Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega16 Robot Pemadam Api

Sistem Mikrokontroler

Sistem mikrokontroler ini merupakan pusat kendali robot yang membaca semua sensor untuk kemudian menentukan tidakan apa yang akan dilakukan robot. Sistem mikrokontroler ini terdiri dari beberapa bagian rangkaian, yaitu rangkaian reset, dan rangkaian pewaktu.

Reset pada mikrokontroler ATMega16 akan terjadi jika pin reset diberi logika 0 (low) karena pin reset pada ATMega16 adalah active low, sehingga pin ini perlu diberi logika high terus menerus agar mikrokontroler dapat bekerja. Maka rangkaian reset dapat dibuat seperti Gambar 3.24.

Gambar 3.24 Rangkaian Reset Mikrokontroler ATMega16.

Rangkaian ini akan memberikan logika low pada pin RST ATMega16. Jika sakelar terhubung, arus yang sebelumnya mengalir ke pin reset akan mengalir menuju ground dengan melewati resistor. Resistor berfungsi sebagai pembatas arus yang mengalir ke pin RST mikrokontroler. 

Selain rangkaian reset, mikrokontroler agar dapat bekerja juga membutuhkan suatu rangkaian osilator sebagai sumber detak (clock). Mikrokontroler ATMega16 telah memiliki osilator internal di dalamnya, namun frekuensi maksimumnya adalah 8MHz. Untuk meningkatkan frekuensinya perlu ditambahkan Kristal. Kristal yang ditambahkan memiliki nilai 11,0592 MHz, dan dengan tambahan dua buah kondensator keramik 30 pF seperti pada Gambar 3.25.

Gambar 3.25 Rangkaian Osilator Sebagai Sumber Detak Mikrokontroler

Dengan tambahan kristal tersebut maka mikrokontroler akan bekerja dengan frekuensi clock sebesar 11,0592 MHz.  

Pada Mikrokontroler ATMega16 terdapat  4 buah port I/O yang terdiri dari Port A (PA), Port B (PB), Port C (PC), dan Port D (PD). Port-port ini merupakan port paralel dengan lebar jalur data 8 bit. Pada perancangan ini tidak semua port yang ada pada mikrokontroler digunakan. Gambar 3.26 merupakan hubungan input-output port mikrokontroler.ATMega16 yang digunakan. Gambar 3.27 Memperlihatkan rangkaian sistem mikrokontroler secara keseluruhan.

Gambar 3.26 Hubungan input-output port mikrokontroler

Gambar 3.27 Sistem Mikrokontroler ATMega16.

Untuk mengisi mikrokontroler dengan program, digunakan downloader yang berfungsi menghubungkan mikrokontroler dengan komputer (PC) sehingga perintah dapat diisikan ke mikrokontroler. Downloader yang digunakan adalah downloader DU-ISP V3 dengan komunikasi ke komputer menggunakan port USB. Gambar 3.28  adalah downloader DU-ISP V3.

Gambar 3.28 Downloader DU-ISP V3

Video hasil akhir robot pemadam api berbasis mikrokontroler ATMega16

Pendeteksi Api Robot Pemadam Api

Untuk mendeteksi keberadaan sumber api yang akan dipadamkan oleh robot pemadam api, digunakan sensor ultraviolet. Sensor ultraviolet yang digunakan pada robot ini yaitu modul Hamamatsu UVTron flame detector dengan tabung sensor tipe R9454 dan driving circuit tipe C10423. Gambar 3.21 Memperlihatkan modul driver UVTron dan tabungnya.

Gambar 3.21 Modul driver dan Tabung UVTron.

Modul ini membutuhkan tegangan catu sebesar 12V-24V. Output yang dihasilkan oleh modul UVTron ini berupa pulsa persegi yang periodanya tergantung dari intensitas cahaya ultraviolet yang ditangkapnya. Perioda maksimumnya mencapai 10 ms .Sinyal output modul UVTron tersedia dalam dua bentuk, yaitu output berimpedansi tinggi dengan kondisi active high, dan output berimpedansi rendah dengan kondisi active low. Bentuk kedua jenis output UVTron ditunjukkan pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Perbandingan Output Q dan  UVTron

Kedua output ini bersifat open collector, artinya perlu ditambahkan pull up terlebih dahulu. Pull up yang digunakan yaitu pull up internal yang telah dimiliki oleh mikrokontroler ATMega16.

Output yang akan digunakan adalah output 1. Output ini bersifat active low yaitu output bernilai nol ketika mendeteksi adanya api. Output 1 dihubungkan langsung ke pin  PB.0 mikrokontroler yang telah diaktifkan pull up internalnya. 

Sensor Garis Robot Pemadam Api

Pendeteksi Garis

Pendeteksi garis pada robot pemadam api ini digunakan untuk mendeteksi garis putih yang berada pada area kerja yang menandakan tempat tertentu, misalnya pintu. Untuk mendeteksi garis digunakan sensor infra merah yang terdiri dari rangkaian pengirim dan rangkaian penerima. Rangkaian pengirim berfungsi untuk memancarkan cahaya inframerah, dan rangkaian penerima berfungsi untuk menerima cahaya inframerah yang memantul pada permukaan garis putih. Pendeteksi garis diletakkan di bagian bawah robot pemadam api, seperti yang ditunjukkan Gambar 3.17.

 

Rangkaian Pengirim Inframerah

Pada rangkaian pengirim ini, digunakan LED inframerah yang berfungsi memancarkan cahaya inframerah, dan resistor yang berfungsi sebagai pembatas arus yang masuk ke LED Inframerah. Nilai resistor didapat dari hasil pengujian, dimana pada penggunaan resistor dengan nilai 270Ω ini memberi arus untuk LED Inframerah menghasilkan cahaya inframerah dengan intensitas cukup tinggi. Rangkaian pengirim inframerah diperlihatkan pada Gambar 3.18. 

 

Rangkaian Penerima Inframerah

Pada rangkaian penerima ini digunakan photodioda, resistor, dan rangkaian pembanding. Rangkaian penerima dapat dilihat pada gambar 3.19. Photodioda berfungsi untuk menangkap cahaya inframerah yang terpantul dari permukaan garis putih. Resistor berfungsi sebagai pull-up tegangan, dan rangkaian pembanding berfungsi untuk memberikan sinyal keluaran dengan kondisi ‘0’ jika sensor tidak membaca garis, dan ‘1’ jika sensor membaca adanya garis.

Nilai resistor yang terpasang merupakan hasil pengujian dimana nilai resistor sebesar 10KΩ akan membuat photodioda memiliki kepekaan yang tinggi dalam menerima cahaya inframerah yang terpantul.

 

Output rangkaian penerima inframerah masih bersifat analog. Maka output rangkaian penerima inframerah diteruskan ke rangkaian pembanding untuk mengubahnya menjadi sinyal digital yang hanya memiliki dua kondisi yaitu 1(high)  atau 0 (low).