Robot Pendeteksi kondisi Gas Beracun Di Daerah Pegunungan Yang Dapat Dikendalikan Dengan Remote Kontrol Oleh Kristian Visi Subekti NIM: 612008046
Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
April 2014
INTISARI
Sampai saat ini masih di temukan beberapa orang yang terluka akibat infeksi gas beracun dalam tubuh di daerah pegunungan, bahkan ada yang meninggal. Hal ini sangat meresahkan warga desa sekitar pegunungan dan juga para karyawan pabrik yang seharihari bekerja di daerah yang berbahaya. Khusunya para pekerja lapangan yang berkerja di sekitar daerah pegunungan berapi tentu saja hal ini sangat membayakan jika akan buka lahan baru untuk proyek pembangunan atau bagi masyarakat yang ingin meluaskan lahan untuk becocok tanam. Berdasarkan permasalahan tersebut maka akan dibuat sebuah robot untuk menggantikan manusia dalam mendeteksi gas beracun khususnya di daerah pegunungan. Untuk
itu diperlukan mekanik robot yang mampu menjelajah di
pengunungan. Jadi dalam skripsi ini di buatlah robot beroda yang tangguh agar dapat menjelajahi dan mendeteksi gas beracun di daerah pegunungan. Robot ini diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu bagian master sebagai remote kontrol dan slave berupa robot yang akan dikendalikan. Robot ini akan dikendalikan dengan menggunakan remote control secara wireless dan terdapat kamera pada bagian depan atas robot yang berfungsi sebagai “mata robot” sehingga manusia yang mengendalikan bisa melihat keadaan di sekitar robot secara visual pada remote yang terdapat LCD warna ditampilannya. Hal ini memudahkan para pengendali untuk mengendalikan Robot sambil mengamati keadaan sekitar. Pada robot ini digunakan AT MEGA 2560 sebagai pengendali utama di modul master dan slave. Hasil tangkapan kamera akan dikirim secara wireless dengan modul video sender sehingga robot dapat bergerak bebas saat dikendalikan di kondisi lapangan yang cukup sulit. Sistem yang telah teruji adalah Robot ini mampu dikendalikan untuk berjalan maju, mundur, belok kekiri, atau kekanan dan mengirim data konsentrasi gas H2S secara secara wireless terhadap modul Master. Robot beroda mampu bergerak melewati medan miring dengan kemiringan 30o dan melewati dataran tidak rata hingga ketinggian 10 cm dari permukaan tanah. Hasil data yang diterima dari Keluaran sensor diolah menjadi grafik yang ditampilkan pada LCD grafik secara real time. Robot juga mampu menampilkan hasil rekaman video tentang kondisi sekitar robot secara streaming.
ABSTRACT Nowadays there have been found some people who were injured as a result of infections in their body due to toxic gases in mountainous areas , and some of them have died. It is very disturbing villagers surrounding the mountains and also the farmers who work daily in hazardous areas. Especially the field workers who work in the vicinity of volcanoes course, it is danger if they want to open new land for development projects or farmers who want to expand land for planting. Based on these problems, it will be made a robot to replace humans in detecting toxic gases, especially in mountainous areas. It requires a mechanical robot which is capable to explore throughout the mountains. So in this thesis, it is made a tough wheeled robot that can explore dan detect poisonous gas in mountain areas. The robots are classified into two parts, namely the master as a remote control and slave as the robot to be controlled. This robot will be controlled using a wireless remote control and there is a camera on the front of the robot that serves as the " robot eye ", so that people who controls the robot can see the situation around the robot visually by looking at the LCD screen on its interface. This makes it easy to control the robot controller while observing the situation around. In this robot used AT MEGA 2560 as the main controller in the master and slave modules The capture of video will be sent wirelessly with a video sender module so that the robot can move freely when controlled in a pretty tough field conditions. The system tests show that the controlled robot is able to walk forward, backward, turn left, or right and send data H2S gas concentrations wirelessly to the master module. Wheeled robot is able to move passing the slopy terrain with a slope of 30o and passed uneven plains to a height of 10 cm from the ground. The results of the data received from the sensor output is processed into a graphic that is displayed on the LCD graph in real time. The robot is also able to display the streaming video recordings conditions of its surrounding.
