergolong kedalam bahasa pemrograman tingkat tinggi. Bahasa Basic adalah salah satu bahasa pemrograman yang banyak digunakan untuk aplikasi mikrokontroller karena kemudahan dan kompatibel terhadap mikrokontroller jenis AVR dan didukung oleh compiler software berupa Bascom-AVR.


29


Untuk pemrograman mikrokontroller pada perancangan lengan robot ini

digunakan program menggunakan bahasa pemrograman Basic menggunakan

software compiler Bascom-AVR 2.0.7.1. BASCOM (Basic Compiler) AVR merupakan perangkat lunak untuk

memprogram hardware yang diimplementasikan pada mikrokontroller jenis AVR.

Kumpulan karakter pada BASCOM terdiri dari karakter alphabet, karakter angka, dan karakter khusus. Karakter alphabet dalam BASCOM terdiri dari huruf kapital (A-Z) dan huruf kecil (a-z). Sedangkan karakter angka pada BASCOM adalah 0 9. Huruf A-H dapat digunakan sebagai bagian angka heksa desimal. Program

yang disimpan oleh Bascom-AVR berekstensi *.bas dan hasil kompilasinya

adalah *.hex. File berekstensi *.hex inilah yang akan dimasukan (download) ke mikrokontroler. Diperlukan suatu perangkat dan software tambahan untuk memasukkan file .hex ke mikrokontroler yaitu salah satunya ExtrmeBurner-AVR. Pada Gambar 2.26 adalah tampilan software Bascom-AVR dan pada Gambar 2.27 adalah tampilan Software Extreme Burner. ExtrmeBurner ini membutuhkan file hasil kompilasi yaitu .hex untuk di download ke mikrokontroler sementara perangkat keras tambahannya adalah USBasp sebagai alat untuk memasukan program ke mikrokontroler melalui USB, alat ini umum disebut programmer atau downloader.

Gambar 2.26 Tampilan software Bascom-AVR


30


Gambar 2.27 Tampilan software Extreme Burner


31

BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents