JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
ISSN : 2086 - 4981
RANCANGAN PEMOGRAMAN MIKROKONTROLER BASIC STAMP 2P40 PADA Sensor TPA-81
Mukhlidi Muskhir1
ABSTRACT
TPA-81 is a sensor that is able to search for more focus on hotspots. This sensor has a weakness can not detect hotspots outside the area pencarianya. TPA-81 sensor will have a better performance when in the match with programming techniques and a servo motor discontinue. The use of basic programming techniques in microcontroller basic stamp 2P40 will be able to alter the performance of TPA-81 sensor to detect hot spots around it. TPA-81 which consist of 8 pix will seek the maximum point of a hot fire with fire derjat value greater than 34 and simultaneously detect the fire in the work zone. Maximum point of reference for moving the fire into the robot moves at a closer distance to mencapi derjat big fire of 120. Keywords: TPA-81, discontinue, the degree of fire, pix, basic stamp 2P40, and servo.
INTISARI
TPA-81 adalah sensor yang mampu mencari titik api lebih fokus. Sensor ini memiliki kelemahan tidak dapat mendeteksi titik api diluar area pencarianya. Sensor TPA-81 akan memiliki kinerja lebih baik apabila di padukan dengan teknik pemograman dan sebuah motor servo discontinue. Penggunakan teknik pemograman basic pada mikrokontroler basic stamp 2P40 akan mampu mengubah kinerja sensor TPA-81 untuk dapat mendeteksi titik api disekelilingnya. TPA-81 yang teridiri dari 8 pix akan mencari titik maksimum api dengan nilai derjat panas api besar dari 34 dan sekaligus mendeteksi api pada wilayah kerjanya. Titik maksimum api menjadi referensi untuk menggerakkan robot bergerak pada jarak yang lebih dekat hingga mencapi derjat api besar dari 120. Keywords: TPA-81, discontinue, derajat api, pix, basic stamp 2P40, dan servo.
1
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
125
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
PENDAHULUAN TPA-81 adalah sensor yang dapat mendeteksi panas. TPA-81 merupakan sensor yang bersifat Thermopile Array yaitu dapat mendeteksi sensor berdasarkan delapan titik yang tersebar secara mendatar. Sensor ini juga dapat mendeteksi panjang gelombang sinar infra merah. TPA-81 banyak digunakan untuk perlobaan KRCI (Kontes Robot Cerdas Indonesia) [3] dan biasanya banyak peserta yang menggabungkan dengan sensor Uvitron. Kedua sensor ini memiliki dua karakter yang berbeda yaitu TPA-81 lebih fokus mencari titik api sementara Uvitron bersifat menyebar dan dapat medetkesi api sekelilingnya. Itulah sebabnya perserta KRCI ada yang mengabungkan kedua sensor tersebut. Jika dipandang dari harga sensor, maka sensor uvitron lebih mahal dibandingkan dengan sensor TPA-81. Harganya hampir mencapai tiga kali lipatnya dibandingkan dengan sensor TPA-81. Perbedaan karakteristik kedua sensor sangat bepengaruh dalam mencari titik api yang cepat dan tepat. Kebanyakan dalam lomba KRCI banyak yang mengalami kegagalan dalam mencari titik api yang tepat dan cepat. Bahkan ada yang sudah didekat api sensornya juga belum aktif sehingga tidak menemukan titik api yang dimaksud. Pertimbangan menggunakan sensor TPA-81 adalah lebih fokus dan harganya lebih murah, tetapi kelamahannya adalah tidak mampu mendeteksi api diluar area (array) pancaran sensornya. Bagaimana
ISSN : 2086 - 4981
untuk dapat mendeteksi api yang berasal dari luar area pencarian? Pendeteksian titik api digunakan untuk proses pemadaman api dengan menggunakan peralatan pemadaman seperti air, gas anti api atau dengan jenis pemadaman api lainya. Sehebat apapun jenis pemadaman api, jika tidak mampu terlebih dahulu mendeteksi api akan tetap tidak mampu memadamkan api. Oleh sebab itu harus dicarikan solusi bagaimana mencari ketepatan pencarian titik api dengan tepat, mudah dan murah. Didalam pertandiangan Robot (KRCI), ketepatan mencari titik api adalah sasaran utama dalam pertandingan KRCI, kemudian mampu mematikan api dan kembali ketitik awal Robot itu bergerak. Semakin cepat melakukan eksekusi pencarian, pemadaman dan kembali ketitik semula adalah kriteria utama dalam menentukan pemenang perlombaan. Pemilihan komponen yang tepat, sistem kendali yang handal dan algoritma pemograman yang lebih efisien akan menentukan kehandalan robot yang akan dibuat. Pada penelitian ini lebih meningkatkan kinerja sensor TPA81 untuk lebih akurat menentukan titik api dan mampu mendeteksi api diluar area pencariannya. Peningkatan tersebut dengan memperkuat pada sistem kendali dengan menggunakan mikrokontroler Basic Stamp 2P40 dan sebuah motor servo.
126
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH Mikrokontroler Basic Stamp 2P40 Modul basic stamp [2] adalah mikrokontroler atau pengendali mikro (komputer kecil) yang dirancang untuk berbagai aplikasi pada sistem kontrol. Beberapa sistem pengontrolan memerlukan tingkat kecerdasan dan kecepatan dari kontrolernya, dan itu dimiliki oleh basic stamp. Masing-masing modul Basic Stamp dilengkapi oleh single chip mikrokontroler basic stamp. Modul Basic Stamp mampu menjalankan beberapa ribu intruksi per detik dan di program dengan suatu bahasa pemograman yang lebih mudah dimengerti yaitu PBasic. Mikrokontroler basic stamp2p40 memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan kelas yang lain untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada spesifikasinya. Pada gambar 1 terlihat bentuk fisik dari mikrokontroler basic stamp2p40 [1].
ISSN : 2086 - 4981
EEPROM : 8 x 2 KBytes Kapasitas Program : 4000 instruksi RAM : 38 Bytes Input/Output : 32 Tegangan Supply : 5 - 12 VDC Output Current (Source/Sink) : 30 mA/30 mA Current Consumption : 40 mA (Run), 400 mA (Sleep) PC Interface : Serial Port Package : 40-Pin
Mikrokontroler basic stamp2p40 terdapat dua macam memori yaitu RAM (random access memory) dan ROM (read only memory). Dimana ROM pada Basic stamp 2p40 adalah jenis EEPROM (Electrically erasable programmable rad only memory). Suatu pembedaan penting antara RAM dan EEPROM ini adalah: 1. RAM akan kehilangan data apabila catu daya dilepaskan. RAM digunakan untuk penyimpanan data sementara. 2. EEPROM merupakan tempat penyimpanan data permanen dan apabila sumber tegangan dilepas data akan tetap tersimpan.
Gambar 1. Mikrokontroler basic stamp2p40 [1] Mikrokontroler basic stamp yang di pakai adalah basic stamp2p40, dengan spesifikasi: Basis Mikrokontroler : Scenix SX48AC Frekuensi Clock : 20 MHz Kecepatan Eksekusi : 12000 instruksi/detik
Secara umum bahasa yang digunakan untuk pemograman mikrokontroler adalah bahasa tingkat rendah, yaitu bahasa assembly. Setiap mikrokontroler memiliki bahasa pemograman yang berbeda, Karena banyaknya
127
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010 hambatan dalam penggunaan bahasa assembly, banyak berkembang kompiler atau penerjemah untuk bahasa pemograman tingkat tinggi. Untuk mikrokontroler basic stamp2p40 digunakan bahasa basic yaitu PBasic. Program yang akan diloadkan ke mikrokontroler haruslah berupa program yang berisi kodekode yang hanya dikenali oleh mikrokontroler tersebut yaitu program yang berupa kode heksa
ISSN : 2086 - 4981
atau kode biner. Untuk itu diperlukan perangkat lunak yang bisa mengkonversikan program yang telah dibangun menjadi kode-kode heksa atau biner. Program yang ditulis oleh pembuat program yaitu program yang berupa kumpulan baris-baris perintah disebut dengan “Program sumber Assembly”. Sedangkan program utama yaitu program yang berisikan kode-kode heksa ataupun biner disebut “Program Object”.