KATA PENGANTAR Segala pujian dan ucapan syukur penulis naikan kepada Yesus Kristus sebagai Tuhan dan Juruselamat kita yang sangat baik karena atas kasih dan anugrahNya penulis bisa menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Dan akhirnya penulis dapat menyelesaikan studi di “Kawah Candradimuka” Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga tercinta ini dengan tepat waktu, semata-mata bukan karena kemampuan saya pribadi namun semua karena campur tangan Tuhan sehingga semua boleh terjadi dengan begitu indah. Skripsi ini tidak akan pernah berhasil dengan usaha penulis sendiri. Semua yang boleh terealisasikan adalah hasil dari bantuan, dukungan, doa, dan bimbingan dari orangorang disekitar penulis. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis hendak mengucapkan banyak terima kasih pada: 1. Keluargaku tercinta, papa Bambang Sugondo, M.Th., mama Dwi titik S. Pd., adik Kristian Abram Santosa, adik Kristian Wahyu Saputro dan Shania Agelica. Terima kasih untuk segalanya, Kalianlah pendorong semangat untuk segalanya di hidupku. Terima kasih yang tak terhingga buat doa dan dorongan kalian yang tulus sepanjang waktu untukku. 2. Bapak Gunawan D, M.Sc.Eng dan Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. selaku pembimbing I dan II, terima kasih atas kesabaran dan ketulusan bapak untuk membimbing dan mengarahkan penulis selama pengerjaan skripsi ini. 3. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material maupun moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini. 4. Kak Nicodemus Widiutomo dkk. dan Kakak-kakak di Eagle’s Nest yang sangat saya sayangi. Terimakasih banyak buat pelajaran yang teramat istimewa dalam hidup saya selama saya berkuliah di Salatiga. Buat kak Hanna, Kak bob, kak Steve, kak Lia, Kak kis, kak Ira, kak Yuli, kak Guna, kak Tirza, Paulus, Yogi, Niko dan kakak-kakak lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Trimakasih untuk didikan dan nasehat yang telah kalian berikan sehingga saya boleh belajar mengenai hati sebagai hamba yang selalu merasa kosong, haus, giat, dan tulus dalam melayani pekerjaan Tuhan.
5. Untuk kalian yang pernah ada dihatiku Valentina Sri Dianasrani S.E. dan Yustiani S.Pd. trimakasih atas segala pelajaran yang pernah kalian berikan berupa pengalaman-pengalaman yang membentuk karakterku menjadi lebih dewasa dalam menghadapi persoalan. 6. Sahabat-sahabat setiaku,Andreas Kristianto S.T., Henry “betab” Sutanto S.T., “Om” Edwin C. Mone S.T., bang Ernanda A.W. S.T. Trimakasih sudah membantuku untuk semuanya sehingga masa berkuliahku di FTEK terasa yang sangat mengesankan. 7. Teman-teman penghuni lab skripsi XT selama penulis berkarya di sana, Riyo 08, Ditya “Bagong” 08, Yahya 08, Yudha 08, Ricky Cuk 08, Dhika 08, Danus 06, Penda 06, Rofian 07, Evan 07, Toras 07, Roy 07, Indra 07, Putu 07, Eka08 “Pak Jon”, Rudi 08, bang Catur “001”. 8. Seluruh pihak yang telah membantu pengerjaan skripsi ini, Toko-toko power window di salatiga, toko Gloria, Digital, Bina Jaya,Bapak “Tukang Las”,Bapak “Tukang Bubut”, serta seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Terima kasih untuk semuanya.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat lebih berguna, khususnya bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata, semoga pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi siapapun yang membacanya.
Salatiga, Oktober 2014
Penulis
DAFTAR ISI
INTISARI................................................................................................................................. ..i ABSTRACT............................................................................................................................. ...ii KATA PENGANTAR...............................................................................................................iii DAFTAR ISI...............................................................................................................................v DAFTAR GAMBAR...............................................................................................................viii DAFTAR TABEL.......................................................................................................................x DAFTAR SINGKATAN..........................................................................................................xi BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................... 1 1.1.
Tujuan ..........................................................................................................................1
1.2.
Latar Belakang ............................................................................................................. 1
Tabel 1.1. Karakteristik Serta Efek Gas Beracun ....................................................................... 1 1.3.
Sistematika Penulisan................................................................................................. 10
BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................... 12 2.1.
LCD Grafik ................................................................................................................12
2.2.
