pengembangan metode pencarian api pada robot … · 2020. 12. 2. · api pada robot api berkaki...

i

TUGAS AKHIR

PENGEMBANGAN METODE PENCARIAN API

PADA ROBOT PEMADAM API BERKAKI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

Erika Nugrahingsih

NIM : 165114043

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

DEVELOPMENT OF FIRE SEARCHING METHODS

ON LEGGED FIREFIGHTING ROBOTS

Presented as partial fulfillment of the requirements

For a Bachelor Engineering degree

In Electrical Engineering Study program

Department of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology Sanata Dharma Univeristy

By :

Erika Nugrahingsih

NIM : 165114043

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2020


vii

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto Hidup :

“God is about to open some important doors in our life“

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Tuhan Yesus Kristus

Bapak Anang Wahyudi, Mama Ruth Rochyatin

Mas Yogi Wahyu Aji, Kak Queen P. Arunglamba

Orang terdekat yang ku sayangi

Teman-teman Tim Robotika KRPAI

Alamamaterku Universitas Sanata Dharma


viii

INTISARI

Kontes Robot Pemadam Indonesia (KRPAI) merupakan ajang kompetisi

perancangan dan pembuatan robot untuk bisa memadamkan api lilin dalam satu ruangan

dengan berbagai rintangan, sehingga robot harus memiliki keakuratan sensor untuk dapat

memadamkan api. Penelitian sensor untuk robot pemadam api pernah dilakukan namun

sensor yang diteliti masih belum bisa mendeteksi api bila ada halangan di depan api dan

jarak pembacaan sensor yang terbatas. Pada penelitian ini dikembangkan metode pencarian

api pada robot api berkaki dengan menggunakan tiga tipe sensor api.

Robot pada penelitian ini dirancang untuk bisa mendeteksi frekuensi 3,8 kHz sebagai

start robot kemudian menyusuri lorong menggunakan algoritma wall follower dengan nilai

referensi memakai sensor jarak. Robot kemudian mendeteksi garis ruang dengan sensor

warna ketika robot telah mendeteksi garis dan badan robot telah memasuki ruang kemudian

robot akan mendeteksi api ruang dengan sensor UVTron Hamamatsu, mengarahkan badan

robot dekat api dengan sensor api infrared kemudian mengarahkan penyemprot sesuai titik

api yang telah dideteksi dengan sensor api AMG8833 IR Thermal Array. Penyemprot akan

bergerak sesuai titik api dan menyemprotkan air ke objek lilin. Robot akan diuji dengan 24

konfigurasi ruang yang sesuai dengan peraturan KRPAI.

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, robot dapat menjalankan misi

memadamkan api dengan keberhasilan sebesar 95,83%. Setiap sensor yang digunakan dapat

merepresentasikan data yang diharapkan dengan baik kecuali sensor api infrared. Sensor

jarak memiliki keberhasilan sebesar 96,94%, Sensor IR jarak untuk menghindari rintangan

memiliki keberhasilan sebesar 97,79%. Sensor suara dan sensor warna yang digunakan dapat

berfungsi dengan baik. Sensor api UVTron Hamamatsu dan AMG8833 yang digunakan

dapat mendeteksi api ruang dan mampu mengarahkan penyemprot ke titik api.

Kata kunci : KRPAI berkaki, robot pemadam api, UVTron Hamamatsu, AMG8833


ix

ABSTRACT

The Indonesian Firefighting Robot Contest (KRPAI) is a competition for designing and

manufacturing robots, to be able to extinguish a candle flame in one room with various

obstacles, so the robot must have accurate sensor to extinguish the fire. Research on sensors

for firefighting robots has been carried out, but the sensors studied are still unable to detect

a fire if there is an obstacle in front of the fire and the sensor reading distance is limited. In

this study, a fire search method was developed in a fire-legged robot using three types of fire

sensors.

The robot in this study is designed to be able to detect a frequency of 3.8 kHz as a start of

the robot and then walked down the aisle using a wall follower algorithm with reference

values using a distance sensor. The robot then detects the space line with a color sensor when

the robot has detected the line and the robot's body has entered the room then the robot will

detect the flame’s room with the UVTron Hamamatsu sensor, directs the robot near the fire

with an infrared fire sensor then directs the nozzle sprayer according to the fire point that

has been detected with the AMG8833 IR Thermal Array fire sensor. The nozzle sprayer will

move according to the point of fire and spray water onto the object. The robot will be tested

with 24 room configurations in accordance with KRPAI rule.

Based on the tests that have been done, the robot can extinguish fire missions with a success

of 95.83%. Each sensor can represent well-expected data except infrared fire sensors. The

distance sensor has 96.94% success, the IR distance sensor to avoid obstacles has 97.79%

success. The sound sensors and color sensors can function properly. The The UVTron

Hamamatsu and AMG8833 fire sensors can detect flame’s room and are able to direct nozzle

sprayers to the point of fire.

Keyword : KRPAI, legged, firefighting robot, UVTron Hamamatsu, AMG8833


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL (BAHASA INDONESIA) ......................................................... i

HALAMAN SAMPUL (BAHASA INGGRIS) .............................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .......................................................................... v

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ................................................ vii

INTISARI ........................................................................................................................ viii

ABSTRACT .................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ..................................................................................................... x

DAFTAR ISI ................................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xv

DAFTAR TABEL ........................................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ................................................................................................... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ................................................................................................. 2

1.4. Metodologi Penelitian......................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI .................................................................................................. 5

2.1. Konfigurasi Arena .............................................................................................. 5

2.2. Mikrokontroler.................................................................................................... 9

2.3. Sensor Jarak ........................................................................................................ 10

2.4. Sensor Infrared ................................................................................................... 11

2.5. Sensor Api UVTron Hamamatsu ........................................................................ 12

2.6. Sensor Infrared Thermal Array........................................................................... 14

2.7. Sensor Infrared Flame ........................................................................................ 14

2.8. Sensor Suara ....................................................................................................... 15

2.9. Sensor Warna ...................................................................................................... 16

2.10. Servo Motor SG90 ............................................................................................ 18

2.11. Pompa Air DC .................................................................................................. 18


xiii

2.12. Fuzzy Mamdani ................................................................................................ 19

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ......................................................................... 22

3.1. Blok Diagram Sistem.......................................................................................... 22

3.2. Perancangan Mekanik Robot .............................................................................. 23

3.3. Perancangan Hardware ....................................................................................... 25

3.3.1.Power Supplay ........................................................................................... .25

3.3.2.Mikrokontroler Master .............................................................................. .26

3.3.3.Mikrokontroler Slave 1 .............................................................................. .27

3.3.4.Mikrokontroler Slave 2 .............................................................................. .28

3.3.5.Mikrokkontroler Slave 3 ............................................................................ .28

3.3.6.Komunikasi I2C ......................................................................................... .29

3.3.7.Perhitungan Jarak Robot dan Lilin ............................................................ .29

3.3.8.Perhitungan Kemampuan Pompa .............................................................. .31

3.4. Perancangan Diagram Alir ................................................................................. 31

3.4.1.Proses Kerja Sistem ................................................................................... .31

3.4.2.Program Derajat Pergerakan ...................................................................... 32

3.4.3.Program Deteksi Garis............................................................................... 34

3.4.4.Program Deteksi Api ................................................................................. 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................... 35

4.1. Perubahan Perancangan ..................................................................................... 35

4.1.1.Perubahan Flowchart Utama ..................................................................... 35

4.1.2.Perubahan Sensor Api Infrared.................................................................. 36

4.1.3.Perubahan Implementasi Mekanik Robot.................................................. 37

4.2. Hasil Implementasi ............................................................................................. 38

4.3. Pengujian dan Pembahasan Hardware ................................................................ 41

4.3.1.Pengujian dan Pembahsan Sensor Jarak .................................................... 41

4.3.2. Pengujian dan Pembahsan Sensor Obstacle ............................................. 44

4.3.3. Pengujian dan Pembahsan Sensor Suara .................................................. 46

4.3.4. Pengujian dan Pembahsan Sensor Garis ................................................... 48

4.3.5. Pengujian dan Pembahsan Sensor Api UVtron ........................................ 50

4.3.6. Pengujian dan Pembahsan Sensor Api Array ........................................... 53

4.4. Pembahasan Perangkat Lunak ............................................................................ 57

4.4.1.Pembahsan Program Slave 1 ..................................................................... 57

4.4.2.Pembahsan Program Slave 2 ..................................................................... 66


xiv

4.4.3.Pembahsan Program Master ...................................................................... 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 79

5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 79

5.2. Saran ................................................................................................................... 79

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 80

LAMPIRAN .................................................................................................................... 82


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Bagan Sistem ..................................................................................................... 3

Gambar 2.1 Konfigurasi A .................................................................................................... 5

Gambar 2.2 Konfigurasi B..................................................................................................... 6

Gambar 2.3 Konfigurasi C..................................................................................................... 6

Gambar 2.4 Konfigurasi D .................................................................................................... 7

Gambar 2.5 Posisi Home ....................................................................................................... 7

Gambar 2.6 Posisi Api ........................................................................................................... 8

Gambar 2.7 Posisi Boneka..................................................................................................... 8

Gambar 2.8 Pin Mapping Atmega 328 .................................................................................. 9

Gambar 2.9 Sensor PING Parallax ...................................................................................... 10

Gambar 2.10 Sensor Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ....................................................... 10

Gambar 2.11 Rangkaian Skematik Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ................................. 11

Gambar 2.12 Grafik output tegangan terhadap jarak .......................................................... 11

Gambar 2.13 Sensor UVTron Hamamatsu R2868 .............................................................. 12

Gambar 2.14 Sudut lebar (directivity) UVTron Hamamatsu R2868 ................................... 13

Gambar 2.15 Driving Circuit C10807 ................................................................................. 13

Gambar 2.16 Rangkaian Driving Circuit C10807 ............................................................... 14

Gambar 2.17 Sensor Infrared Thermal Array ...................................................................... 14

Gambar 2.18 Sensor infrared flame ..................................................................................... 15

Gambar 2.19 Konfigurasi pin LM567 ................................................................................. 15

Gambar 2.20 Sensor TCS3200 ............................................................................................ 16

Gambar 2.21 Pin-pin pada TCS3200 ................................................................................... 16

Gambar 2.22 Servo Motor SG90 ......................................................................................... 18

Gambar 2.23 Pin Servo Motor SG90................................................................................... 18

Gambar 2.24 Pompa Air DC ............................................................................................... 19

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem ....................................................................................... 23

Gambar 3.2 Mekanik Robot Keseluruhan ........................................................................... 23

Gambar 3.3 Robot Tampak Atas ......................................................................................... 24

Gambar 3.4 Robot Tampak Depan ...................................................................................... 24


xvi

Gambar 3.5 Robot tampak samping .................................................................................... 24

Gambar 3.6 Robot tampak bawah ....................................................................................... 25

Gambar 3.7 Robot tampak belakang ................................................................................... 25

Gambar 3.8 Perancangan Power Supplay .................................................................... 26

Gambar 3.9 Perancangan Mikrokontroler Master ............................................................... 27

Gambar 3.10 Perancangan Mikrokontroller Slave 1 ........................................................... 27

Gambar 3.11 Perancangan Mikrokontroler Slave 2 ............................................................ 28

Gambar 3.12 Perancangan Mikrokontroler Slave 3 ............................................................ 29

Gambar 3.13 Diagram Komunikasi I2C .............................................................................. 29

Gambar 3.14 Posisi sensor dan lilin .................................................................................... 30

Gambar 3.15 Diagram Alir Utama ...................................................................................... 32

Gambar 3.16 Diagram Alir Derajat Pergerakan .................................................................. 33

Gambar 3.17 Diagram Alir Deteksi Garis ........................................................................... 34

Gambar 3.18 Diagram Alir Deteksi Api .............................................................................. 35

Gambar 4.1 Perubahan Diagram Alir Utama ...................................................................... 35

Gambar 4.2 Ilustrasi pengujian sensor api infrared ............................................................. 38

Gambar 4.3 Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak depan) ...................... 38

Gambar 4.4 Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak belakang) ................. 38

Gambar 4.5 Robot Part level 1 ............................................................................................ 38

Gambar 4.6 Robot part level 2............................................................................................. 39

Gambar 4.7 Robot part level 3 (1) ....................................................................................... 39



Gambar 4.10 Pengujian PING arah 180 derajat .................................................................. 44

Gambar 4.11 Pengujian Sensor Infrared GP2Y0A41SK0F ................................................ 46

Gambar 4.12 Pengujian Sensor Warna TCS3200 ............................................................... 48

Gambar 4.13 Ilustrasi pengujian Sensor Hamamatsu .......................................................... 51

Gambar 4.14 Pengujian Sensor Hamamatsu ....................................................................... 51

Gambar 4.15 (kiri) posisi lilin pada jam 07.30, (kanan) posisi lilin pada jam 09.00 .......... 52

Gambar 4.16 (kiri) posisi lilin pada jam 07.30, (kanan) posisi lilin pada jam 09.00 .......... 53

Gambar 4.17 Posisi lilin pada jam 07.30 ............................................................................. 53


xvii

Gambar 4.18 Listing program pada Slave 1 (Inisialisasi sensor IR) ................................... 58

Gambar 4.19 Listing program pada Slave 1 (Inisialisasi sensor PING) .............................. 58

Gambar 4.20 Listing program pada Slave 1 (Inisialisasi nilai pada variabel) ..................... 59

Gambar 4.21 Listing program pada Slave 1 (Void setup) ................................................... 59

Gambar 4.22 Listing program pada Slave 1 (Void loop label soundak) ............................. 60

Gambar 4.23 Listing program pada Slave 1 (Void loop label jalan) ................................... 61

Gambar 4.24 Inisialisasi parameter input dan output Fuzzy ............................................... 61

Gambar 4.25 Fungsi keanggotaan Input S1......................................................................... 62

Gambar 4.26 Fungsi keanggotaan fuzzy output derajatKanan ............................................ 63

Gambar 4.27 Fungsi keanggotaan fuzzy output derajatKiri ................................................ 63

Gambar 4.28 Fuzzy Rule pada Matlab ................................................................................ 64

Gambar 4.29 Grafik Pergerakan Robot ............................................................................... 64

Gambar 4.30 Listing program pada Slave 2 (Inisialisasi Variabel dan treshold) ................ 66

Gambar 4.31 Listing program pada Slave 2 (Void setup) ................................................... 66

Gambar 4.32 Listing program pada Slave 2 (Void loop label standby) .............................. 67

Gambar 4.33 Listing program pada Slave 2 (cek_front) ..................................................... 67

Gambar 4.34 Listing program pada Slave 2 (label startprogram) ....................................... 68

Gambar 4.35 Rangkaian Skematik Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ................................. 68

Gambar 4.36 Listing program master (library dan inisialisasi) ........................................... 71

Gambar 4.37 Ilustrasi pin servo kaki ................................................................................... 71

Gambar 4.38 Void cekdata_slave1 ...................................................................................... 72

Gambar 4.39 Void cekdata_slave2 ...................................................................................... 72

Gambar 4.40 Listing program soundactive ......................................................................... 73

Gambar 4.41 Listing program cari ruang ............................................................................ 73

Gambar 4.42 Ilustrasi robot masuk ruang (1) ...................................................................... 74

Gambar 4.43 ilustrasi robot masuk ruang (2) ...................................................................... 74

Gambar 4.44 Ilustrasi robot masuk ruang (3) ...................................................................... 75

Gambar 4.45 Listing program keluar ruang ........................................................................ 75

Gambar 4.46 Listing program posisi api ............................................................................. 76

Gambar 4.47 Program grideye_2 (1) ................................................................................... 76

Gambar 4.48 Program grideye_2 (2) ................................................................................... 76


xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pin Arduino Nano ................................................................................................ 10

Tabel 2.2 Fungsi pin LM567 ............................................................................................... 15

Tabel 2.3 Konfigurasi pin TCS3200 dan fungsinya ............................................................ 17

Tabel 2.4 Pemilihan photodioda pembaca warna ................................................................ 17

Tabel 2.5 Frekuensi Keluaran .............................................................................................. 18

Tabel 4.1 Hasil percobaan sensor api Infrared .................................................................... 36

Tabel 4.2 (Lanjutan) Hasil percobaan sensor api Infrared .................................................. 37

Tabel 4.3 Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING ............................................................ 42

Tabel 4.4 (Lanjutan) Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING .......................................... 43

Tabel 4.5 Hasil pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F .............................................. 45

Tabel 4.6 Hasil pengujian sensor suara LM567 .................................................................. 47

Tabel 4.7 Hasil pengujian sensor warna TCS3200 .............................................................. 49

Tabel 4.8 Hasil pengujian sensor Hamamatsu..................................................................... 51

Tabel 4.9 (Lanjutan) Hasil pengujian sensor Hamamatsu ................................................... 52

Tabel 4.10 Hasil pengujian sensor AMG8833 (1) ............................................................... 54

Tabel 4.11 Hasil Perbandingan pembacaan suhu tiap pixel (1) .......................................... 54





Tabel 4.16 Kondisi khusus .................................................................................................. 60

Tabel 4.17 Fuzzy rule .......................................................................................................... 64

Tabel 4.18 Tabel perbandingan hasil keluaran Matlab dan program Fuzzy ....................... 64

Tabel 4.19 (Lanjutan) Tabel perbandingan hasil keluaran Matlab dan program Fuzzy ...... 65

Tabel 4.20 kondisi khusus di master ................................................................................... 69

Tabel 4.21 Gerakan posisi siap robot .................................................................................. 70

Tabel 4.22 step gerakan jalan robot ..................................................................................... 70

Tabel 4.23 Data keberhasilan misi memadamkan api ......................................................... 77


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Robot merupakan alat mekanik yang dapat membantu pekerjaan manusia dan dapat

bekerja terus-menerus. Robot dapat menjalankan tugasnya dengan mengikuti instruksi

langsung dari manusia atau bekerja secara otomatis dengan program[1]. Kemajuan robotika

saat ini sangat pesat ditandai dengan banyaknya industri yang menggunakan robot sebagai

mesin produksi. Selain dipakai dalam sektor industri robot juga digunakan dalam sektor yang

dapat membahayakan manusia seperti robot yang dapat menjinakkan bom dan robot

pemadam api.

Kontes Robot Indonesia (KRI) merupakan kontes robot di Indonesia yang

diselenggarakan oleh Kementrian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Republik

Indonesia yang di ikuti oleh hampir seluruh perguruan tinggi di Indonesia. Perlombaan KRI

ini bertujuan untuk mengembangkan kreatifitas mahasiswa. Selain itu mahasiswa dapat

menerapkan ilmu pengetahuan dan teknologi di dunia nyata serta dapat mengembangkan

teknologi di bidang robotika. Dalam perlombaan KRI ada enam divisi yaitu Divisi Robot

Pemadam Api, Divisi Robot Sepak Bola Beroda, Divisi Robot Seni Tari, Divisi Robot ABU

dan Divisi Robot Tematik.[2]

Divisi Kontes Robot Pemadam Api (KRPAI) mengalami perkembangan yang pesat

dilihat dari berkembangnya penguasaan mahasiswa terhadap teknologi dan prestasi di lomba

Trinity College International Robot Contest (TCIRC). Peraturan lomba KRI divisi KRPAI

semakin disempurnakan agar mampu meningkatkan prestasi peserta di ajang TCIRC[3].

Lomba KRI divisi pemadam api mengharuskan robot untuk bisa memadamkan api lilin

dalam satu ruangan dengan berbagai rintangan, sehingga robot harus memiliki keakuratan

sensor untuk dapat memadamkan api.

Penelitian tugas akhir karya Aldinova Samuel membahas Sensor Thermal TPA81.

Penelitian tersebut dapat mengimplementasi sensor thermal array untuk mendeteksi cahaya

api namun sensor tersebut tidak dapat mendeteksi cahaya api bila ada halangan tepat di depan

api [4]. Penelitian tugas akhir karya Lukas Ardiyanto Herlambang Jati membahas tentang


2

Algoritma Depth First Search. Penelitian tersebut menggunakan flame sensor untuk

mendeteksi cahaya lilin api dan sensor line untuk mendeteksi garis pada pintu masuk ruang,

namun pembacaan warna putih dan hitam pada line sensor hanya bisa sampai 2 cm

sedangkan flame sensor dapat mendeteksi api tepat ke arah sumber api dengan jarak hingga

74 cm [5].

Berdasarkan permasalahan di atas maka penelitian ini mengembangkan metode

pencarian api pada robot pemadam api berkaki dengan menggunakan tiga tipe sensor api.

Robot dapat melakukan start dengan sensor suara yang dapat mendeteksi frekuensi sebesar

3,8kHz. Kemudian robot akan berjalan keluar ruang start dengan algoritma wall follower

menggunakan sensor jarak. Saat robot telah keluar dari ruang start, robot akan menyusuri

lorong dan mendeteksi garis putih ruang yang baru dengan sensor warna. Setelah mendeteksi

garis putih, sensor api UVTron akan mendeteksi cahaya api pada ruang tersebut, jika tidak

ada api pada ruang tersebut robot akan keluar dari ruangan, jika pada ruang terdapat api

maka robot akan menggunakan sensor api infrared flame untuk menyusuri ruang dan

mengarahkan wajah robot tepat didepan sumber cahaya api kemudian sensor api IR Thermal

Array bekerja dan mengarahkan pemompa sesuai dengan titik api. Pada arena ujicoba

terdapat rintangan (obstacle) yang akan dilalui oleh robot pemadam api berkaki, untuk

melewati rintangan tersebut digunakan sensor infrared sehingga robot dapat berbalik dan

berjalan mencari ruang api menggunakan wall follower kembali.

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dilakukan penelitian ini adalah untuk menghasilkan metode pencarian api

robot api berkaki yang lebih akurat dengan menggunakan tiga tipe sensor api.

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mahasiswa lain sebagai referensi

pengembangan robot api berkaki dalam mengikuti lomba Kontes Robot Indonesia

selanjutnya.

1.3 Batasan Masalah

Penelitian ini hanya membahas sistem navigasi dari posisi start hingga proses

pencarian api serta sensor-sensor yang digunakan oleh robot pemadam api berkaki. Batasan

masalah pada penelitian ini adalah :

1. Menggunakan Arduino Nano sebagai mikrokontroler slave dan mikrokontroler

master


3

2. Menggunakan sensor api AMG8833, Hamamatsu R2868, dan infrared flame

sebagai pendeteksi api

3. Menggunakan sensor warna TCS3200 sebagai pendeteksi garis ruang

4. Menggunakan sensor suara LM567 untuk mengaktifkan robot dengan frekuensi

3,8kHz

5. Menggunakan sensor jarak ultrasonic Parallax sebagai pembaca jarak dan wall

following

6. Menggunakan sensor obstacle infrared GP2Y0A41SK0F untuk menghindari

boneka pada arena

7. Arena uji coba berukuran 244 cm x 244 cm, dengan 2 jenis arena, 1 jenis posisi

boneka, 3 jenis posisi home dan 4 jenis posisi api

1.4 Metodologi Penelitian

Untuk mencapai tujuan dari Tugas Akhir ini, maka penulis menggunakan metode

penelitian sebagai berikut :

1 Studi Literatur dilakukan untuk mendapatkan data dari buku-buku dan jurnal-jurnal

yang memuat informasi tentang arduino, sensor api, sensor warna, sensor suara,

sensor jarak dan infrared

2 Perancangan sistem perangkat lunak bertujuan untuk mengoptimalkan cara kerja

sistem pencarian api, dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang ada di batasan

masalah. Bagan sistem dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Bagan sistem

3 Proses pegambilan data dilakukan dengan cara menjalankan robot dalam arena dan

melihat keberhasilan robot berjalan menyusuri tembok, menemukan sumber api

dengan 24 konfigurasi yang telah ditentukan dan mengarahkan posisi badan tepat

sumber api.


4

4 Analisis dan penyimpulan hasil percobaan dilakukan dengan melihat keberhasilan

dari pembacaan sensor – sensor robot dan perintah dari mikrokontroler master ke

penggerak dan penyemprot.


5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Konfigurasi Arena[3][10]

Perlombaan Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI) memiliki konfigurasi

arena dengan berbagai parameter yang akan diundi bagi tiap-tiap peserta. Parameter dalam

penelitian ini berdasarkan TCFFHRC (Trinity College Fire-Fighting Home Robot Contest)

dan Panduan KRPAI. Parameter yang diundi untuk menentukan konfigurasi arena adalah

Posisi Pintu (Variable Door Location) yang memiliki empat jenis konfigurasi, kemudian

Posisi Start (Home) yang memiliki kemungkinan 11 posisi home tiap konfigurasi posisi

pintu, Posisi Api (lilin) memiliki 15 kemungkinan posisi api tiap konfigurasi posisi pintu

dan Posisi boneka memiliki tiga jenis konfigurasi.

Posisi Pintu (Variable Door Location) memiliki empat konfigurasi, konfigurasi A

(gambar 2.1), konfigurasi B (gambar 2.2), konfigurasi C (gambar 2.3) dan konfigurasi D

(gambar 2.4), posisi pintu mewakili denah rumah yang berbeda-beda. Konfigurasi untuk

Posisi Start (Home) dapat dilihat pada gambar 2.5, posisi start sebagai konfigurasi posisi

awal robot dalam arena. Posisi Api (lilin) dapat dilihat pada gambar 2.6. Posisi Boneka dapat

dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.1. Konfigurasi A


6

Gambar 2.2. Konfigurasi B

Gambar 2.3. Konfigurasi C


7

Gambar 2.4. Konfigurasi D

Gambar 2.5. Posisi Home


8

Gambar 2.6. Posisi Api

Gambar 2.7. Posisi Boneka


9

2.2 Mikrokontroler[11][12]

Mikrokontroler adalah suatu terobosan dalam teknologi mikroprosessor dan

mikrokomputer, perbedaannya mikrokontroler hanya digunakan untuk menangani suatu

aplikasi tertentu. Perbedaan mikrokontroler lain terletak pada perbandingan RAM dan ROM.

Komputer memiliki RAM dan ROM yang besar, tetapi pada mikrokontroler sangat terbatas.

ROM pada mikrokontroler digunakan untuk menyimpan program, sedangkan RAM untuk

menyimpan data sementara. Mikrokontroler terdiri dari ALU (Aritmatic Logical Unit), CU

(Control Unit), PC (Program Counter), SP (Stack Pointer), Register, Timer, Interupt.

Mikrokontroler juga dilengkapi dengan beberapa piranti pendukung lain seperti ROM (Read

Only Memory), RAM (Random Accses Memory), decoder, communication interface,

input/output (I/O) serial atau parallel. Pin Mapping Atmega dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8. Pin Mapping Atmega 328

Arduino Nano adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada

ATmega328. Arduino Nano mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat

digunakan sebagai keluaran PWM), 6 masukan analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz,

sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset.

Arduino Nano memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah

menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya

dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya. Pin

Arduino Nano dapat dilihat pada Tabel 2.1.


10

Tabel 2.1 Pin Arduino Nano

2.3 Sensor Jarak [7]

Sensor jarak yang digunakan pada penelitian ini adalah sebuah sensor ultrasonik

buatan Parallax (Sensor PING Ultrasonik Range Finder). Sensor jarak ultrasonik PING

adalah sensor dengan sinyal 40kHz, yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot

cerdas. Gambar 2.9 menunjukan sensor jarak PING Parallax.

Gambar 2.9 Sensor PING Parallax

Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang

ultrasonik (40 kHz) selama t = 200 𝜇𝑠 , kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING

memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan pulsa trigger dari mikrokontroler sebagai

pengendali (pulsa trigger dengan tout min 2𝜇𝑠). Spesifikasi sensor ultrasonik PING :

1. Kisaran pengukuran 2cm-3m.

2. Masukkan trigger: pulsa TTL positif , 2 µs min, 5 µs tipikal.

3. Echo hold off 750 µs dari pulsa trigger.

4. Selang waktu sebelum pengukuran berikutnya 200 µs.

5. Indikator LED menampilkan aktivitas sensor


11

2.4 Sensor Infrared [13][16]

Pada penelitian ini digunakan modul infrared Sharp GP2Y0A41SK0F. Modul

infrared Sharp GP2Y0A41SK0F adalah sebuah sensor pengukur jarak yang dibangun dari

PSD (position sensitive detector), infrared emitting diode dan sirkuit pemroses sinyal.

Modul ini mengadopsi metode triangulasi, sehingga jarak pengukuran tidak mudah

terpengaruh oleh berbagai refleksitifitas objek, suhu lingkungan dan durasi operasi.

Perangkat ini menghasilkan tegangan yang sesuai dengan jarak deteksi. Rentang jarak yang

dapat diukur oleh sensor ini antara 4 cm sampai dengan 30 cm dengan tipe keluaran analog.

Bentuk dari sensor infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Rangkaian skematik dan grafik output tegangan terhadap jarak dapat dilihat pada Gambar

2.11 dan 2.12.

Gambar 2.10. Sensor Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F

Gambar 2.11. Rangkaian Skematik Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F


12

Gambar 2.12. Grafik output tegangan terhadap jarak

2.5 Sensor Api UVTron Hamamatsu R2868[9][17][18]

Sensor Api UVTron Hamamatsu R2868 (gambar 2.13) merupakan detektor

ultraviolet UVTron yang memanfaatkan efek fotolistrik logam dan efek penggandaan gas.

Output rangkaian sensor berupa pulsa tegangan dengan nilai 0 sampai dengan 5 volt. Default

perioda pulsa output 10 ms. Sensor R2868 memiliki sensitivitas spektral antara 185 nm

hingga 260 nm, sensitivitas sudut lebar (directivity) dapat dilihat pada gambar 2.14, handal

dan cepat mendeteksi radiasi ultraviolet lemah yang dipancarkan dari api karena penggunaan

pelat logam.

Pengoperasian UVTron Hamamatsu R2868 menggunakan Driving Circuit C10807

(gambar 2.15). Driving Circuit C10807 dihubungkan dengan R2868 dapat dioperasikan

sebagai sensor yang sensitivitasnya tinggi terhadap sinar UV, sehingga mampu mendeteksi

nyala api (panjang sinar api 25 nm) yang berada pada jarak hingga 5 m. Tegangan input yang

dibutuhkan untuk mengaktifkan rangkaian C10807 berkisar antara 12 sampai 24 volt dc.

Rangkaian driving circuit C10807 dapat dilihat pada gambar 2.16.


13

Gambar 2.13. Sensor UVTron Hamamatsu R2868

Gambar 2.14. Sudut lebar (directivity) UVTron Hamamatsu R2868

Gambar 2.15. Driving Circuit C10807


14

Gambar 2.16. Rangkaian Driving Circuit C10807

2.6 Sensor Infrared Thermal Array[14]

Sensor infrared thermal array merupakan perangkat non-kontak yang dapat

mendeteksi energi inframerah (panas) dan mengubahnya menjadi sinyal elektronik dan

diproses untuk mengasilkan gambar thermal. Sinyal elektronik tersebut dapat digunakan

sebagai pengukuran suhu. Sensor ini hanya menggunakan komunikasi I2C, dan memiliki pin

interrupt yang dapat dikonfigurasi dan dapat diaktifkan ketika setiap pixel berada diatas atau

dibawah treshold yang telah ditentukan. Sensor infrared array dapat dilihat pada gambar

2.17.

Gambar 2.17. Sensor Infrared Thermal Array

2.7 Sensor Infrared Flame [5]

Sensor infrared flame merupakan sensor yang sensitif terhadap cahaya dengan

panjang gelombang 760nm hingga 1100nm dari sumber api. Sensor ini dapat mendeteksi api

dengan jarak hingga 100 cm dengan sudut deteksi 60 derajat dan jarak deteksi 30 cm. Output

yang dipakai pada sensor ini adalah output digital dan output analog. Sensor infrared flame

dapat dilihat pada gambar 2.18.


15

Gambar 2.18. Sensor infrared flame

2.8 Sensor Suara [8]

Sensor suara yang digunakan pada penelitian ini adalah LM567. LM567 adalah

decoder suara yang dirancang untuk memberikan switch transistor ke GND ketika sinyal

input berbentuk passband. LM567 terdiri dari I dan Q Detector dikontrol osilator tegangan

yang menentukan frekuensi pusat decoder. Komponen eksternal digunakan untuk mengatur

frekuensi pusat, bandwidth dan delay output. Konfigurasi pin LM567 dan fungsinya dapat

dilihat pada gambar 2.19 dan tabel 2.2

Gambar 2.19. Konfigurasi pin LM567

Tabel 2.2. Fungsi pin LM567

Nama No kaki IC I/O Deskripsi

GND 7 - Ground

IN 3 I Input

LF_CAP 2 I Pin kapasitor loop filter

OUT 8 O output

OF_CAP 1 I Output pin kapasitor

T_CAP 5 I Timing capacitor connection pin

T_RES 6 I Timing resistor connection pin

VCC 4 - Power supply


16

2.9 Sensor Warna [6][21]

Sensor warna yang digunakan dalam penelitian ini adalah TCS3200. TCS3200

merupakan konverter yang diprogram untuk mengubah warna menjadi frekuensi yang

tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan konverter arus ke frekuensi dalam IC

CMOS monolithic yang tunggal. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty

cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya (irradiance). Di dalam

TCS3200 (Gambar 2.20), konverter mengubah warna ke frekuensi dengan cara membaca

sebuah array 8x8 photodioda yakni, 16 photodioda mempunyai penyaring warna biru, 16

photodioda mempunyai penyaring warna merah, 16 photodioda mempunyai penyaring

warna hijau dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.

Gambar 2.20. Sensor TCS3200

Sensor warna TCS3200 memiliki konfigurasi pin dan fungsinya masing-masing

yang dapat dilihat pada gambar 2.21 dan tabel 2.3

Gambar 2.21. Pin-pin pada TCS3200

Tabel 2.3 Konfigurasi pin TCS3200 dan fungsinya

Nama No kaki IC I/O Deskripsi

GND 4 - Ground power supply

OE 3 I Aktif saat Fo (aktif rendah)

OUT 6 O Frekuensi keluaran (Fo)

S0,S1 1,2 I Saklar pemilih pada frekuensi keluaran

S2,S3 7,8 I Input pilihan photodioda

VDD 5 - Supply tegangan


17

Sensor warna TCS3200 bekerja dengan cara membaca nilai intensitas cahaya yang

dipancarkan oleh LED super bright terhadap objek, pembacaan nilai intensitas cahaya

tersebut dilakukan melalui matriks 8x8 photodioda. 64 photodioda tersebut dibagi menjadi

4 kelompok pembaca warna dapat dilihat pada tabel 2.4, setiap warna yang disinari LED

akan memantulkan sinar LED menuju photodioda, pantulan sinar tersebut memiliki panjang

gelombang yang berbeda–beda, tergantung pada warna objek yang terdeteksi.

Tabel 2.4 Pemilihan photodioda pembaca warna

S2 S3 Photodioda

L L Merah

L H Biru

H L Clear (tanpa filter)

H H Hijau

Tabel 2.5 merupakan contoh untuk mode frekuensi output 100% (S0=H, S1=H).

Frekuensi keluaran Red pass filter, Blue pass filter dan Green pass filter dibandingkan

dengan frekuensi tipikal (600kHz) dan disajikan dalam bentuk persen. Seperti yang di

tunjukan pada tabel, jika panjang gelombang warna adalah 470nm, output dari Blue pass

filter adalah 61% hingga 84% dari frekuensi tipikal, output dari Green pass filter adalah 22%

hingga 43% dari frekuensi tipikal dan output dari Red pass filter adalah 0% hingga 6% dari

frekuensi tipikal.

Tabel 2.5 Frekuensi Keluaran

Test Conditions

Blue Photodiode Green Photodiode Red Photodiode

S2 = L, S3 = H S2 = H, S3 = H S2 = L, S3 = L

MIN MAX MIN MAX MIN MAX

λp = 470 nm (Blue) 61% 84% 22% 43% 0% 6%

λp = 524 nm (Green) 8% 28% 57% 80% 9% 27%

λp = 640 nm (Red) 5% 21% 0% 12% 84% 105%

2.10 Servo Motor SG90[15]

Penelitian ini menggunakan servo motor SG90 milik Towerpro. Servo ini dapat

berputar 180 derajat (masing-masing arah 90 derajat), memiliki berat 9gr, torsi sebesar 1.8

dan tegangan kerja 4.8 V. Servo SG90 memiliki 3 pin (jingga, merah dan hitam) , gambar

2.22 dan 2.23 menunjukkan servo motor SG90 dan pin servo.


18

Gambar 2.22. Servo Motor SG90

Gambar 2.23. Pin Servo Motor SG90

2.11 Pompa Air DC [19]

Pompa adalah alat yang mampu memindahkan fluida dari tempat yang rendah

menuju tempat yang tinggi, serta mampu menaikkan tekanan fluida dari tekanan rendah

menjadi tekanan tinggi. Pompa air penggerak motor DC disuplai dengan energi listrik dari

tegangan DC yang berasal dari baterai atau adaptor. Pompa air penggerak motor DC lebih

disukai karena sangat efisien dan dapat langsung dari sumber listrik. Jenis pompa air DC

yang sering digunakan yaitu model brushes yang lebih murah dan lebih umum. Gambar 2.24

menunjukan pompa air DC.

Gambar 2.24. Pompa Air DC


19

2.12 Fuzzy Mamdani [20]

Sistem inferensi fuzzy Metode Mamdani dikenal juga dengan nama metode Max-

Min. Metode Mamdani bekerja berdasarkan aturan-aturan linguistik. Metode ini

diperkenalkan oleh Ebrahim H. Mamdani pada tahun 1975. Untuk mendapatkan output

(hasil), diperlukan 4 tahapan :

1. Pembentukan himpunan fuzzy

Menentukan semua variabel yang terkait dalam proses yang akan

ditentukan. Untuk masing-masing variabel input, tentukan suatu fungsi

fuzzifikasi yang sesuai. Pada metode Mamdani, baik variabel input maupun

variabel output dibagi menjadi satu atau lebih himpunan fuzzy.

2. Aplikasi fungsi implikasi

Menyusun basis aturan, yaitu aturan-aturan berupa implikasi-

implikasi fuzzy yang menyatakan relasi antara variabel input dengan variabel

output. Pada Metode Mamdani, fungsi implikasi yang digunakan adalah Min.

Bentuk umumnya adalah sebagai berikut :

Jika a adalah A¡ dan b adalah B¡, maka c adalah Ci

dengan Ai, Bi, dan Ci adalah predikat-predikat fuzzy yang merupakan nilai

linguistik dari masing-masing variabel. Banyaknya aturan ditentukan oleh

banyaknya nilai linguistik untuk masing-masing variabel masukan.

3. Komposisi aturan

Apabila sistem terdiri dari beberapa aturan, maka inferensi diperoleh

dari kumpulan dan kolerasi antar aturan. Ada 3 metode yang digunakan

dalam melakukan inferensi sistem fuzzy, yaitu :

a. Matode Max (Maximum)

Pada metode ini, solusi himpunan fuzzy diperoleh

dengan cara mengambil nilai maksimum aturan, kemudian

menggunakan nilai tersebut untuk memodifikasi daerah fuzzy

dan mengaplikasikannya ke output dengan menggunakan

operasi OR (gabungan). Jika semua proporsi telah dievaluasi,


20

maka output akan berisi suatu himpunan fuzzy yang

merefleksikan kontribusi dari tiap-tiap proporsi. Secara umum

dapat dituliskan :

µ ( xi) = max ( µsf (xi),µkf (xi) )

dengan :

µsf (xi) = nilai keanggotaan solusi fuzzy sampai aturan ke-i

µkf (xi) = nilai keanggotaan konsekuen fuzzy aturan ke-i

b. Metode Additive (Sum)

Pada metode ini solusi himpunan fuzzy diperoleh

dengan cara melakukan penjumlahan terhadap semua output

daerah fuzzy.

c. Metode Probabilistik (probor)

Pada metode ini, solusi himpunan fuzzy diperoleh

dengan cara melakukan perkalian terhadap semua output

daerah fuzzy.

4. Defuzzifikasi

Input dari proses penegasan adalah suatu himpunan fuzzy yang

diperoleh dari komposisi aturan-aturan fuzzy, sedangkan output yang

dihasilkan merupakan suatu bilangan real yang tegas. Sehingga jika diberikan

suatu himpunan fuzzy dalam range tertentu, maka harus dapat diambil suatu

nilai tegas tertentu sebagai output.

Ada beberapa cara metode penegasan yang biasa dipakai pada

komposisi aturan Mamdani, dalam skripsi ini metode yang akan dipakai

adalah metode centroid:

Metode Centroid (Composite Moment)

Pada metode ini, solusi tegas diperoleh dengan cara mengambil titik

pusat daerah fuzzy. Secara umum dituliskan :


21

untuk domain diskret, dengan di adalah nilai keluaran pada aturan ke-i dan

µÃi(di) adalah derajat keanggotaan nilai keluaran pada aturan ke-i sedangkan

n adalah banyaknya aturan yang digunakan.

dan

untuk domain kontinu, dengan Z0 adalah nilai hasil defuzzifikasi dan µ(Z) adalah derajat

keanggotaan titik tersebut, sedangkan Z adalah nilai domain ke-i.


22

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Dalam proses perancangan, pembuatan dan pengembangan metode pencarian api

pada robot api berkaki ini diperlukan beberapa alat dan bahan yang menunjang

pembuatannya. Selain pembuatan perangkat keras (Hardware), diperlukan juga perancangan

perangkat lunak (Software) serta komunikasi antar mikrokontroler BAB ini akan membahas

tiga sensor api yang memiliki tugas dan kegunaannya masing-masing. Pendeteksian pertama

dilakukan oleh sensor api Uvtron Hamamtsu R2868, sensor ini digunakan untuk mendeteksi

sinar UV yang berasal dari lilin/sumber api dengan posisi robot berada pada ruangan. Setelah

mendeteksi sinar UV kemudian sensor api infrared flame yang memiliki 32 buah sensor

mendeteksi posisi api dengan tepat ketika robot berjalan masuk kedalam ruangan. Sensor api

thermal array AMG8833 digunakan setelah robot berhasil mendeteksi posisi api dengan

tepat, sehingga sensor ini akan membaca data suhu sumber api..

3.1 Blok Diagram Sistem

Sistem yang dibuat terdiri dari tiga mikrokontroler slave dan satu mikrokontroler

master blok diagram sistem dapat dilihat pada Gambar 3.1 . Sistem ini juga menggunakan

berbagai sensor untuk menunjang kerja sistem. Pada sistem yang akan dibuat banyak

mikrokontroler yang digunakan untuk kebutuhan multitasking kerja sensor sehingga

mikrokontroler master tetap bisa menjalankan tugas utama dan sensor-sensor yang

membutuhkan waktu untuk kerja bisa bekerja dalam waktu yang bersamaan dengan

mikrokontroler master.


23

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem

3.2 Perancangan Mekanik Robot

Perancangan mekanik robot disesuaikan dengan aturan KRPAI 2019. Aturan KRPAI

2019 membatasi ukuran robot yakni dengan panjang x lebar x tinggi = 31cm x 31cm x 27cm,

sehingga mekanik robot yang dirancang dalam penelitian ini berukuran panjang 22.5 cm,

lebar 20 cm dan tinggi 20 cm. Material yang digunakan untuk badan robot, kerangka, kaki

dan lengan menggunakan bahan akrilik dengan ketebalan 2 mm agar robot lebih ringan.

Desain mekanik robot keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.2, desain robot tampak atas

beserta keterangan sensor dapat dilihat pada gambar 3.3, desain robot tampak depan beserta

keterangan sensor dapat dilihat pada gambar 3.4, desain robot tampak samping dapat dilihat

pada gambar 3.5, desain robot tampak bawah beserta keterangan sensor dapat dilihat pada

gambar 3.6 dan robot tampak belakang dapat dilihat pada gambar 3.7.

Gambar 3.2. Mekanik Robot Keseluruhan


24

Gambar 3.3. Robot Tampak Atas

Gambar 3.4. Robot Tampak Depan

Gambar 3.5. Robot tampak samping


25

Gambar 3.6. Robot tampak bawah

Gambar 3.7. Robot tampak belakang

3.3 Perancangan Hardware

3.3.1 Power Supply

Gambar 3.8 menunjukkan perancangan power supply yang digunakan pada

penelitian. Power utama robot berasal dari sebuah baterai 12 volt DC, yang kemudian

tegangan 12 volt diturunkan menjadi 5 volt untuk menyuplai kebutuhan tegangan

mikrokontroler Arduino Nano dan sensor. Tegangan 3.3 volt yang digunakan sensor

dihasilkan oleh pin 3.3v milik Arduino nano.


26

Gambar 3.8. Perancangan Power Supplay

3.3.2 Mikrokontroler Master

Gambar 3.9 menunjukkan perancangan mikrokontroler master. Mikrokotroler master

mengontrol beberapa modul sensor yaitu modul sensor suara untuk mengaktifkan robot, IR

thermal array (AMG 8833) untuk mendeteksi posisi sumber api, servo SG90 untuk

menggerakkan penyemprot, UVTron Hamamatsu untuk mendeteksi sumber api pada

ruangan dan pompa DC 12V untuk memompa air sebagai penyemprot sumber api.

Gambar 3.9. Perancangan Mikrokontroler Master


27

3.3.3 Mikrokontroler Slave 1

Gambar 3.10 merupakan perancangan Mikrokontroler Slave 1. Mikrokontroler slave

1 mengontrol sensor PING dan IR. PING yang digunakan berjumlah 7 buah dan

dihubungkan masing-masing ke pin Input mikrokontroler slave 1. Modul sensor infrared

SHARP yang digunakan berjumlah 3 buah agar dapat mendeteksi obstacle yaitu boneka.

Gambar 3.10. Perancangan Mikrokontroller Slave 1


Gambar 3.11 merupakan perancangan Mikrokontroller Slave 2. Mikrokontroller

Slave 2 hanya mengontrol pembacaan garis menggunakan modul sensor warna. Modul

sensor warna TCS3200 merupakan komponen pengembangan dari penelitian sebelumnya,

dalam penelitian ini modul sensor TCS3200 dimanfaatkan pembacaan gelap atau terang,

karena dalam arena terdapat 3 warna yakni warna hitam, abu-abu (karpet) dan putih (garis

ruangan). Modul sensor ini diletakkan 5 cm dari tanah.

Gambar 3.11. Perancangan Mikrokontroler Slave 2


28


Gambar 3.12 merupakan perancangan Mikrokontroler Slave 3. Mikrokontroler slave

3 untuk melakukan pembacaan terhadap 32 sensor IR flame. 32 sensor IR Flame bertujuan

untuk mendeteksi posisi api dengan tepat ketika robot berjalan masuk ke dalam ruangan.

Gambar 3.12. Perancangan Mikrokontroler Slave 3

3.3.6 Komunikasi I2C

Komunikasi I2C dirancang pada robot untuk bisa mengirimkan data-data dengan

nilai yang besar dan komunikasi yang cepat. Komunikasi I2C pada penelitian ini dipakai

untuk memberi jalur komunikasi antara mikrokontroler Master, Mikrokontroler Slave 1,

Slave 2, Slave 3, Mikrokontroler servo dan sensor Thermal Array. Diagram komunikasi I2C

dapat dilihat pada gambar 3.13.

