iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
PEMODELAN SISTEM ROBOT MOBIL
Oleh: Agus Ashari ABSTRACT
Word of toys have never withdrawn including from business side. From simple toy until most sophisticated applying high technology such as robot looking like animal, always get separate market segment. In this article wish to comment a few concerning digital system technology for the car of toy exploited ex- computer component. There are some Components or peripheral of computer which by degrees experience of friction caused by new component which more sophisticated and recent. As does big disk drive which is still used popular nowadays live in computer workshop without can be exploited. The last solution usually is delivering them to worker of rongsok (compiler of seconds) to be recycled. There is a component at disk drive which is tried to be exploited, that is stepper motor. Stepper motor which is in disk drive can be exploit as activator/actuator of this toy car device. The toy car here more look like animal movement behavior following light source direction. so that writer will give the name of Robot Car Searcher of Light. PEMODELAN SISTEM
Dalam memodelkan atau menggambarkan sistem secara garis besar dapat dikaitkan dengan sistem kendali atau sistem instrumentasi. Walaupun sistem kendali dan sistem instrumentasi dibahas secara terpisah, namun keduanya saling mendukung dalam menjelaskan atau mengantarkan suatu perancangan sistem elektronika. Suatu diagram blok sistem instrumenasi dapat dilihat pada Gambar 3. Sedangkan pengimplementasian sistem instrumentasi pada Gambar kesistem robot yang akan dibuat dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Variasi gerakan Robot Mobil Pencari Cahaya
173
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Dibutuhkan dua motor stepper untuk menggerakkan robot mobil ini. Dan untuk menggerakkan satu motor stepper membutuhkan satu sistem yang teridiri dari sensor, pembagi tegangan, counter, clock, dekoder dan penguat. Dapat dilihat blok-blok dalam Gambar 3.2 ada beberapa blok perlu perancangan lebih detail dengan memperhatikan sinyal masukan dan sinyal keluaran yang diperlukan.
Tx1
SC 1
SP
SC2
TX2
Keterangan Tx1 = Transduser awal (sensor) SC1 = Pengkondisi sinyal awal SP = Pemroses sinyal SC2 = pengkondisi sinyal akhir Tx2 = Transdiser akhir (aktuator) Gambar 2. Diagram blok sistem instrumentasi elektronis
Sensor
Pembagi tegangan
dekoder
counter
Penguat
Motor
transistor Clock
Sensor
Pembagi tegangan
dekoder
counter
Penguat
Motor
transistor
Gambar 3. Diagram blok implementasi untuk robot mobil 1. Rancangan rangkaian logika kombinasional Dalam memulai rancangan secara keseluruhan perlu didahulukan blok atau komponen yang penting. Sehingga jika dalam perjalanan perancangan terdapat perubahan diharapkan tidak merubah sistem secara keseluruhan. Rancangan logika kombinasional berkaitan dengan dekocer. Dekoder mendapat masukan dari counter dan mengeluarkan sinyal yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor stepper. Fungsi dekoder ini untuk mengubah kode biner satu ke kode yang lain. Untuk merancang dekoder ini diperlukan beberapa langkah yang akan dijelaskan lebih lanjut.
174
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Menentukan sinyal masukan dan keluaran. Dengan menentukan posisi keluaran untuk masing-masing kombinasi masukan, hasilnya dapat dilihat dalam Tabel 1 Sinyal masukan dekoder merupakan keluaran dari IC counter sedangkan sinyal keluaran dekoder merupakan sinyal yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor stepper. Melihat bentuk tiap keluaran dekoder. Maka dapat terbentuk tabel kebenaran seperti Tabel 2 untuk keluaran B. Dari tabel kebenaran tersebut dapat ditentukan gerbang atau kombinasi gerbang yang dapat menghasilkan sini.
