Pendahuluan
Aplikasi elektronika masa depan banyak berhubungan dengan teknologi robotika. Oleh karena itu, pengetahuan akan berbgai sensor dan teknik penggerakan aktutor sangatlah penting. Durasi untuk praktikum ini 4 jam menggunakan SmartAVR Robotics ver 4, kita mengharapkan Anda memiliki kit ini agar mudah belajar pemrograman robot.
SmartAVR Robotics Ver 4.0
Konsep Sensor Robotika
Sensor Sharp GP2D12
GP12D12 dan keluarganya merupakan sensor deteksi jarak Infra Red pada aplikasi robot, selain itu juga ukurannya yang kecil menghemat tempat dan daya Karena outputnya analog, maka sangat tepat jika dipasangkan dengan mikrokontroler AVR. Output sensor ini tidak linear, jadi Anda harus membuat look up table pada program untuk memperoleh hsil bacaan yang linear.
Blok diagram dari Sharp GP2D12 berisi led pemancar dan penerima yang memiliki rangkaian pemroses, pengemudi, dan rangkaian osilasi serta rangkaian output analog seperti gambar berikut:
Sensor ini mempunyai output 3 kabel, yang terdiri dari :
· Pin 1 sebagai tegangan output (Vo),
· Pin 2, GND
· Pin 3, Vcc
Untuk standarisasi, disarankan untuk kabel berwarna hitam sebagai GND, kuning untuk Vo dan Merah untuk Vcc.
GP2D12 mendeteksi bacaan terus menerus ketika diberi daya. Outputnya berupa tegangan analog yang sesuai dengan jarak yang diukur. Nilai tersebut diperbaharui setiap 32 ms. Berdasarkan pengukuran, tegangan yang dihasilkan pada jarak 10cm ialah 2.6V, dan menurun tidak secara linear pada jarak 80 cm beriksar pada tegangan 0.5 V.
Gambar 4 Karakteristik sensor Sharp GP2D12
Sensor Jarak Ultrasonik Devantech SRF04
Devantech SRF04 Ultrasonic Range Finder memberikan informasi jarak dari kisaran 3cm hingga 3 meter, atau SRF08 yang mencapai 6 meter. Kit ini sangat mudah untuk dirangkai dan membutuhkan sumber daya yang kecil sekali, yang sangat ideal untuk aplikasi mobile robot. Susunan kakinya sebagai berikut:
Pencari jarak ini bekerja dengan cara memancarkan pulsa suara dengan kecepatan suara (0.9 ft/milidetik).
Tabel 1 Karakteristik SRF04
| Tegangan | 5v |
| Arus | 30mA Typ. 50mA Max |
| Frekwensi | 40KHz |
| Maximum Range | 3 m |
| Minimum Range | 3 cm |
| Sensitifitas | Mendeteksi jarak min 3cm |
| Trigger input | 10uS Min. TTL level pulse |
| Pulsa echo | Positive TTL level signal, width proportional to range. |
Photoreflector Hamamatsu P5587
Photoreflector P5587 dan P5588 ialah fotoreflektor yang mengkombinasikan LED infrared dengan daya tinggi dan IC foto rendah tegangan. Foto IC ini terdiri dari fotodioda sensitifitas tinggi, penguat, Schmitt trigger dan output fototransistor pada 1 chip. Chip ini dapat digunakan untuk sensor line follower.
Lynxmotion Singeline Detector
Single Line detector ini merupakan sensor refleksif infrared yang biasanya dipasang pada robot sumo atau mobile robot lainnya. Sensor ini mengeluarkan sinyal TTL yang tergantung pada tingkat kecerahan permukaan di depan sensor tersebut. Gunakan 2 atau lebih sensor untuk menghasilkan robot line follower.
Sensor Hamamatsu UVTron Flame Detector
Hamamatsu UVTron Flame Detector dan rangkaian driver dapat mendeteksi api dari lilin atau puntung rokok dalam jarak 5 meter. Biasanya digunakan sebagai alat untuk mendeteksi sumber api seperti lilin, yang beroperasi pada panjang spectral 185 hingga 160nm.
Gambar 8 Paket sensor UVTRON dan driver C3704
Devais lain yang sering digunakan pada mobile robot ialah sensor kompas dan kamera CMUCam3 yang dapat mendeteksi objek yang bergerak berdasarkan warna, serta mampu melakukan pemrosesan image dengan cepat.
Gambar 9 Paket CMUCam3
Penerapan pada Program
Percobaan 1. Membaca data Sharp GP2D12
Langkah-langkahnya;
1. Siapkan SmartAVR Robotics Ver 4.0, dan hubungkan dengan kabel AVR ISP Programmer ke PC. Hubungkan kabel serial dari mikrokontroler ke port serial PC
2. Hubungkan sensor Sharp GP2D12 di port A.0, motor DC 5-12V di output L298D pin OUT1 dan OUT2.
3. Buat program di bawah ini :
SharpGP2D12.c:
// Percobaan 10.1, percobaan baca data sensor jarak Sharp GP2D12
// LED terhubung di Port B
#include <mega16.h>
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
#define ADC_VREF_TYPE 0x60
flash unsigned char string1[]={"data adc: %d; "};
// Baca 8 bit terpenting
unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) {
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
delay_us(10);
// Mulai konversi ADC
ADCSRA|=0x40;
// Tunggu konversi ADC selesai
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCH;
}
void main(void) {
// Inisialisasi Port B
PORTB=0xFF;
DDRB=0xFF;
// USART initialization
// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity
// USART Receiver: On
// USART Transmitter: On
// USART Mode: Asynchronous
// USART Baud Rate: 9600
UCSRA=0x00;
UCSRB=0x18;
UCSRC=0x86;
UBRRH=0x00;
UBRRL=0x19;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 31,250 kHz
// ADC Voltage Reference: AVCC pin
// ADC Auto Trigger Source: Free Running
// Menggunakan 8 bit data
ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
ADCSRA=0xA7;
SFIOR&=0x1F;
while (1)
{
PORTB=read_adc(0); // Baca data sensor di PA.0
printf(string1,PORTB);
if (PORTB>100)
{
...; //Putar motor DC ke kanan
}
else
{
...; //Putar motor DC ke kiri
}
};
}
4. Kompilasi dan jalankan, berikan halangan pada sensor jarak tersebut, lihat perubahan arah gerak motor DC. Buat grafik hasi pengukuran sensor tersebut.
Percobaan 2. Pengatur putaran Motor DC dengan PWM
Langkah-langkahnya;
5. Siapkan SmartAVR Robotics, dan hubungkan dengan kabel AVR ISP Programmer ke PC.
6. Hubungkan motor DC ke keluaran OUT3 dan OUT4 pada IC L298.
7. Buat program di bawah ini :
PWM.c:
// Percobaan 2, Percoban kontrol kecepatan motor dengan PWM
#include <mega16.h>
#include <delay.h>
bit i;
void main(void) {
unsigned int temp;
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
PORTD=0x00;
DDRD=0x30; //PD4 dan PD5 sebagai output
// Inisialisasi Timer/Counter 1
// Clock source: System Clock/8
// Clock value: 500 kHz
// Mode: Phase correct PWM, TOP value = ICR1 value
//Jika TCCR1A=0x82 (Non-inverted PWM mode) maka:
// OC1A output: Clear OC1A on compare match when up-counting.
// Set OC1A on compare match when down-counting.
//Jika TCCR1A=0x22 (Non-inverted PWM mode) maka:
// OC1B output: Clear OC1B on compare match when up-counting.
// Set OC1B on compare match when down-counting.
// OC1A output: Disconected (Normal)
TCCR1A=0x82;
TCCR1B=0x12;
TCNT1=0x0000;
ICR1H=0xFF; //Resolusi phase correct PWM 16-bit
ICR1L=0xFF;
OCR1A=0x0000;
OCR1B=0x0000;
i=0;
temp=0x0FF0; //Nilai awal PWM
while (1)
{
if (PINC.0==0) //Jika tombol yang terhubung dengan PC0 ditekan,
{ // maka motor semakin lambat
delay_ms(100); // dan berputar sampai berhenti
temp-=0xFF;
if (temp==0xFF01) temp=0x0000;
}
else //Jika tombol yang terhubung dengan PC0 tidak ditekan,
{ // maka motor semakin cepat
delay_ms(100); // berputar sampai berputar terus
temp+=0xFF;
if (temp==0x00FE) temp=0xFFFF;
}
OCR1A=temp;
OCR1B=temp;
};
}
8. Kompilasi dan jalankan program, tekan saklar pada Port C.0 dan lihat efeknya pada putaran motor DC.
01.46 | 0
komentar
gambar di samping kanan adalah 1 pasang sensor yang akan kita gunakan pada robot line follower. Bentuknya mirip seperti LED, yang berwarna ungu bernama receiver (photo dioda) dan yang berwarna bening bernama transmitter (infrared). Kalau pembaca ingin membeli di toko elektronik, bilang saja 1 pasang infrared sensor. Untuk membuat robot ini, kita gunakan 4 pasang sensor seperti di kanan. Sip? Murah koQ, satu pasangnya 3 ribu rupiah..hehe.. :D Kemudian, setelah kita mengetahui sensor apa yang akan kita pakai, coba buat dulu rangkaian seperti di bawah ini untuk setiap 1 pasang sensor : 
rangkaian sensor Nah, untuk 4 pasang sensor..kita perlu membuat 4 rangkaian seperti di samping kiri ini. Cara kerjanya cukup sederhana, hanya berdasarkan pembagi tegangan. Penjelasan di paragraf berikutnya aja yaa..hehe.. :D Lambang LED yang berwarna hitam adalah transmitter atau infrarednya yang memancarkan cahaya infrared terus menerus jika disusun seperti rangkaian di samping. Lambang LED yang kanan adalah receiver atau photo dioda-nya yang menangkap cahaya infrared yang ada di dekatnya. INGAT masang photo dioda-nya HARUS terbalik, seperti gambar rangkaian di samping. Dari rangkaian sensor ini, kita ambil OUTPUT (to comparator, A/D converter, dll) yang ditunjukkan oleh gambar di samping. 
Motor Servo HS-322HD
Motor DC Motor ini digunakan untuk memutar kipas yang digunakan untuk memadamkan api lilin.
