Pengujian Sensor Jarak Robot Pemadam Api

Pengujian bagian pendeteksi jarak ini dilakukan untuk mengetahui respon yang diberikan sensor ultrasonik ketika ada halangan di depannya. Jarak yang terdeteksi akan mempengaruhi tegangan kaluaran sensor ultrasonik. Untuk mengetahui tegangan keluaran sensor ultrasonik, maka dilakukan pengukuran tegangan keluaran sensor ultrasonik dengan menggunakan ADC internal yang dimiliki mikrokontroler ATMega16. Gambar 4.1 menunjukkan diagram blok pengujian tegangan keluaran sensor ultrasonik.

Gambar 4.1 Diagram Blok Pengukuran Output Sensor Ultrasonik.

Jarak sensor terhadap halangan diubah-ubah jaraknya mulai dari 1 cm sampai 30 cm, kemudian dicatat hasil pembacaan ADC mikrokontroler dan besar tegangan keluaran pendeteksi jarak. Hasil pengujian pendeteksi jarak dapat dilihat pada Tabel 4.1. Gambar 4.4 adalah grafik dari Tabel 4.1. Gambar 4.2 dan 4.3 adalah proses pengujian pendeteksi jarak.

Gambar 4.2 Pengujian Sensor Jarak.

Gambar 4.3 Tampilan LCD Hasil Pengujian Sensor Jarak.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Output Sensor Jarak.

Jarak Sensor Terhadap Halangan	Nilai ADC (Dalam Desimal)	Tegangan Keluaran (Volt)
0 cm	15	0,073
5 cm	275	1,342
10 cm	260	1,269
15 cm	250	1,220
20 cm	170	0,830
25 cm	140	0,683
30 cm	110	0,537
35 cm	60	0,292
40 cm	40	0,195
45 cm	20	0,097
50 cm	15	0,073
55 cm	15	0,073

Gambar 4.4 Grafik Hasil Pengukuran Sensor Ultrasonik

Dari Tabel 4.1 dan grafik pada Gambar 4.4 dapat terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang. Gambar 4.5 mengilustrasikan posisi sudut sensor ultrasonik terhadap bidang pantul.

Gambar 4.5 Posisi Sensor dan Pantulan Gelombangnya

Gambar 4.5a memperlihatkan posisi sensor tegak lurus terhadap halangan.
Gambar 4.5b memperlihatkan posisi halangan berubah menyebabkan gelombang ultrasonik tidak memantul ke penerima.
Gambar 4.5c menunjukkan posisi halangan yang terlalu dekat menyebabkan gelombang ultrasonik tidak memantul ke penerima.
Gambar 4.5d menunjukkan posisi sensor tidak tepat tegak lurus terhadap halangan menyebabkan gelombang ultrasonik tidak memantul ke penerima.

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

Mikrokontroler ATMega16

AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). AVR memiliki keunggulan dibadingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan mikrokontroler AVR yaitu memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51 yang memiliki arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer) dimana mikrokontroler MCS 51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Selain itu, mikrokontroler AVR memiliki fitur yang lengkap . Beberapa fitur dari AVR ATmega16 antara lain:

a).    Advanced RISC Architecture:

·    131 Powerful Instructions, Most Single Clock Cycle Execution

·    32 x 8 General Purpose Fully Static Operation

·    Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz

·    On-chip 2-cycle Multiplier

b).     Nonvolatile Program and Data Memories:

·    16K Bytes of In-System Self-Programmable Flash

·    Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits

·    512 Bytes EEPROM

·    1Kbytes Internal SRAM

·    Up to 64K Bytes Optional External Memory Space

·    Programming Lock for Software Security

c).      Peripheral Features:

·    Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and  Compare Modes 

·    Two 16-bit Timer/Counters with Separate Prescalers, Compare Modes, and Capture Modes

·    Real Time Counter with Separate Oscillator

·    Six PWM Channels

·    Dual Programmable Serial USARTs

·    Master/Slave SPI Serial Interface

·    Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip

·    Oscillator

·    On-chip Analog Comparator

d).     Special Microcontroller Features:

·    Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection

·    Internal Calibrated RC Oscillator

·    External and Internal Interrupt Sources

·    Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save,

·    Power-down, Standby and Extended Standby

e).      I/O and Package:

·    32 Programmable I/O Lines

·    40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF

f).        Operating Voltages:

·    4.5 – 5.5V

Gambar 2.4 Konfigurasi Kaki-kaki Mikrokontroler ATMega16

Dari Gambar 2.4 dapat dilihat konfigurasi pin mikrokontroler ATMega 16 dengan masing-masing fungsi sebagai berikut:

a).           VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.

b).           GND merupakan pin Ground.

c).           Port A (PA0 – PA7) merupakan pin input  dan Output dua arah dan dapat berfungsi sebagai masukan ADC.

d).          Port B (PB0 – PB7) merupakan pin input dan Output dua arah. Masing-masing pin di port B ini memiliki fungsi khusus, yaitu:

• PB7: SCK (SPI Bus Serial Clock)

• PB6: MISO (SPI Bus Mater Input/Slave Output)

• PB5: MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)

• PB4:  (SPI Slave Select Input)

• PB3: AIN1 (Analog Comparator Negative Input/)  / OC0(Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

• PB2: AIN2 (Analog Comparator Positive Input) / INT2(External Interrupt 2 Input)

• PB1: T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

• PB0: T0 T1 (Timer/Counter0 External Counter Input) XCK(USART External Clock Input/Output)

e).           Port C (PC0 – PC7) merupakan pin input/output dua arah. Masing-masing pin di port C ini memiliki fungsi khusus, yaitu:

• PC7: TOSC2(Timer Oscillator Pin2)

• PC6: TOSC1(Timer Oscillator Pin1)

• PC5: TD1 (JTAG Test Data In)

• PC4: TD0 (JTAG Test Data Out)

• PC3: TMS (JTAG Test Mode Select)

• PC2: TCK (JTAAG Test Clock)

• PC1: SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

• PC0: SCL (Two Wire Serial Bus Clock Line)

f).            Port D (PD0 – PD7) merupakan pin input/Output dua arah. Masing-masing pin di port D ini memiliki fungsi khusus, yaitu:

• PD7: OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

• PD6: ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

• PD5: OC1A (Timer/Counter1Output Compare A Match Output)

• PD4: OC1b (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

• PD3: INT1 (External Interrupt 1 Input)

• PD2: INT0 (External Interrupt 0 Input)

• PD1: TXD (USART Output Pin)

• PD0: RXD (USART Input Pin)

g).           RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

h).           XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

i).             AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

j).             AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.