Tabel 1 Posisi keluaran terhadap masukan dekoder Masukan
Keluaran
B’
A’
D
C
B
A
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0
Tabel 2 Salah satu keluaran dekoder Masukan
keluaran
B’
A’
B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
A’ B
B’
Gambar 4. Gerbang EXOR Menetukan gerbang yang dapat diterapkan dalam sistem. Dengan melihat ciri Tabel dapat ditentukan bahwa gerbang yang dapat digunakan adalah gerbang EXOR Bisa dilihat sinyal keluaran D adalah kebalikan dari sinyal keluaran B, maka tinggal menambah gerbang NOT pada keluaran gerbang EXOR. Masih menerapkan gerbang EXOR, masukan sinyal A’B akan menghasilkan sinyal keluaran C, dimana A’ adalah sinyal keluaran counter dan B adalah keluaran dekoder yang diumpan balikkan menjadi 175
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
masukan gerbang EXOR. Dan juga bisa dilihat bahwa sinyal keluaran A adalah kebalikan sinyal keluaran C. Maka dapat diterapkan rancangan gerbang logika yang sama dengan gerbang yang mengeluarkan sinyal C hanya dengan menambah gerbang NOT pada keluarannya. Dari keterangan tiap-tiap sinyal keluaran juga dapat dijelaskan dengan ekspresi logika yaitu A = A’+ B , B = A’+B’ , C= A’+ B, D = A’+ B’ Membuat untai digital berdasarkan tabel maupun ekspresi logika diatas. Berdasarkan tabel dan ekspresi logika atau untai logika yang terbentuk seperti yang ditunjukkan Gambar Mendapatkan perwujutan rangkaian elektronik menggunakan IC yang siap pakai.Dalam penerapan rangkaian ini rangkaian gerbang EXOR IC 7486, dan gerbang NOT IC 7404. Jika dilihat dari Gambar A’
B’
A
B
C
D
Gambar 5. Rangkaian kombinasional sebagai dekoder 2. Rancangan rangkaian sekuensial
Dalam rancangan rangkaian digital sekuensial kali ini berkaitan dengan counter. Tidak diterapkan prosedur secara formal dalam proses perancangannya. Dengan spesifikasi rancangan yang sederhana yaitu perancangan 2-bit, baik cacahan maju, mundur atau cacahan berhenti sebagai masukan dekoder, dapat dilihat modulmodul IC siap pakai yang tersedia dipasaran. Dengan menggunakan buku data komponen elektronika dipilih IC yang sesuai dengan rancangan adalah IC 74191. Dari empat keluaran IC yaitu QA, QB, QC danQD. dalam IC tersebut hanya akan diambil dua keluaran sebagai masukan dekoder yaitu kaki keluaran QA dan QB. Ini berarti counter hanya akan menghitung 0 sampai 3 (modulo4). IC 74191 mempunyai masukan D/U yang menentukan maju mundurnya cacahan, kaki masukan enable yang menentukan berhenti atau berjalannya cacahan. Masukan D/U dan enable ini mendapat sinyal umpan balik dari sensor cahaya yaitu berupa taraf tinggi atau rendah (on-off). Gambar representasi counter sebagai kontroler atau pemroses sinyal
176
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Counter
Clock
D/U
Sinyal cacahan
enable
Gambar 6 Counter sebagai pemroses sinyal
Gambar 7. Hubungan IC counter dengan decoder 3. Penguat
sinyal keluaran IC yang berfungsi untuk menggerakkan motor steper masih kecil sehingga perlu adanya penguat transistor sehingga perputaran motor lebih bertenaga. Bentuk penguat transistor seperti terlihat pada Gambar 8.
177
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
12V
0,56k T1 T2
22k
1k
Gambar 8. Penguat Transistor (T1=T2 =BC 549) 4. Rancangan rangkaian pembagi tegangan
Pembagi tegangan sebagai pengkondisi sinyal masukan dari sensor. LDR sebagai sensor cahaya mempunyai karakteristik perubahan nilai hambatan terhadap perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Vcc
R3
1K 1K-5K 20K
Vout
Gambar 9 Rangkaian pembagi tegangan Rangkaian di buat sedemikian rupa sehingga menghasilkan keluaran 5 V (level tinggi) dan 0V (untuk level rendah) dengan Vcc yang akan diterapkan sekitar 9 volt. 5. Penempatan sensor Untuk mendeteksi posisi sumber cahaya yang akan dicari, perlu penempatan sensor secara tepat. Pada Gambar 10 merupakan metode penjajakan cahaya sensor robot terhadap berbagai kemungkinan posisi cahaya.
sensor
Gambar 10 Metode Penjajakan Cahaya 178
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
2 1
3
LDR2
LDR1 5
4
LDR3
LDR4
Keterangan: 1,2,3,4,5= posisi sumber cahaya Gambar 11. Posisi LDR Untuk mengarahkan sumber cahaya dan untuk mengurangi pengaruh cahaya lingkungan, LDR dilengkapi dengan armatur. Contoh bentuk armatur sensor terlihat pada Gambar 11.
