PEMBUATAN ROBOT ANTI
KECELAKAAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIC HC-SR04 BERBASIS MIKROKONTOROLER
ARDUINO ATMEGA 328
Fransiskus Winto,S.SI |
Teknik Komputer Dan Jaringan
SMK Negeri 3 Maumere
Jl. Jend. Ahmad Yani No.17, RT.10/RW.04,
Wairotang, Kec. Alok Tim., Kabupaten Sikka, Nusa Tenggara Tim
INFO !!
UNTUK MENDAPATKAN VIDEO LANGKAH-LANGKA KERJA PEMBUATAN ROBOT
HUBUNGI BPK.FRANSISKUS WINTO
WA: 081335764432
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi sekarang ini telah megalami
peningkatan hingga ke berbagai sisi kehidupan manusia. Perpaduan Hardware &
Software dapat menghasilkan suatu sistem yang canggih yang tentunya menghemat
dari segi pembuatan maupun biaya pemeliharaan. Munculnya sensor-sensor yang
semakin canggih di dunia elektronika saat ini dapat menunjang manusia untuk
membuat suatu alat yang bisa digunakan dalam kehidupan sehari-hari, baik
pekerjaan berat maupun ringan yang berguna untuk mempermudah pekerjaan manusia.
Perkembangan tersebut didukung dengan perangkat keras (hardware) maupun
perangkat lunak (software) yang semakin canggih dan meningkat kemampuannya.
Robot secara umum seperangkat alat mekanik yang bisa melakukan
tugas fisik baik dengan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan
program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Mengingat
tingkat kecelakaan seperti pembersihan limbah beracun, penjelajahan bawah air
dan luar angkasa, pertambangan, dan untuk pencarian tambang, akan
mempunyai resiko kecelakaan kerja yang cukup tinggi , kejadian tersebut
muncul inovasi yang mana dibuat sebuah robot yang berfungsi untuk menghindari
halangan sebagaimana robot tersebut akan berhenti secara perlahan dan akan
berhenti dengan jarak yang sudah ditentukan, sehinngga dapat mengurangi tingkat
kecelakaan kerja .
Untuk merancang suatu robot yang bekerja menggunakan
pergerakan otomatis dengan perpaduan antara hardware (sensor- sensor) dan
software. Hal ini difungsikan agar alat dapat berjalan sesuai yang di inginkan.
Dalam proses robot berjalan dengan menggunakan sensor sebagai navigasi. Sensor
ultrasonic pada robot tersebut berfungsi membaca pergerakan, jadi robot dapat
terus berjalan sesuai perintah program yang penulis buat. Sensor yang bekerja
sebagai navigasi adalah sensor ultrasonic dimana sensor ini mampu mendeteksi
adanya halangan yang berada didepannya, sehingga robot dapat berjalan dan
menghindar sesuai perintah pada program. Tujuan dari inofasi ini adalah membuat
alat yang dapat membantu pekerja terhindar dari kecelakaan kerja yang tidak
diinginkan.
BAHAN DAN METODE
Komponen utama menggunakan :
1. Arduino Uno
2. Servo SG90
3. Sensor Ultrasonic HC-SR04
4. Motor DC gearbox
5. Motor Driver L293D
6. 18650 Li-ion Baterai
7. 18650 baterai Holder
8. Male-Female Jumper 40cm
9. Papan Akrilik
10. Saklar Switch On-Off
Pembuatan alat robot ini berbasis Ultrasonik HC- SR04 dan Arduino Uno Mikrokontroler Atmega 328 merupakan sebuah robot yang dapat menghindari halangan yang ada di depannya. Pada prinsipnya alat ini adalah alat yang bisa menghindar dari setiap benda atau rintangan yang menghalanginya. Alat ini bekerja menggunakan tegangan 3-5 Volt DC dari baterai sehingga bisa dibawa kemana pun. Alat ini menghindari halangan yang didepannya menggunakan pancaran gelombang ultrasonic. Setelah membaca dari pantulan gelombang yang ada alat ini akan otomatis bergerak menghindar menuju kejalan yang tidak ada halangannya.