Gambar 3.13. Diagram Komunikasi I2C


29

3.3.7 Perhitungan Jarak Robot dan Lilin

Gambaran posisi robot (sensor) dan lilin (ketika robot telah menemukan sumber api)

dapat dilihat pada gambar 3.14. Posisi lilin berada dalam jarak minimal, sensor IR Flame

mendeteksi sumber api dengan sudut 60o dan jarak pembacaan sensor ± 30 cm.

Gambar 3.14. Posisi sensor dan lilin

Perhitungan jarak minimal dapat dicari dengan rumus aturan sinus dan Pythagoras

sebagai berikut :

y (posisi min. lilin) = 2.3 cm

Aturan sinus :

𝑦

sin 30=

𝑟

sin 90

𝑦

12

= 𝑟

1

𝑦(1) = 𝑟

2


30

2.3 × 2 = 𝑟

4.6 = 𝑟

5 = 𝑟

Aturan Pythagoras :

𝑥 = √(𝑟2) − (𝑦2)

𝑥 = √(52) − (2.32)

𝑥 = 4.4 𝑐𝑚

𝑥 = 4 𝑐𝑚

Sehingga ditemukan jarak minimal (sensor IR Flame-lilin) yakni sebesar 4 cm.

3.3.8 Perhitungan Kemampuan Pompa

Alat-alat yang digunakan dalam memadamkan api adalah pompa air, selang dan

nozzle. Selang yang dipakai menggunakan diameter 6 mm dan panjang 23 cm sesuai

dengan ukuran chasis kepala. Pompa air yang digunakan adalah pompa air DC 12V dengan

flow rate 1.8 L/min, sesuai dengan aturan KRI robot hanya bisa membawa 50 ml air,

sehingga waktu maksimal yang diperlukan untuk memadamkan api dihitung sebagai

berikut :

Volume : 50 ml

Debit : 1.8 L/m atau 30 ml/s

t = Volume/Debit

t = (50 ml)/(30 ml/s)

t = 1.67 s

Sehingga waktu yang diperlukan maksimal adalah 1.67 s.

3.4 Perancangan Diagram Alir

3.4.1 Proses Kerja Sistem

Robot pemadam api berkaki akan start dengan frekuensi 3,8kHz selama 3-5 sekon.

Frekuensi tersebut dideteksi oleh modul sensor suara LM567 sehingga robot akan berjalan

mencari jalan keluar dari ruang start. Robot keluar dari ruang start dengan cara menyusuri

nilai derajat pergerakan yang memanfaatkan sensor jarak Ultrasonic dan mendeteksi garis

pintu pertama untuk menandakan posisi robot sudah berada di lorong arena. Kemudian


31

ketika robot berada di lorong ada lorong yang diberi rintangan untuk dilalui oleh robot

sehingga robot akan menghindari rintangan tersebut. Setelah menghindari rintangan, robot

akan menyusuri dinding kembali dan mendeteksi garis ruang menandakan posisi robot telah

berada di ruang yang baru.

Posisi robot pemadam api telah masuk ke dalam ruang yang baru sehingga robot akan

mencari api pada ruang tersebut. Robot akan berhenti di ruang yang baru dan melakukan

scanning ruangan apakah ada api atau tidak dalam ruang tersebut menggunakan sensor

UVTron. Jika di ruang tersebut ada api maka robot akan berjalan menyusuri dinding, jika

tidak ada api maka badan robot akan masuk seluruhnya ke dalam ruang kemudian berbalik

arah untuk keluar dari ruang tersebut dan mencari ruang selanjutnya. Ketika robot telah

mendeteksi adanya api dalam ruang yang telah dipindai dengan sensor UVTron. Robot akan

menyusuri dinding dan mencari titik api dengan sensor Infrared Flame ketika sensor sudah

mendapatkan api dengan jarak minimal antara robot dan api, maka robot akan berhenti dan

mendeteksi ulang posisi api dengan sensor Thermal Array untuk mengarahkan penyemprot

ke arah titik api yang tepat. Diagram alir utama dapat dilihat pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14. Diagram Alir Utama


32

3.4.2 Program Derajat Pergerakan

Derajat pergerakan menggunakan mikrokontroler slave 1 sebagai pemrosesannya,

sensor jarak, suara dan infrared. Pertama-tama melakukan inisialisasi Fuzzy Rule, Sensor

PING dan IR. Saat sensor suara mendeteksi suara dengan frekuensi 3.8kHz selanjutnya

sensor PING akan membandingkan nilai pada sensor PING nol lebih besar dari 11 cm dan

nilai PING lima kurang dari nilai PING tiga, jika memenuhi akan menjalankan program jalan

dengan membandingkan nilai PING tujuh, nol dan IR, lalu data nilai tersebut akan disimpan,

jika tidak memenuhi maka derajat pergerakan akan berubah dengan nilai kiri : 0, kanan : 80

sehingga robot akan berbelok ke arah kiri dan melakukan proses pengecekan terus menerus

hingga nilai yang diinginkan terpenuhi. Setelah program jalan, selanjutnya akan dilakukan

proses perhitungan Fuzzy Mamdani, data hasil perhitungan tersebut juga akan disimpan

hingga mikrokontroler master meminta data dan dikirim jika tidak, maka akan terus

melakukan proses program jalan. Gambar 3.15 menunjukkan diagram alir derajat

pergerakan.

Gambar 3.15. Diagram Alir Derajat Pergerakan


33

3.4.3 Program Deteksi Garis

Garis ruang dideteksi menggunakan Mikrokontroler slave 2 dan sensor warna.

Sensor warna mengambil data nilai Red jika lebih dari 500 maka robot mendeteksi adanya

garis jika tidak, maka robot akan terus membaca sensor warna hingga mendapati data nilai

Red. Ketika robot mendeteksi adanya garis maka data akan dikirim ke mikrokontroler master

(receiver), mikrokontroler master akan mengecek data yang dikirim oleh sensor warna,

kemudian receiver akan mengirim sinyal kembali ke sensor warna. Setelah mendapatkan

sinyal dari receiver maka mikrokontroler sensor warna akan reset data yang sebelumnya ada

di sensor warna. Gambar 3.16. menunjukkan diagram alir deteksi garis.

Gambar 3.16. Diagram Alir Deteksi Garis

3.4.4 Program Deteksi Api

Program deteksi api menggunakan mikrokontroler slave 3 dan 32 sensor IR flame,

pertama-tama menginisialisasikan input dan threshold, lalu mereset nilai counter dan

membaca nilai analog dari sensor. Setelah itu menyimpan nilai analog pada variable array,

kemudian counter terus menerus hingga jika counter bernilai 31 maka counter akan mereset


34

dan jika tidak akan berulang membaca nilai analog sensor. Setelah mendapatkan nilai yang

diinginkan jika nilai sensor lebih dari treshold maka robot akan mendekati api, jika tidak

maka akan dilakukan counter lagi hingga nilai yang diinginkan tercapai. Setelah robot

mendekati api hingga mikrokontroler master meminta data, data tersebut akan dikirim jika

master tidak meminta data maka proses robot mendekati api akan berjalan hingga proses

yang diinginkan sesuai. Gambar 3.17. menunjukkan diagram alir deteksi api.

Gaambar 3.17. Diagram Alir Deteksi Api


35

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Perubahan Perancangan

Penelitian ini mengalami perubahan rancangan yang ada pada BAB III Rancangan

Penelitian. Perubahan perancangan terdapat pada flowchart utama, Sensor IR flame dan

implementasi mekanik robot.

4.1.1 Perubahan Flowchart Utama

Perubahan flowchart utama dilakukan karena sensor api infrared tidak digunakan

oleh peneliti. Perubahan flowchart terjadi pada bagian deteksi api bagian mikrokontroler

slave 3, sehingga ketika robot telah mengecek api ruang, robot akan berjalan menyusuri

dinding dan kemudian membaca sensor api thermal array untuk mengarahkan penyemprot

pada sumber api. Perubahan flowchart utama dapat dilihat pada gambar 4.1

Gambar 4.1. Perubahan Diagram Alir Utama


36

4.1.2 Perubahan Sensor Api Infrared

Penelitian direncanakan menggunakan sensor api infrared untuk mengarahkan robot

ke sumber api (lilin) setelah sensor UVtron mendeteksi api dalam ruang. Setelah dilakukan

uji coba terhadap sensor api infrared, sensor tersebut tidak memberikan hasil yang

diharapkan peneliti. Pembacaan sensor tersebut kurang stabil dapat dilihat pada tabel 4.1 dan

4.2 dengan ilustrasi percobaan gambar 4.2, berdasarkan tabel tersebut saat lilin di posisi 1

IR flame ke- 3 mendeteksi api (saat hasil pembacaan sensor rendah menandakan sensor

mendeteksi api), kemudian di saat bersamaan ketika posisi lilin dipindah ke posisi 2 semua

nilai IR berubah namun pembacaan IR ke – 8 sampai 13 mendeteksi api, hal yang sama saat

lilin berada di posisi 3 nilai IR berubah kembali. Perubahan nilai IR saat lilin dipindahkan

ke berbagai posisi menyulitkan untuk mendapatkan nilai threshold yang akan digunakan

dalam program.