Gambar 12. Armatur Sensor Tabel 3 Tanggapan robot terhadap posisi cahaya Posisi
Gerakan Motor
Sinyal Level Tinggi
Bentuk Gerakan
Cahaya
kiri
kanan
Dari
1
maju
diam
LDR1
Belok kanan
2
maju
maju
-
Maju
3
diam
maju
LDR2
Belok kiri
4
mundur
maju
LDR3
Belok kiri
5
maju
mundur
LDR4
Belok kanan
6. Pembuatan Alat.
a. Pembuatan PCB Sebelum membentuk rangkaian permanen, perlu langkah uji coba dan modifikasi rancangan. Dalam langkah ini project board dan software komputer 179
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
EWB dapat membantu. Rancangan yang telah dejelaskan sebelumnya merupakan hasil yang telah diuji coba dan mofikasi. Sehingga secara meyakinkan dapat direalisasikan kedalam bentuk rankaian yang lebih permanen. Baut Tampak belakang
MOTOR
MOTOR
Roda Bodi mobil
Roda Idle
Tanpak atas
Gambar. 13 Bentuk Mekanik Robot b. Pembuatan mekanik Mekanik yang dimaksud adalah sebagai tempat motor penggerak dan hubungan dengan roda, tempat rangkaian elektronika dan tempat sumber energi. Bentuk mekaniknya dapat dilihat dalam Gambar 13. PERCOBAAN ANALISIS
Setelah semua bagian telah diuji coba dari sensor-sensor sampai dengan percobaan PCB yang telah dibuat, maka sampai pada tahap percobaan alat secara keseluruhan, dimana rangkaian batery, motor dan roda-roda telah terpasang pada mekanik robot. Dalam percobaan alat secara keseluruhan perlu penyetelan variabel resistor pada pembagi tegangan, hal ini dilakukan untuk menyesuaikan dengan kondisi cahaya lingkungan sehingga diperoleh putaran motor normal sebagaimana yang diinginkan. Kemudian menjalankan robot tersebut untuk dilakukan percobaan antara lain yaitu: 1. Percobaan dengan Posisi Sumber Cahaya
a. Percobaan 1 menguji bentuk gerakan robot, dengan menempatkan sumber cahaya 90°. Hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 4. 180
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Table 4 Uji coba gerakan robot No.
Posisi sumber Cahaya
Bentuk Gerakan
1.
Kanan robot (90°)
Belok kanan ± 75°
2.
Kiri robot (90°)
Belok kiri ± 75°
(a)
(b)
Gambar 14. Bentuk gerakan robot (a) (b)
Belok kiri Belok kanan
2. Percobaan dengan Pengaruh keadaan Ruangan
Percobaan selanjutnya diamati bentuk gerakan, kecepatan tanggapan robot terhadap cahaya yang mengenainya pada kondisi lingkungan tertentu, hasilnya tercantum dalam Tabel 5. Percobaan yang dilakukan antara lain: a. b. c. d.
Dilakukan pada siang hari di ruangan dengan penerangan. Dilakukan pada siang hari di ruangan tanpa penerangan. Dilakukan pada malam hari di ruangan dengan penerangan Dilakukan pada malam hari di ruangan tanpa penerangan Tabel 5 hasil percobaan pada siang hari di ruangan dengan penerangan.
No.
Bentuk Gerakan
Posisi sumber Cahaya
Jarak Robot dengan Sumber
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
58 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
60 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
65 detik
(T) = waktu yang ditempuh robot untuk mencapai sumber cahaya
181
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
Tabel 6 Hasil percobaan pada siang hari diruangan tanpa penerangan No.
Bentuk gerakan
Posisi sumber cahaya
Jarak robot dengan sumber cahaya
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
60 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
67 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
64 detik
Tabel 7 Hasil percobaan pada malam hari di ruangan dengan penerangan No.
Bentuk gerakan
Posisi sumber cahaya
Jarak robot dengan sumber cahaya
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
60 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
67 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
70 detik
Tabel 8 Hasil percobaan pada malam hari di ruangan tanpa penerangan No.
Bentuk gerakan
Posisi sumber cahaya
Jarak robot dengan sumber cahaya
Waktu (T)
1.
Lurus
Di depan
1m
60 detik
2.
Belok kanan
Sebelah kanan
1m
67 detik
3.
Belok kiri
Sebelah kiri
1m
70 detik
KESIMPULAN
Setelah melakukan perancangan ini alat secara keseluruhan ada beberapa hal yang bisa disimpulkan: 1. Robot yang telah dibuat dapat melakukan variasi gerakan belok kanan, belok kiri lurus mengikuti sumber cahaya yang mengenainya. 2. Rancangan yang diterapkan dalam robot adalah sistem Digital, sehingga secara teknologi tidak serumit jika menerapkan sistem mikroposesor, secara ekonomi diharapkan akan lebih terjangkau. 3. Alat ini sangat peka dengan kondisi pencahayaan, sehingga tidak bisa di terapkan di ruangan terbuka dengan kondisi cahaya yang sangat terang. SARAN
1. Alat ini masih berupa model untuk system elektroniknya. Masih diperlukan langkah-langkah untuk pengembangan termasuk menambah daya tarik dengan modifikasi casing atau tempat.
182
iteks Intuisi Teknologi dan Seni
ISSN 1978-2497
2. Bagian sensor dan pengkondisi sinyal yang dibuat terpisah, memungkinkan untuk pengembangan alat. Misalnya jika akan dikendalikan dengan remote control berarti kita hanya akan mengganti bagian ini saja.
DAFTAR PUSTAKA
Un Tung. L.L, dkk, 2001, ligt Seeking Robot, PETRA Christian University, Surabaya Lee. S, 1994, Rangkaian Digital dan Rancangan Logika, Penerbit Erlangga, Jakarta Milman dan Halkias, 1993, Elektronika Terpadu, Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta. Horowis. P dan Robinson . I, 1992, Tuntunan Laboratorium untuk Seni dan Desain Elektronika, Elex Media Komputindo, Jakarta. Milman dan Halkias, 1993, Elektronika Terpadu, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta.
183