Joy Stick PS2..............................................................................................................13
2.3.
Transmiter Video Sender ...........................................................................................15
Gambar 2.6 Modul Video Sender (transmitter-receiver) ......................................................... 15 2.4.
LCD TV .....................................................................................................................15
2.5.
Baterai LiPo ...............................................................................................................16
2.6.
Driver Motor ..............................................................................................................16
2.7.
Sensor Gas H2S.......................................................................................................... 17
2.8.
Motor Servo ...............................................................................................................18
2.9.
RF Link 3DR Radio ................................................................................................... 18
2.10.
Regulator Tegangan................................................................................................19
2.11.
Kamera CCTV ........................................................................................................ 19
2.12.
Led Super Bright .................................................................................................... 19
BAB III PERANCANGAN ALAT ..........................................................................................20 3.1.
Gambaran Alat ........................................................................................................... 20
3.2.
Modul Mekanik .......................................................................................................... 22
3.2.1.
Modul Mekanik Robot Beroda ........................................................................... 22
3.2.2.
Modul Elektronik Master.................................................................................... 24
3.2.2.1.
Pengendali Utama ........................................................................................24
3.2.2.2.
LCD Grafik .................................................................................................. 27
3.2.2.3.
Joy Stick PS2 ...............................................................................................28
3.2.2.4.
Transmiter Video Sender .............................................................................29
3.2.2.5.
LCD TV ....................................................................................................... 30
3.2.2.6.
Catu Daya Master dan Slave ....................................................................... 31
3.2.3.
3.3.
Modul Elektronik Slave ...................................................................................... 32
3.2.3.1.
Pengandali Utama ........................................................................................32
3.2.3.2.
Sensor Gas H2S ...........................................................................................33
3.2.3.3.
Driver Motor ................................................................................................34
3.2.3.4.
RF Link 3DR Radio (pada master dan slave) ............................................. 35
3.2.3.5.
Motor Servo ................................................................................................. 36
Perangkat Lunak Mikrokontroler ...............................................................................36
3.3.1.
Diagram Alir Slave .............................................................................................36
3.3.2.
Diagram Alir Master ...........................................................................................37
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS .................................................................................39 4.1.
Pengujian Sensor Gas ................................................................................................39
4.2.
Pengujian Alat di Lapangan .......................................................................................40
4.3.
Pengujian Motor DC dan Servo .................................................................................42
4.4.
Pengujian Kamera ...................................................................................................... 42
4.5.
Pengujian Grafik Gas Beracun ...................................................................................43
4.6.
Pengujian penerangan kamera di kegelapan dengan LED super bright. ....................44
4.7.
Pengujian Pengukuran Komunikasi Data RF .............................................................44
4.8.
Pengujian Pengukuran Pengiriman Data Video Sender ............................................. 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................................47 5.1.
Kesimpulan ................................................................................................................47
5.2.
Saran Pengembangan ................................................................................................. 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Wheel enabled system....................................................................................... 4 Gambar 1.2. Track enabled system ........................................................................................ 5 Gambar 1.3. Leg enabled system ........................................................................................... 5 Gambar 1.4. Hoppers ............................................................................................................. 6 Gambar 1.5. Whell-leg hybrid system ................................................................................... 6 Gambar 1.6. Hop-roll hybrid system ..................................................................................... 7 Gambar 2.1 LCD grafik UTFT ITDB-02 ............................................................................ 12 Gambar 2.2 Konfigurasi Pin LCD grafik UTFT ITDB-02 .................................................. 13 Gambar 2.3 Potensio XY Joy Stick PS2 ............................................................................. 