Gambar 4.2. Ilustrasi pengujian sensor api infrared

Keterangan :

Garis biru : letak 32 sensor api

Persegi Panjang merah : Posisi api

Tabel 4.1. Hasil percobaan sensor api Infrared

Posisi

api

Hasil Pembacaan sensor

IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke-

0 1 2 3 8 9 10 11 16 17 18 19 24 25 26 27

4 5 6 7 12 13 14 15 20 21 22 23 28 29 30 31

1 694 655 310 447

508 564 555 602

608 634 651 664

665 677 684 702

661 642 639 620

648 621 616 638

620 618 621 604

609 634 649 663

2 246 229 200 177

160 154 150 150

44 39 52 51 145 145 146 148

149 150 150 152

155 158 164 173

190 203 220 236 48 97 203 152


37

Tabel 4.2. (Lanjutan) Hasil percobaan sensor api Infrared

Posisi

api

Hasil Pembacaan sensor

IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke-

0 1 2 3 8 9 10 11 16 17 18 19 24 25 26 27

4 5 6 7 12 13 14 15 20 21 22 23 28 29 30 31

3 484 483 454 457

433 442 430 439

423 433 447 453

454 463 473 484

237 137 287 319

370 378 372 405

406 401 396 400

403 410 429 438

4 755 753 699 709

660 686 657 674

671 685 705 713

712 724 732 744

689 659 637 607

656 586 574 648

258 307 466 491

513 591 627 656

4.1.3 Perubahan Implementasi Mekanik Robot

Perubahan mekanik robot terjadi pada bagian kaki robot pada BAB III, design kaki

yang digunakan dalam mekanik robot menggunakan kaki enam (hexapod), namun pada

penelitian ini robot menggunakan kaki empat (quadruped) untuk pergerakan dan digunakan

dalam uji coba implementasi robot. Perubahan kaki robot dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3. Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak depan)

Gambar 4.4. Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak belakang)


38

4.2 Hasil Implementasi

Hasil implementasi robot yang telah dibuat memiliki ukuran panjang x lebar x tinggi

= 26.5 cm x 25 cm x 26 cm. Robot yang telah dibuat memiliki empat part level berdasarkan

ketinggian dan fungsi tiap bagian robot tersebut.

Part level satu (gambar 4.5) adalah bagian paling atas robot. Bagian robot ini

dinamakan panel, isi dari panel ini adalah mic sensor suara LM567, LED hijau untuk

menandakan robot dapat mendeteksi frekuensi dari aplikasi Tone Generator dengan

frekuensi 3.8kHz dan LED merah untuk menandakan sensor UVtron telah mendeteksi api

dalam ruang.

Gambar 4.5. Robot Part level 1

Keterangan :

1. LED indikator sound activation

2. LED indikator sensor UVtron Hamamatsu

3. Mic sensor suara LM567

Part Level dua (gambar 4.6) adalah bagian topi robot yang memiliki dua buah sensor

jarak PING di samping kiri dan kanan sisi topi untuk menghindari tembok, selain itu sensor

api thermal array AMG8833 yang berfungsi untuk mengarahkan servo penyemprot ke arah

sumber api terletak pada bagian sisi depan topi robot.

1

2

3


39

Gambar 4.6. Robot part level 2

Keterangan :

4. Sensor jarak PING ultrasonic ke-7

5. Sensor api array AMG8833


Part level tiga (gambar 4.7) adalah bagian kepala robot, pada bagian ini terdapat

sensor UVtron untuk mendeteksi api dalam ruang, servo untuk menggerakkan penyemprot,

nozzle dan selang air, pompa air dan botol penampung air, selain itu di bagian sisi kepala

robot terdapat lima buah sensor jarak PING dan sensor jarak infrared SHARP sebanyak tiga

buah pada bagian sisi depan kepala robot.

Gambar 4.7. Robot part level 3 (1)

Keterangan :

7. Sensor UVtron Hamamatsu

8. Servo penyemprot dan nozzle

9. Sensor jarak infrared SHARP ke-2


4 6

5

7

8

10

9 11

12


40




Keterangan :


14. Sensor jarak PING ultrasonic ke-6 (sensor fuzzy kanan)

15. Pompa DC

16. Botol penampung air

17. Selang air


13 14

15

16

17

18 19


41

Keterangan :



Part level terakhir adalah bagian dalam kepala robot, pada bagian ini terdapat tiga

mikrokontroler masing-masing untuk master, slave 1 dan slave 2.

4.3 Pengujian dan Pembahasan Hardware

Hardware yang diuji adalah seluruh sensor yang digunakan pada robot untuk mencari

api dan memadamkannya. Pengujian pada setiap sensor pada subbab ini dilakukan dengan

cara memvariasikan parameter yang akan diuji seperti jarak sensor terhadap objek dan tinggi

objek.

4.3.1 Pengujian dan Pembahasan Sensor Jarak

Sensor jarak digunakan pada penelitian ini untuk membantu pergerakan kaki agar

dapat berjalan sesuai dengan wall follower yang dipilih. Sensor jarak yang digunakan adalah

sensor jarak Ultrasonic PING Parallax. Pengujian sensor jarak PING dilakukan dengan cara

badan robot berada dalam ruangan tertutup tanpa atap sehingga sensor dapat mendeteksi

objek (tembok ruangan) yang dapat memantulkan gelombang ultrasonik. Variasi pengujian

berdasarkan arah robot (dalam derajat), jarak sebenarnya (cm) dan hasil jarak pembacaan

sensor (cm). Sensor jarak PING yang digunakan dalam pengujian sebanyak 7 buah sensor.

PING ke-0 berfungsi untuk mengukur posisi depan robot terhadap boneka dan tembok,

PING ke-1 untuk mengoreksi posisi robot jika terlalu miring ke kiri, PING ke-2 untuk

referensi nilai wall follower kiri, PING ke-3 berfungsi untuk mengukur jarak tembok sebelah

kiri saat awal start robot, PING ke-5 berfungsi untuk mengukur jarak tembok sebelah kanan

saat awal start robot, PING ke-6 untuk referensi wall follower kanan dan PING ke-7 untuk

koreksi posisi robot jika terlalu miring ke kanan. Sensor PING terletak pada sisi kepala dan

topi robot (Gambar 4.6, 4.8 dan 4.9). Data pengujian sensor PING dapat dilihat pada tabel

4.3.


42

Tabel 4.3. Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING

Arah

robot

(derajat)

Sensor

PING

ke-

Jarak

Sebenarnya

(cm)

Jarak hasil

pembacaan

sensor

(cm)

𝐺𝑎𝑙𝑎𝑡 =

|𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎−𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟

𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎| × 100%

(%)

90

0 35.5 35 1,4

1 46 47 2,17

2 28 27 3,57

3 27 27 0

5 26 27 3,84

6 28 27 3,57

7 40 39 2,5

270

0 34.5 35 1,44

1 45 47 444

2 28 27 3,57

3 27 27 0

5 26 27 3,84

6 28 27 3,57

7 44 47 6,81

180

0 26 24 7,69

1 30 31 3,33

2 42 41 2,38

3 45 45 0

5 38 36 5,26

6 40 41 2,5

7 30 29 3,33

360

0 21 22 4,76

1 48 49 2,08

2 41 40 2,43

3 40 40 0

5 42 41 2,38

6 40 40 0

7 29 28 3,44


43

Tabel 4.4. (Lanjutan) Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING

Arah

robot

(derajat)

Sensor

PING

ke-

Jarak

Sebenarnya

(cm)

Jarak hasil

pembacaan

sensor

(cm)




(%)

315

0 40 40 0

1 29 27 6,89

2 22 22 0

3 29 27 6,89

5 30 31 3,33

6 40 39 2,5

7 39 38 2,56

225

0 40 40 0

1 39 38 2,56

2 51 52 1,96

3 34 33 2,94

5 29 28 3,44

6 25 24 4

7 26 26 0

135

0 40 40 0

1 29 27 6,89

2 26 25 3,84

3 33 30 9,09

5 29 28 3,44

6 45 44 2,22

7 39 37 5,12

45

0 40 39 2,5

1 38 37 2,63

2 45 45 0

3 33 32 3,03

5 29 27 6,89

6 24 22 8,33

7 24 24 0

𝑅𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 =𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑡𝑖𝑎𝑝 𝑑𝑎𝑡𝑎

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑑𝑎𝑡𝑎

3,06


44

Dari hasil pengujian sensor PING pada tabel 4.3 dan 4.4, pembacaan sensor pada

robot berbeda sekitar 2 cm dari jarak sebenarnya dan memiliki rerata galat sebesar 3,06%

sehingga tingkat keberhasilan pengujian sensor sebesar 96,94%. Galat yang ada pada

pengujian tersebut terjadi karena Sensor PING dapat membaca objek yang lebih dekat

dengan sensor sehingga hasil pembacaan sensor dan pengukuran jarak sebenarnya berbeda

namun tidak mengurangi fungsi kerja sensor pada penelitian ini. Gambar 4.10 pengujian

PING arah 180 derajat menunjukkan galat pembacaan yang terjadi pada sensor PING ke-0

dan PING ke-5, pada kedua PING tersebut sensor dapat membaca kabel data di samping

sehingga pembacaan sensor dan jarak sebenarnya berbeda, karena sensor PING dapat

membaca objek terdekatnya.

Gambar 4.10. Pengujian PING arah 180 derajat

4.3.2 Pengujian dan Pembahasan Sensor Obstacle

Sensor obstacle digunakan untuk menghindari rintangan berupa boneka yang terletak

pada lorong samping ruang 4. Sensor obstacle yang dipakai adalah sensor Infrared SHARP

GP2Y0A41SK0F. Pengujian sensor Infrared SHARP dilakukan dengan cara robot diletakan

pada lorong arena dengan rintangan boneka yang telah dipersiapkan. Variasi pengujian

berdasarkan jarak robot dengan rintangan (cm) dan arah robot terhadap rintangan. Sensor IR

yang digunakan berjumlah tiga buah sensor, ketiga sensor tersebut berfungsi untuk

mendeteksi boneka. Sensor tersebut terletak pada sisi samping depan kepala robot. Hasil

pengujian sensor IR dapat dilihat pada tabel 4.5.

90

180

Ber

das

ark

an

tab

el

4.6

suh

u

bari

s

ke-

4,

kol

om

ke-

5

ada

lah

44,

75°

C

dan

bari

s

ke-

5,

kol

om

ke-


45

Tabel 4.5. Hasil pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F

Arah

robot ke

boneka

Jarak

sensor ke

boneka

Sensor

IR ke-

Jarak

Sebenarnya

(cm)

Jarak hasil

pembacaan

sensor (cm)




(%)

Depan

9

0 9 8 11,11

1 9 9 0

2 8 8 0

Serong

Kanan

0 9 8 11,11

1 10 10 0

2 14 14 0

Serong

Kiri

0 12 11 8,33

1 28 28 0

2 10 10 0

Depan

12

0 12 11 8,33

1 12 12 0

2 14 14 0

Serong

Kanan

0 12 11 8,33

1 13 13 0

2 28 28 0

Serong

Kiri

0 16 15 6,25

1 28 28 0

2 15 15 0

Depan

15

0 15 15 0

1 15 15 0

2 15 15 0

Serong

Kanan

0 15 15 0

1 15 15 0

2 28 28 0

Serong

Kiri

0 16 15 6,25

1 18 18 0

2 15 15 0

𝑅𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 =𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑡𝑖𝑎𝑝 𝑑𝑎𝑡𝑎

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑑𝑎𝑡𝑎

2,21


46

Dari hasil pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F pada tabel 4.4 pembacaan

sensor memiliki rerata galat sebesar 2,21% sehingga tingkat keberhasilan pengujian sensor

sebesar 97,79%. Galat yang ada pada hasil pengujian sensor didapatkan karena pantulan

intensitas cahaya dari pemancar ke objek tidak seluruhnya diterima oleh penerima sensor.

Gambar 4.11 merupakan foto pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F dengan jarak 15

cm dari rintangan dan posisi robot serong kiri, pada sensor ke-0 (depan tengah) sensor hanya

mendeteksi sebagian dari badan boneka sehingga pantulan intensitas cahaya yang diterima

penerima IR tidak seluruhnya diterima oleh sensor, meskipun memiliki perbedaan hasil

pembacaan sensor dan pengukuran sebenarnya, sensor sudah dapat bekerja dengan baik.

Gambar 4.11. Pengujian Sensor Infrared GP2Y0A41SK0F

4.3.3 Pengujian dan Pembahasan Sensor Suara

Sensor suara digunakan pada penelitian ini untuk mengaktifkan robot pada frekuensi

yang telah ditentukan. Sensor suara yang dipakai adalah sensor suara LM567. Pengujian

sensor suara LM567 dilakukan dengan cara mengaktifkan Tone Generator (aplikasi dari Play

Store) sebagai sumber bunyi dan didekatkan ke mic dari sensor LM567. Tujuan dilakukan

pengujian ini untuk mengetahui variasi jarak yang dapat di terima oleh sensor dengan variasi

frekuensi dari 3,5kHz-4,2kHz. Hasil pembacaan sensor LM567 dapat dilihat pada tabel 4.6.


47

Tabel 4.6. Hasil pengujian sensor suara LM567

No Jarak sumber suara

ke sensor (cm) Frekuensi (kHz)

Hasil pembacaan

data sensor

1 5

3,5 OFF

3,6 OFF

3,7 ON

3,8 ON

3,9 ON

4,0 ON

4,1 ON

4,2 OFF

2 10

3,5 OFF

3,6 OFF

3,7 ON

3,8 ON

3,9 ON

4,0 ON

4,1 ON

4,2 OFF

3 30

3,5 OFF

3,6 OFF

3,7 OFF

3,8 OFF

3,9 ON

4,0 ON

4,1 OFF

4,2 OFF

Dari tabel 4.6 sensor suara LM567 mampu mendeteksi sumber suara dari jarak 5 cm,

10 cm dan 30 cm dari sumber suara. Berdasarkan hasil pengujian tersebut sensor suara dapat

mendeteksi frekuensi 3,7kHz-4,1kHz dari jarak 5 cm dan 10 cm sumber suara sedangkan

saat jarak sumber suara 30 cm dari sensor, sensor hanya mampu mendeteksi frekuensi

3,9kHz dan 4,0kHz karena frekuensi sumber terlalu kecil sehingga pada jarak yang cukup


48

jauh sensor tidak mampu mendeteksi frekuensi sumber. Hasil pengujian sensor suara sudah

sesuai dengan aturan KRPAI yaitu robot akan aktif saat mendeteksi frekuensi 3,8kHz dengan

jarak sumber suara dan robot sekitar 5 cm.

4.3.4 Pengujian dan Pembahasan Sensor Garis

Sensor garis digunakan pada penelitian ini untuk mendeteksi garis putih pada pintu

tiap ruang pada arena. Sensor garis yang digunakan adalah Sensor TCS3200. Pengujian data

sensor dilakukan dengan cara mengukur ketinggian yang berbeda-beda dari objek uji dapat

dilihat pada gambar 4.12. Objek uji pada pengujian memiliki warna hitam, abu-abu dan

putih, selain ketinggian sensor yang berbeda-beda digunakan juga pengukuran intensitas

cahaya (lux meter). Tujuan dilakukan pengujian ini untuk mengetahui threshold pada garis

putih saat robot di arena sehingga akan meminimalkan kesalahan pembacaan robot pada

warna objek di arena dan robot dapat memproses program lain ketika robot mendeteksi garis

putih pada arena. Hasil pengujian sensor TCS3200 dapat dilihat pada tabel 4.7.

Gambar 4.12. Pengujian Sensor Warna TCS3200


49

Tabel 4.7. Hasil pengujian sensor warna TCS3200

No Intensitas

cahaya

Jarak sensor

ke objek Objek

Hasil pembacaan data

sensor

R G B

1 1711

6 cm

Hitam 2386 2697 2382

Abu-abu 391 444 388

Putih 73 85 72

5 cm

Hitam 2345 2649 2336

Abu-abu 361 417 354

Putih 76 91 76

4 cm

Hitam 2699 1402 2693

Abu-abu 509 466 509

Putih 99 110 93

2 387

6 cm

Hitam 2825 3185 2816

Abu-abu 1287 1411 1288

Putih 512 553 510

5 cm

Hitam 2758 3184 2741

Abu-abu 1299 1464 1293

Putih 418 459 411

4 cm

Hitam 2232 2661 2269

Abu-abu 1089 1247 1088

Putih 479 551 478

3 196

6 cm

Hitam 5578 6069 5553

Abu-abu 2348 2516 2338

Putih 1069 1109 1069

5 cm

Hitam 5580 5576 5592

Abu-abu 1973 1976 1977

Putih 895 889 888

4 cm

Hitam 6171 1719 6154

Abu-abu 3167 1505 3251

Putih 1236 1049 1228


50

Dari tabel 4.7 sensor warna dapat mendeteksi warna objek uji dengan intensitas

cahaya yang berbeda-beda. Saat sensor warna mendeteksi warna hitam, maka pembacaan

photodioda penyaring warna merah pada sensor akan sangat tinggi dibandingkan dengan

warna objek lain. Saat sensor warna mendeteksi warna abu-abu pembacaan photodioda

penyaring warna merah akan lebih tinggi ketimbang objek berwarna putih, namun lebih

rendah dari objek uji warna hitam. Saat sensor warna mendeteksi warna putih pembacaan

photodioda penyaring warna merah akan lebih rendah ketimbang objek berwarna hitam

maupun abu-abu. Photodioda penyaring warna merah pada tabel sudah dapat mendeteksi

warna objek putih, sehingga dapat digunakan pada penelitian ini.

Berdasarkan aturan KRPAI yakni intensitas cahaya (lampu) yang digunakan pada

arena minimal sebesar 300 lux, pada tabel pengujian sensor warna TCS3200 dapat

mendeteksi objek warna yang berbeda saat intensitas cahaya sebesar 387 lux sehingga sensor

sudah memberikan hasil yang sesuai dengan aturan KRPAI yaitu minimal intensitas cahaya

yang terukur sebesar 300 lux.

4.3.5 Pengujian dan Pembahasan Sensor Api UVtron

Sensor api Uvtron Hamamatsu digunakan untuk mendeteksi api dalam ruang.

Pengujian sensor Hamamatsu dilakukan dengan cara lilin diletakkan sesuai dengan arah jam

yang bervariasi yaitu 12.00, 01.30, 03.00, 04.30, 06.00, 07.30, 09.00 dan 10.30 (gambar

4.13), kemudian robot (dalam keadaan diam) diletakan sejauh 100 cm dari lilin, lilin yang

digunakan juga memiliki variasi ketinggian 20 cm, 15 cm dan 10 cm, gambar pengujian

dapat dilihat pada Gambar 4.14. Tujuan dilakukan pengujian ini untuk mengetahui

pembacaan maksimal sensor Hamamatsu ketika objek dititik tertentu dengan jarak tertentu

dan ketinggian objek tertentu. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.8 dan 4.9.


51

Gambar 4.13. Ilustrasi pengujian Sensor Hamamatsu

Gambar 4.14. Pengujian Sensor Hamamatsu

Tabel 4.8. Hasil pengujian sensor Hamamatsu

no Tinggi

lilin (cm)

Posisi

lilin

Pembacaan

hasil sensor

1 20

01.30 1

03.00 1

04.30 1

06.00 1

07.30 0

09.00 0

10.30 1

12.00 1


52

Tabel 4.9. (Lanjutan) Hasil pengujian sensor Hamamatsu

no Tinggi

lilin (cm)

Posisi

lilin

Pemba

pengembangan metode pencarian api pada robot … · 2020. 12. 2. · api pada robot api berkaki...

Documents