Blok Rangkaian
Gambar blok rangkaian dapat dilihat dibawah ini:
Dari gambar diagram blok rangkaian diata penulis menguraikan
cara kerja rangkaian kerja sebgai berikut:
1. = Input
Blok ini berfungsi sebagai pemberi
masukkan kebagian blok proses diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Catu daya digunakan untuk pemberi
supply tegangan ke alat yaitu tegangan sebesar 5 volt.
b. Sensor Ultrasonik HC-SR04 digunakan
untuk mendeteksi halangan yang ada di depan.
2. = Proses
Blok proses ini sebagai rangkaian
pengontrol dan penggerak utama dari keseluruhan rangkaian
3. = Output
Blok ini berfungsi untuk pemberi
keluaran dari blok proses, diantaranya adalah:
a. Driver motor DC berfungsi sebagai
perubah sinyal untuk bisa menggerakkan
motor kiri motor kanan.
b. Motor kiri berfungsi untuk
menggerakkan robot maju ke kanan atau mundur kekiri.
c. Motor kana berfungsi untuk
menggerakkan robot maju ke kiri atau mundur kekanan.
Skema Rangkaian
Skema rangkaian adalah sebagai berikut: Rancangan ini adalah
sistem membaca dan menghindar yang menggunakan mikrokontroler ATMega 328
sebagai pusat pemproses data, HC- SR04 sebagai sensor pembaca, dan rangkaian
elektronika lain sebagai pendukung sistem. Untuk mengaktifkan sistem, hubungkan
sistem dengan catu daya 5 Volt DC, jika LED pada sistem minimum hidup maka alat
tersebut siap bekerja, namun jika LED pada sistem minimum mati maka periksa
tegangan pada catu daya. Untuk mensimulasikan kerja alat, aktifkan sensor HC-
SR04 dengan cara menghubungkan dari setiap ground sensor pada sistem minimum
yang akan memproses kerja alat. Kemudian masukan program yang telah tersedia
pada alat, jika alat berjalan secara otomatis dan menghindar dari halangan yang
menghalanginya maka alat tersebut berjalan dengan semestinya
Gambar 2. Skema Rangkaian
Modul Sensor Ultrasonic HC-SR
Gambar 3. Modul Sensor Ultrasonik
HC-SR
Modul sensor ini diletakan diluar dari sistem minimum agar
dapat diletakan di depan robot agar dapat mendeteksi halangan. Modul sensor
ultrasonic HC-SR 04 ini di hubungkan pada PD2 yaitu pada pin 4 ATMega 328
disambungkan ke kaki 2 pada sensor, PD3 yaitu pin 5 ATMega238 di sambungkan ke
kaki 1 sensor, kaki 3 pada sensor di sambungkan ke GRD dan kaki 4 sensor
sebagai VCC.
Rangkaian Sistem
Minimum ATMega 328 (ARDUINO UNO)
Gambar 4. Rangkaian Sistem Minimum ATMega 328
Sistem minimum sebagai rangkaian minimal dimana chip mikrokontroler dapat bekerja. ATMega328 di tanamkan sebuah BoatLoader atau perangkat lunak yang nanti nya pada saat akan memasukan program ke chip mikrokontroler tidak lagi menggunakan DownLoader external yang menggunakan jalur ISP (insistem programming) MISO, MOSI, SCK dan reset tpi akan menggantikan cara pengisian chip mikrokontroler melalui komunikasi serial RX dan TX. Dengan memsukan BoatLoader ke chip mikrokontroler maka ATMega328 ini menjadi arduino.
IC FT 232 RL adalah IC converter USB ke serial yang nantinya
akan jadi perantara pengisian programm dari komputer menuju chip mikrokontroler
Atmega328. Interfes yang digunakan adalah USB tipe B. Pin 2 USB (data min)
berhubung ke pin 16 IC FT 232 RL dan pin 3 USB (data +) terhubung ke pin 15 IC.
FT 232 RL, dihubungkan dengan kapasitor 100 nF untuk meredam nois yang di
hasilkan dari IC FT 232 RL dan komponen pendukungnya.