13 Gambar 2.4 Interface Joy Stick PS2 ................................................................................... 14 Gambar 2.5 Joy Stick PS2 pin ............................................................................................ 14 Gambar 2.6 Modul Video Sender (transmitter-receiver) ..................................................... 15 Gambar 2.7. LCD TV TFT .................................................................................................. 15 Gambar 2.8 Batterai LiPo .................................................................................................... 16 Gambar 2.9 Gambar Skematik Driver motor DC ................................................................ 17 Gambar 2.10 sensor gas H2S MQ 136. ................................................................................ 17 Gambar 2.11 Servo HXT900 ............................................................................................... 18 Gambar 2.12 Servo HXT900 ............................................................................................... 18 Gambar 2.12 Skema Rangkaian Regulator Tegangan LM2596S ........................................ 19 Gambar 2.13 Regulator Tegangan LM2596S ...................................................................... 19 Gambar 3.1 Blok Diagram Modul Master ........................................................................... 21 Gambar 3.2 Blok Diagram Modul Slave ............................................................................. 21 Gambar 3.3 Penjelasan Kerangka Mekanik Robot Beroda ................................................. 22 Gambar 3.5 Skema perancangan mikrokontroler master .................................................... 24 Gambar 3.6 Realisasi perancangan elektronik master tampak atas ..................................... 26 Gambar 3.7 Realisasi perancangan bagian dalam master.................................................... 26 Gambar 3.8 LCD grafik UTFT ITDB-02 ........................................................................... 27 Gambar 3.9 Potensio XY Joy Stick PS2 ............................................................................. 28 Gambar 3.10 Interface Joy Stick PS2 .................................................................................. 28 Gambar 3.11 Joy Stick PS2 pin ........................................................................................... 29
Gambar 3.12 Modul Video Sender (transmitter-receiver) ................................................... 29 Gambar 3.13 LCD TV TFT ................................................................................................. 30 Gambar 3.14 Skema Rangkaian Regulator Tegangan LM2596S ........................................ 31 Gambar 3.15 Regulator Tegangan LM2596S ...................................................................... 31 Gambar 3.16 Skematik Diagram Mikrokontroler Slave ...................................................... 32 Gambar 3.17 Gambar MQ 136 ............................................................................................ 33 Gambar 3.18 Gambar Skematik Driver motor DC .............................................................. 34 Gambar 3.19 RF Link 3DR Radio ....................................................................................... 35 Gambar 3.20 Servo HXT900 ............................................................................................... 36 Gambar 3.21 Diagram alir slave .......................................................................................... 37 Gambar 3.22 Diagram alir master ....................................................................................... 38 Gambar 4.1. Pengujian gas H2S dengan BW H2S Extreme dan modul sensor gas MQ 136 ............................................................................................................................................. 40 Gambar 4.2. Pengujian Mekanik Robot di Kawah Sikidang Dieng .................................... 40 Gambar 4.3. Pengujian Gerakan kamera ............................................................................. 41 Gambar 4.4. Mekanik Robot terhadap Keterjalaan dan Kemiringan Medan Lapangan. .... 41 Gambar 4.5. Pengujian Kamera Video Dalam Keadaan Motor DC Dijalankan ................. 43 Gambar 4.6. Pengujian grafik gas H2S terhadap Waktu Dalam Detik pada layar LCD gfafik .................................................................................................................................... 43 Gambar 4.7. Pengujian Kamera dan LED di Tempat Gelap ............................................... 44
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Karakteristik Serta Efek Gas Beracun .................................................................. 1 Tabel 1.2. Tabel Kualitatif Perbandiangan Mekanik-Mekanik Robot Yang Sudah Pernah Dibuat [2] ............................................................................................................................... 8 Tabel 1.3. Tabel Kelemahan dan Kelebihan Mekanik-Mekanik Robot[2]............................ 9 Tabel 3.1 Konfigurasi penggunaan pin Atmega2560 pada master ...................................... 25 Tabel 3.2 Konfigurasi Pin LCD UTFT ITDB-02 ................................................................ 27 Tabel 3.3 Konfigurasi Pin Video Sender ............................................................................. 30 Tabel 3.4 Konfigurasi Pin Video Reciver ............................................................................ 30 Tabel 3.5. Konfigurasi Penggunaan Pin Atmega2560 pada Slave ...................................... 33 Tabel 4.1 Perbandingan Keluaran Master dengan BW H2S Extreme .................................. 39 Tabel 4.1. Pengujian Joy Stick PS2 Terhadap Robot .......................................................... 42 Tabel 4.2. Pengujian Pengukuran Komunikasi Data RF ..................................................... 44 Tabel 4.3 Pengujian Pengukuran Pengiriman Data Video sender ....................................... 45
DAFTAR SINGKATAN
AVR DC IC LED LCD LIPO PWM RF RISC AV CCTV
Advance Versatile Risc Direct Current Integrated Circuit Light Emitting Diode Liquid Crystal Display Lithium Polymer Pulse Width Modulation Radio Frequency Reduced Instruction Set Computer Analog Video Closed Circuit Television