Proses Assembly Program Sumber Assembly *ASM
Program Assembler
Program Obyek *hex/*bin
Gambar 2. Pembagian program assembler Torque output 3kg.cm Servo Motor Parallax / HS-322HD/ pada 4.8 V HS311 Heavy duty gear Sebagai aktuator robot [4], set(karbonite gear) digunakan servo motor continuous Untuk menggerakkan motor yang dapat memutar sebesar 360 servo ke kanan atau ke kiri, derajat. Sedangkan servo motor tipe tergantung dari nilai delay yang kita standar hanya mampu berputar 180 berikan, berikut ilustrasinya: derajat. Servo motor pada umumnya mengunakan continuous Parallax Spesifikasi teknis servo motor HS 322HD ialah : 0.19detik/60 derajat adda 4.8V
Gambar 3. Motor Servo dan delay
128
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010 PEMBAHASAN Algoritma racangan Perancangan sistem pengendali sensor TPA-81 agar mampu mendeteksi api disekeliling daerah pancarannya. Perancangan system kendali menggunakan pengendali mikrokontroler basic stamp 2P40 yang dikombinasikan dengan motor servo discontinue. Rancangan kendalinya dengan memutar posisi sensor TPA-81 disekelilingnya. Jika sensor
ISSN : 2086 - 4981
mendeteksi api maka sensor langsung mengarahkan posisi servo pada titik maksimalnya. Sensor TPA-81 memiliki 8 buah pembacaan titik (field of veiw) dan masingmasingnya terdiri dari pix 1, pix 2, pix 3, pix 4, pix 5, pix 6, pix 7, dan pix 8, jika salah satu dari pix tersebut bernilai maksimum maka dinyatakan api ada didalam ruangan tersebut. Robot segera diarahkan ke posisi titik api tersebut untuk proses eksekusi pemadaman api.
Gambar 4. Robot Mendeteksi Api Diagram Alir Program Proses pencarian titik api dengan menggunakan sensor TPA81 dimulai dengan menggerakkan servo pada derajat 90,60,30,0, 90,120,150,180 dan kembali ke 90. Apabila Pix 1 sampai dengan pix 8 menemukan panas lebih dari 34 derajat maka aktifkan pix 5 saja untuk memfokuskan mencapian titik api dengan menggerakkan badan robot secara perlahan hingga menemukan titik api yang telah dideteksi tadi. Kemudian robot digerakkan secara perlahan hingga mencapai suhu besar dari 120 derajat. Atinya posisi robot dengan api sudah sangat dekat. Data yang di peroleh suhu api lilin lebih dari 120 derajat pada posisi jarak 5 cm. Perlu di perjelas derajat yang di kemukakan bukan derajat
pengukuran suhu tapi adalah derajat yang dibaca oleh program basic. Kemudian jika derajat api berkurang hingga kurang dari 34 maka pemadaman api segera dihentikan dan proses pemadaman dinyatakan selesai.
129
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
Listing Program Berdasarkan rancangan tersebut selanjutnya dibuat sebuah program dengan menggunakan bahasa basic. Berikut potongan programnya : MainLoop: GOSUB baca_api DEBUG 2,0,5, DEC3 Pix(1), " ", DEC3 Pix(2), " ", DEC3 Pix(3), " ", DEC3 Pix(4), " ", DEC3 Pix(5), " ", DEC3 Pix(6), " ", DEC3 Pix(7), " ", DEC3 Pix(8) GOTO MainLoop baca_api: I2cAck = 1 GOSUB I2cStart I2cBuf = I2cAddr GOSUB I2cOutByte I2cBuf = I2cReg GOSUB I2cOutByte GOSUB I2cStart I2cBuf = I2cAddr | 1 I2cAck = 1 GOSUB I2cOutByte GOSUB I2cInByte GOSUB I2cInByte GOSUB I2cInByte Pix(1) = I2cBuf GOSUB I2cInByte Pix(2) = I2cBuf GOSUB I2cInByte Pix(3) = I2cBuf GOSUB I2cInByte Pix(4) = I2cBuf GOSUB I2cInByte Pix(5) = I2cBuf GOSUB I2cInByte Pix(6) = I2cBuf GOSUB I2cInByte Pix(7) = I2cBuf I2cAck = 0 GOSUB I2cInByte Pix(8) = I2cBuf GOSUB I2cStop RETURN I2cOutByte:
Mulai
Tpa-81
Gerak sevo 90°, 60°, 30°, 0° , 90°, 120°, 150°, 180°, 90°.
tidak If pix 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 > 35
Navigasi start
ISSN : 2086 - 4981
ya
Maju dikit
Aktifkan pix5&6
Putar kanan terus
tidak If pix 5&6>35
ya maju
tidak If pix 5&6 > 120
ya
Berhenti maju
hidupkipas
tidak If pix 5&6 < 35
ya
Kipas berhenti
Navigasi home
selesai
Gambar 5. Flowchart Pencarian dan Pemadaman Api
130
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010 SHIFTOUT SDA, SCL, MSBFIRST, [I2cBuf] INPUT SDA HIGH SCL ' clock in the ack' bit LOW SCL RETURN I2cInByte: SHIFTIN SDA, SCL, MSBPRE, [I2cBuf] 'SDAout = 0 SDAdir = I2cAck HIGH SCL ' clock out the ack' bit LOW SCL INPUT SDA RETURN I2cStart: ' I2C start bit sequence
ISSN : 2086 - 4981
HIGH SDA HIGH SCL LOW SDA LOW SCL RETURN I2cStop: ' I2C stop bit sequence LOW SDA HIGH SCL HIGH SDA RETURN Sehingga pembacaan dari basic stamp , berturut-turut pix1 38, pix 4 38, pix5 41 dan pix8 42.
diperoleh debug program diperoleh data 39, pix2 38, pix3 39, pix6 39, pix7
Gambar 6. Hasil pengujian sensor TPA-81 mendekati titik api, perubahan terus Berdasarkan data yang telah terjadi sehingga sensor menemukan diperoleh diatas, pix8 mencapai data sebagai berikut, pix1 53, pix2 pembacaan tertinggi pada derajat 55, pix3 59, pix 4 87, pix5 143, pix6 42. Kemudian robot bergerak maju 140, pix7 149 dan pix8 86.
131
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 1 NO. 1 MARET 2010
ISSN : 2086 - 4981
Gambar 7. Hasil pengujian TPA-81 setelah robot didekat api Pada kondisi tersebut salah [3] Panduan KRCi. 2009. http://www.dp2m-dikti.net. satu pix sudah memiliki harga diatas diakses 1 Desember 2009 120 derajar yaitu pada pix 5, pix6 [4] Widodo B. 2009. “Membuat dan pix7. Pada saat itu dipastikan Robot Cerdas”. Bekasi: PT Elex robot sudah berada tepat didepan Media Komputindo. 2009. api dan siap memadamkannya. KESIMPULAN Sensor TPA-81 dapat ditingkatkan kinerjanya dengan menggunakan teknik pemograman dan sebuah motor servo. Proses perancangan system pengendalian motor servo yang mampu mencari titik maksimum dari masing-masing pix pada sensor. Hasil rancangan mampu mendeteksi derajat api maksimum pada salah satu pix dengan indikasi besar dari 34 derajat api. Derajat api akan terus berubah apabila sensor didekatkan pada titik api hingga mendekati titik api dengan asumsi besar dari 120 derajat api. DAFTAR PUSTAKA [1] DT – Basic Mini System. 2004. Innovativeelectronics.com. diakses 10 Desember 2009 [2] Basic Stamp2p40 – IC module schematic. 2006. www.parallax.com. diakses 10 Desember 2009
132