Pada kondisi inilah IC FT 232 RL akan mengkonversi komunikasi
sinyal USB menjadi serial. Jadi pada saat dihubungkan ke komputer maka akan tertedeteksi
sebagai serial COM. Pin 1 (TX) IC FT 232 RL akan di hubungkan ke pin 2 (RX) IC
mikrokontroler begitupula dengan pin 4.
Motor Driver L298N
Driver adalah rangkaian yang tersusun dari transistor yang
digunakan untuk menggerakkan motor DC. Motor memang dapat berputar hanya dengan
daya DC, tapi tidak bisa diatur tanpa menggunakan driver, maka diperlukan suatu
rangkaian driver yang berfungsi untuk mengatur kerja dari motor
Motor Servo
Gambar 5. Motor Servo
Servo Motor
adalah perangkat listrik yang digunakan pada mesin-mesin industri pintar yang
berfungsi untuk mendorong atau memutar objek dengan kontrol yang dengan presisi
tinggi dalam hal posisi sudut, akselerasi dan kecepatan, sebuah kemampuan yang
tidak dimiliki oleh motor biasa
DC GEAR BOX
Gambar 6. DC Gear Box
gearbox mesin atau motor fungsi utamanya adalah untuk
menyalurkan tenaga atau daya yang sudah dihasilkan oleh mesin ke bagian lain
dari sistem kerja motor untuk memunculkan pergerakan atau pergeseran
Tabel 1. Pin Port
|
Pin Mikrokontroler |
Port Mikrokontroler |
Pin Arduino |
Penggunaan |
|
1 |
RESET |
RESET |
Tombol/Reset |
|
2 |
PD0 |
Digital Pin 0 (RX) |
Pengisian Program RX |
|
3 |
PD1 |
Digital Pin 1 (TX) |
Pengisian Program TX |
|
4 |
PD2 |
Digital Pin 2 |
Pin Echo Sensor
Ultrasonik |
|
5 |
PD3 |
Digital Pin 3 |
Pin Trigger Sensor
Ultrasonik |
|
9 |
PB6 |
Crystal 1 |
Eksternal Clock
16 Mhz |
|
10 |
PB7 |
Crystal 2 |
Eksternal Clock 16 Mhz |
|
11 |
PD5 |
Digital Pin 5 |
PWM kiri |
|
12 |
PD6 |
Digital Pin 6 |
PWM kanan |
|
13 |
PD7 |
Digital Pin 7 |
Motor Kiri 1 |
|
14 |
PD8 |
Digital Pin 8 |
Motor Kiri 2 |
|
15 |
PB1 |
Digital Pin 9 |
Motor Servo |
|
16 |
PB2 |
Digital Pin 10 |
Motor Servo |
|
17 |
PB3 |
Digital Pin 11 |
Motor Kanan 1 |
|
18 |
PB4 |
Digital Pin 12 |
Motor Kanan 2 |
Membuat suatu alat yang dapat mendeteksi kondisi medan yang
tidak bisa ditebak dalam ruang yang gelap gulita. Terutama medan jarak pada
ruang, membutuhkan program sebagai pengolah yang dari input ultrasonic agar
kecepatan dan ketetapan alat lebih akurat. Pada alat ini kami memakai pprogram
berbasis arduino yang menggunakan bahasa C yang disederhanakan. Arduino memilik
keunggulan dibandingkan dengan software pembuat program alat pada umumnya.
Arduino memiliki banyak contoh program yang dapat diperoleh dari web asli
arduino, memiliki modul yang siap pakai, dan lebih sederhana dalam
penyusunannya.
sebagai driver motor DC dan dapat dikendalikan dengan
rangkaian TTL maupun mikrokontroler. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC
L293D dapat dihubungkan ke ground maupun kesumber tegangan positif karena
didalam driver L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam 1
unit chip IC L293D terdiri dari 2 buah driver motor DC yang berdiri sendiri
dengan kemampuan mengalirkan arus 1 Ampere tiap drivernya. Sehingga dapat
digunakan untuk QA membuat driver H-bridge untuk 2 buah motor DC.
Berikut ini adalah
proses kerja alat secara keseluruhan:
a.
Ketika
catu daya dihubungkan maka semua rangkaian menerima tegangan yang telah diatur
kebutuhannya sehingga rangkaian siap bekerja
b.
Input
data melalui sensor ultrasonik, sensor ini akan membaca setiap benda yang
menghalangi ada dideannya jika ada benda yang menghalangi maka iya akan
bergerak menghindari kekanan dan apabila tidak ada halangan iya akan berjalan
lurus.
c.
Ultrasonik
akan bergerak ke kanan dan ke kiri dengan pendeteksian HC-SR 04
d.
Ketika
sensor ultrasonik membeaca halangan di depannya maka mikrokontroler mengirimkan
sinyal ke driver motor untuk menggerakan motor untuk membelok ke kanan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Algoritma Program
Berikut akan dijelaskan algoritma program secara keseluruhan:
1.
Jika
robot dalam kondisi mendapatkan inputan sumber daya dari battery motor driver
akan mengirimkan proses kerja nya pada sensor ultrasonik HC-SR 04 yang dimana
sensor akan memantulkan gelombag sebagai pembaca dalam menghindari halangan
yang ada di depannya.
2.
Sensor
ultrasonik akan memantulkan gelombang dari jarak 25 cm sampai dengan 30 cm
untuk membaca halangan atau benda yang ada di depannya.
3.
Jika
sensor ultrasonik memancarkan gelombang dan motor driver mengirimkan proses
pergerakan pada motor DC, setiap sensor mendapatkan halangan benda dia akan
memantulkan gelombang dan berhenti untuk membaca dan menghindari benda yang ada
di depannya.
4.
Apabila
ultrasonik telah membaca gelombang yang dipantulkan maka motor DC akan berhenti
dan bergerak ke kanan, jika sensor ultrasonik tidak mendapatkan pantulan benda yang
menghalangi maka robot akan berjalan lurus.
Konstruksi Sistem
(Coding)
Pada bahasan ini dijelaskan tentang kontruksi sistem program
secara detail, meliputi: Inisialisasi program, Pembacaan input, Pemrosessan dan
pengendalian output program.
a. Initialisasi
Sensor_HC-SR p.4.5.12.13 : Sensor Halang
Trig bit p4A : Saklar Trig Pin
Echo bit p5A : Saklar Echo Pin
Vcc bit p5V : Saklar Vcc Pin
GND bit pGND : Saklar GND Pin Input Motor DC bit pL293D
Input Motor DC bit pL293D : Motor DC L293D
L293D UNO : Input Arduino
Penjelasan:
Sintaks program tersebut merupakan
inisialisasi perangkat keras dengan memberikan simbol-simbol tertentu yang
tujuannya memberikan kemudahan dalam pembuatan intruksi-intruksi selanjutnya.
Seperti sensor halang merupakan inisialisasi dari sensor pagar yang terhubung
pada port 4A, 5A, 12, 13 merupakan inisialisasi untuk sensor robot.
Input motor DC merupakan inisialisasi
untuk menjalankan kerja robot yang terhubung pada Driver Motor L293D
masing-masing terhubung dengan port yang sudah ada di Driver Motor L293D.
Driver Motor L293D merupakan inisialisasi yang terhubung Arduino UNO yang
pemrosesannya diproses dari sistem pengcodingan yang dimasukan kedalam ATMega 328
yang diteruskan ke Driver Motor untuk memproses cara kerja alat.
b. Input
#include <AFMotor.h> #define
trigPin 12
#define echoPin 13
AF_DCMotor motor1(1,MOTOR12_64KHZ); AF_DCMotor motor2(2, MOTOR12_8KHZ);
void setup()
{
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT); motor1.setSpeed(500); motor2.setSpeed (500);
}
void loop()
{
long duration,
distance;
digitalWrite(trigPin,
LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin,
LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = (duration/2) / 29.1;// convert
the
distance to centimeters.
if (distance < 25)/*if there's an obstacle 25
centimers, ahead, do the following: */
{
motor1.run(FORWARD); // Turn as long as there's an obstacle
ahead.
motor2.run (BACKWARD);
}
Else
{
delay (15);
motor1.run(FORWARD); //if there's no obstacle ahead, Go Forward!
motor2.run(FORWARD);
}
}
Hasil Percobaan
Dalam percobaan
yang kami lakukan tentang pembuatan robot menggunakan sensor ultrasonic
terdapat input, output, dan hasil keseluruhan alat yang sudah di uji
Hasil Input
Pengujian sensor
ultrasonik adalah dengan menghubungka pin SIG sensor ultrasonik yang digunakan
dengan pin mikrokontroler, pin VCC sensor diberi tegangan sebesar 5 V. Dengan
jarak pengujian antara sensor ultrasonik dengan objek penghalang sejauh 1 cm
sampai 25 cm
Pengujian untuk
mendapatkan nilai jarak ini dilakukan dengan mendekatkan dan menjauhkan posisi
objek yang ada di depan sensor, untuk mengetahui kepekaan ketika diberikan
objek penghalang, dan berikut ini adalah tabel mengenai percobaan yang telah
dilakukan dari hasil input
Tabel
2. Hasil Uji Jarak jangkauan Sensor Ultrasonik HC-SR04
|
Percobaan |
Jarak (Cm) |
Respon |
Halangan |
|
1 |
5 |
Kuat |
Terdeteksi |
|
2 |
10 |
Kuat |
Terdeteksi |
|
3 |
20 |
Kuat |
Terdeteksi |
|
4 |
30 |
Lemah |
Tidak
Terdeteksi |
|
5 |
40 |
Lemah |
Tidak
Terdeteksi |
Dari Tabel 2, menunjukan bahwa, jarak
1 sampai 25 cm terjadi respon yang kuat terhadap adanya halangan yang ada di
hadapannya dan menyebabkan motor berbelok kekanan, sedangakan pada jarak 30
sampai dengan 40 cm, terjadi respon yang lemah terhadap adanya halangan yang
ada di hadapannya, menyebabkan motor bergerak lurus.
Hasil Output
Hasil Output yang dihasilkan dari
percobaan ini adalah hasil uji coba dari motor kiri dan motor kanan, berikut
ini adalah tabel mengenai percobaan yang dilakukan dari motor kiri dan motor
kanan :
Tabel 3. Hasil Uji Coba Motor
|
Percobaan |
Ultrasonic |
Motor Kiri |
Motor Kanan |
Keterangan |
|
1 |
Terdeteksi Halangan |
Bergerak Maju |
Bergerak Mundur |
Robot Berbelok |
|
2 |
Tidak Terdeteksi Halangan |
Bergerak |
Bergerak |
Robot Jalan
Lurus |
Hasil Keseluruhan Alat
Pada kondisi awal robot di fungsikan,
kedua motor penggerak robot akan bergerak searah jarum jam sehingga robot akan
bergerak maju apabila tidak ada halangan di depannya. Dan selanjutnya pada saat
robot bergerak, robot juga akan melakukan pengukuran jarak dengan objek yang
ada disekitar robot dengan mmenggunakan sensor ultrasonik, kemudian jarak yang terdeteksi
ini akan ditampilkan pada program komputer melalui komunikasi serial.
Pada saat bergerak robot akan
melakukan manuver berikutnya jika terdeteksi objek di sekitarnya dengan jarak
sampai 25 cm, dan robot akan berbelok kekanan apabila jarak 30 cm dan
seterusnya.
Jika tidak terdeteksi halangan, robot
akan bergerak lurus kedepan, dan robot akan berbelok kekanan
apabila terdeteksi halangan yang
ada di hadapannya.
INFO
UNTUK MENDAPATKAN VIDEO LANGKAH-LANGKA KERJA PEMBUATAN ROBOT
HUBUNGI BPK.FRANSISKUS WINTO
WA: 081335764432
DOWNLOAD FILE PDF :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar