Sistem Pensaklaran pada Robot

Sistem Pensaklaran Pada Rancang Bangun Robot Mekatronik P -1 Sistem Wireless Berbasis Perseonal Computer dan Remote Control

Yasdinul Huda, S.Pd

Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektronika Fakultas Teknik

Universitas Negeri Padang

ABSTRAK

Sistem Pensaklaran dengan modul Mikrokontroler AT89C52 sebagai Kontroler relai, dirancang dapat merespon dengan baik instruksi-instruksi dari pemancar – penerima dan mikrokontroler pada Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1 (Pioneer-1) Sistem Wireless Berbasis PC dan Remote Control. Perancangan alat adalah dengan mengaplikasikan relai sebagai media Pensaklaran dalam pengontrolan robot mekatronik P-1.

Realisasi Pensaklaran/kontroler (relai) pada pengaturan gerakan motor pada robot Mekatronik P-1 didasarkan pada anggapan bahwa kepresisian gerakan motor pada robot bukanlah menjadi prioritas utama. Hasil gerakan motor pada robot yang diinginkan biasanya berkisar pada putaran tertentu. Pensaklaran/kontroler (relai) berfungsi untuk menyambung dan memutuskan sumber arus sehingga terjadi perubahan putaran motor/gerakan robot. Perubahan keadaan keluaran saklar sangat dipengaruhi oleh keadaan sinyal masukan.

Hasil dari Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1 Sistem Wireless Berbasis PC dan Remote Kontrol menunjukan bahwa dapat bekerja dengan menggunakan relai sebagai media Pensaklaran yang terkontrol mikrokontroler. Relay-relay Driver / relai-relai ON dapat merespon instruksi-instruksi dari pemancar – penerima dan mikrokontroler dengan tingkat akurasi sesuai yang diharapkan.

Relai yang digunakan 28 buah (relai 12 VDC) untuk mengontrol 7 gerakan motor. 14 relai sebagai Driver dan 14 relai lainnya sebagai pembeda polaritas.

Kata kunci: Sistem Pensaklaran, Robot Mekatronik, Sistem Wireless, Berbasis PC dan Remote Control

Pendahuluan

Perkembangan teknologi dan modernisasi peralatan elektronik telah menyebabkan terjadinya perubahan yang mendasar di dalam aktivitas manusia sehari-hari, di mana manusia selalu menginginkan segala sesuatunya serba otomatis, praktis dan fleksibel. Era globalisasi saat ini waktu dan tenaga sangat berarti sehingga pemakaiannya begitu diperhatikan agar seefektif dan seefisien mungkin. Manusia dituntut untuk bekerja lebih cepat dan efisien dalam mencapai tujuan yang diinginkan. Dengan perkembangan teknologi yang kian pesat, unjuk kerja peralatan elektronik pun semakin meningkat dan mendorong manusia mencari inovasi baru dalam penyediaan fasilitas dan sarana untuk mencapai tujuan tersebut. Salah satunya adalah Robot yang merupakan hasil inovasi manusia yang dapat meringankan dan membantu manusia dalam berbagai bidang pekerjaan.

Robot adalah suatu mesin yang dibangun dari Mekanik-Elektronik (mekatronik) yang terprogram/terkontrol secara otomasi sehingga dapat menggantikan fungsi manusia dalam membantu pekerjaannya pada berbagai bidang dan dapat meminimalisasi tenaga manusia serta meningkatkan unjuk kerja dalam waktu yang singkat, dengan biaya yang minimum dan tingkat keamanan yang tinggi.

Robot memiliki tingkat keamanan yang tinggi yang berarti ia dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan-peralatan yang berada di luar jangkauan manusia, yang mempunyai resiko tinggi baginya. Kegunaan robot menggantikan fungsi manusia pada daerah-daerah yang membahayakan keselamatan manusia, pada kegiatan-kegiatan rutinitas lainnya yang perlu ketelitian tinggi. Manusia tidak akan berinteraksi langsung dengan benda kerjanya. Ia hanya mengendalikan alat-alat pengontrol untuk menggerakkan robot dari jarak jauh, sehingga robot dapat melakukan gerakan-gerakan atau bekerja sebagaimana yang diinginkan manusia sebagai pengontrol gerakannya.

Melihat begitu pentingnya peranan Robot, maka penulis beserta tim tertarik untuk menerapkan ilmu pengetahuan dan teknologi yang penulis/kami dapatkan dibangku perkuliahan dengan merencanakan "Rancang Bangun Robot Mekatronik Pioneer-1 (P-1) Sistem Wireless Berbasis Personal Computer (PC) dan Remote Control".

Pengertian Sistem Kontrol adalah proses pengaturan/pengendalian satu atau beberapa besaran sehingga berada pada suatu harga atau rangkuman harga tertentu (Pakpahan, 1994). Dalam istilah lain, sistem kontrol disebut juga teknik pengaturan, sistim pengendalian dan sistem pengontrolan.

Robot tipe Mekatronik P-1 merupakan suatu Robot (model) yang dirancang oleh mahasiswa mekanik (mesin) dan mahasiswa elekronik (elektronika) Pioneer-1 di Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang yang di kontrol dengan sistem Remote Control pada Frekuensi (40 KHz) "Infra RED" (kontrol jarak jauh tanpa kabel/wireless) dan sebuah komputer dengan antar muka PPI (Programable Peripheral Interface) 8255. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah Bahasa Pemrograman Delphi.

Remote kontrol yang digunakan pada Robot Mekatronik P-1 ini adalah remote kontrol yang mampu mengendalikan aktifitas robot Mekatronik P-1. Remote ini dapat mengatur dan memberikan perintah pada robot untuk menggerakan bagian-bagian lengan robot sesuai keinginan.

Multidisiplin ilmu yang diterapkan adalah perekayasaan mekanik, ilmu komputer dan pengendalian secara elektronik. Perangkat pengendalian secara elektronik meliputi; sistem pemancar (remote control), sistem penerima (sensor infra red) dan sistim pensaklaran dengan menggunakan media relai sebagai pensaklaran dalam mengatur penyuplaian sumber arus pada motor penggerak robot Mekatronik P-1 (untuk mengendalikan/menggerakkan motor-motor yang dikontrol).

Sistem Pensaklaran berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus pada motor yang akan digerakkan, sesuai instruksi dari pemancar melalui sensor infra red pada penerima yang diterjemahkan oleh modul Mikrokontroler (sebagai kontrol pada pensaklaran untuk mengaktifkan relai-relai).

Sesuai bahasan, penulis memberi judul "Sistem Pensaklaran pada Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1 Sistem Wireless Berbasis PC dan Remote Control".

Sistem Kontrol

Sistem Kontrol adalah proses pengaturan/pengendalian satu atau beberapa besaran sehingga berada pada suatu harga atau rangkuman harga tertentu (Pakpahan, 1994). Dalam istilah lain, sistem kontrol disebut juga teknik pengaturan, sistim pengendalian atau sistem pengontrolan.

Fungsi dasar sistem kontrol menurut Pakpahan (1994) adalah mencakup “…pengukuran (measurement), membandingkan (comparisan), pencatatan dan perhitungan (computation), dan perbaikan (correction)”. Pengukuran merupakan operasi otomatisasi atau penaksiran mengenai proses yang dikontrol oleh sistem. Perbandingan merupakan pengujian kesetaraan antara nilai yang diukur dan diharapkan. Perhitungan akan memberikan keyakinan yang menunjukkan seberapa besar perbedaan antara nilai yang di ukur dengan nilai yang diharapkan. Koreksi adalah merupakan penentuan langkah pengaturan untuk mengurangi perbedaan antara hasil yang diukur dengan nilai yang diharapkan. Pakpahan (1994) mengelompokkan sistem kontrol atas 1) Dengan operator (manual) dan otomatik, 2) Jaringan tertutup (closed-loop) dan jaringan terbuka (open-loop).

Pengelompokan sistem kontrol manual atau otomatis didasarkan pada banyaknya usaha yang dilibatkan di dalam kontrol. Pada kontrol manual fungsi pengontrolan dilakukan oleh manusia yang bertindak sebagai operator, sedangkan pada kontrol otomatis pengontrolan dilakukan oleh mesin-mesin/peralatan yang bekerja otomatis dan operasinya dibawah pengawasan manusia (Pakpahan, 1994).

Menurut Ogata yang diterjemahkan Leksono (1984) membagi sistem kontrol jika ditinjau dari sistem operasinya kedalam dua bagian, pertama Sistem Kontrol Lup Tertutup (Closed-loop Control System). Sistem kontrol lup tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan. Jadi, sistem kontrol lup tertutup adalah sistem kontrol berumpan balik (yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran dan turunannya), diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan, dengan kata lain menggunakan aksi umpan balik untuk memperkecil kesalahan sistem. Kedua, Sistem Kontrol Lup Terbuka (Open-loop Control System). Sistem lup terbuka adalah sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengontrolan. Jadi, pada sistem kontrol lup terbuka, keluaran tidak diukur atau diumpan-balikkan untuk dibandingkan dengan masukan. Adapun dalam perancangan alat ini, yang digunakan adalah sistem kontrol lup terbuka (Open-loop Control System), yakni tanpa perlu membandingkan dengan masukan.

Kemajuan teori dan praktek kontrol automatik memberikan kemudahan dalam mendapatkan performansi dari sistem dinamik, mempertinggi kualitas dan menurunkan biaya produksi, mempertinggi laju produksi, meniadakan pekerjaan rutin dan membosankan yang harus dilakukan manusia. Dengan keberadaan sistem pengontrolan maka semua kegiatan yang memerlukan aktivitas manusia dapat dikurangi.

Sistim Pensaklaran Dengan Mikrokontroler AT89C52 Sebagai Kontrol Relai

Pengertian sistem (system) menurut Ogata dalam terjemahan Leksono (1984) adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama dan melakukan suatu sasaran tertentu. Sedangkan Pensaklaran adalah suatu objek/alat dalam melakukan tindakan untuk memutus dan menyambungkan suatu siyal keluaran, dalam hal ini adalah sumber arus yang akan mengalir pada motor-motor yang akan dikendalikan. Perencanaan pada rangkaian kontrol, pensaklaran dibagi atas dua bagian yang saling berkaitan satu dan yang lainnya yaitu rangkaian kontrol utama sebagai penterjemah data yang berasal dari pemancar melalui sensor yaitu Mikrokontroler. Kemudian yang kedua adalah rangkaian Pensaklaran yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus pada motor yang akan digerakkan, sesuai dengan instruksi dari pemancar melalui sensor merah infra -infra red- (pada penerima yang telah diterjemahkan terlebih dahulu oleh modul Mikrokontroler (kontrol utama pada pensaklaran untuk mengaktifkan relai-relai).

Tugas-tugas pengontrolan secara langsung akan dilakukan oleh relai dalam menyambung dan memutuskan sumber arus pada motor-motor yang akan dikendalikan. Dengan kemampuannya, maka Mikrokontroler dan relai yang saling berkaitan dapat menangani fungsi kontroler dan pengaturan sebagai suatu pensaklaran.

Dari segi fisik sistem pensaklaran pada rancang bangun robot ini, terdiri dari beberapa alat yang secara keseluruhan atau bersama-sama merupakan suatu sistem.

Kemampuan Mikrokontroler dalam penterjemah dan penyimpanan data secara logis berupa delapan digit yang berasal dari pemancar memberikan kemungkinan pada kontroler/pensaklaran untuk dapat menggerakkan pengendali beban dengan pulsa-pulsa positif secara akurat. Disamping itu Mikrokontroler yang memiliki keluaran port 0, port 1, port 2, port 3, dapat melaksanakan pengendalian relai untuk menggerakan beban (motor-motor) dalam jumlah yang lebih, sehingga dapat di aplikasikan pada pengendalian beberapa motor penggerak robot.

Port-port yang ada pada modul Mikrokontroler dapat digunakan sebagai I/O (input dan output) dalam pentransferan data. Port 0 dan port 2 dalam rancangan alat ini digunakan sebagai output data kontroler relai dan kita katakan juga sebagai port A (port 0) serta port B (port 2). Sedangkan port 3 disini digunakan sebagai input data masukan dari sensor penerima dan port 1 diabaikan (tidak digunakan).

Relai

Relai merupakan aplikasi elektromagnetik sesungguhnya dimana ia tersusun atas kumparan kawat beserta sebuah inti besi lunak, (Hall, 1985). Pendapat lain mengatakan, relai adalah saklar elektromagnetik yang terdiri dari sebuah kumparan, inti besi lunak, armatur dan lengan kontak. Jika arus listrik mengalir sepanjang koil elektromagnetik, armatur akan menarik (pulls-in) dan memindahkan kontak dari posisi normal (0) ke posisi kerja (1) dan sebaliknya jika tidak ada arus yang mengalir maka kontak kembali ke posisi normal, (Sand, 1973).

Pada dasarnya relai adalah sakelar elektromagnetik yang bekerja apabila arus mengalir melalui kumparannya, sehingga inti besi menjadi magnet dan manarik kontak bila gaya magnet mengalahkan gaya pagas yang melawannya, (Loveday, 1992). 

(a). Relay Open Schematic (b). Relay Close Schematic

(c). Wiring Diagram

Gambar 1. Bagian-bagian fungsional relai.

http://www.relay wiring.com/

Gambar 2. Relay Construction

http://www.Relay Contruction.com/

Gambar 3. Konstruksi Relai

(Loveday, 1992)

Tabel 1 memperlihatkan simbol tombol remot, pengiriman data serial biner dari pemancar kemudian data-data input mikrokontroler yang akan diterjemahkannya dan dikirimkan data kontrol ke Port 0 (port A) dan Port 2 (port B) dalam bentuk biner, pengontrolan motor-motor dengan relai-relai yang menyuplaikan tegangan serta motor-motor yang dikontrol.

Tabel 1. Tabel Kebenaran Proses Pensaklaran serta Fungsi-fungsinya.

Tabel 2 mengambarkan data-data kontrol yang di kirimkan Mikrokontroler ke Port 0 dan Port 2 berupa logika 1 dan logika 0. Logika 1 dinyatakan adanya tegangan sebesar 5 Volt dan logika 0 dinyatakan sebagai tegangan 0 Volt, sehingga relai-relai yang mendapat logika 1 dengan suplai tegangan 5 Volt akan aktif sesuai dengan rancangan program.

Tabel 2. Tabel Kebenaran Data Kontrol Mikrokontroler

Blok Chart Diagram

Selain STD, penulis juga mengunakan Blok Diagram (Blok Chart Diagram) yang dapat memodelkan masukan, keluaran, referensi, master, proses, ataupun transaksi dalam bentuk simbol-simbol tertentu. Pada dasarnya Blok Chart tidak berorientasi pada fungsi, waktu, ataupun aliran data, tetapi lebih kearah proses. (Pohan H. Iskandar : 1997).

Blok Diagram Sistem Pensaklaran

Sebagai kontroler, relai/saklar berfungsi untuk menanggapi perubahan data kontrol yang berasal dari Mikrokontroler, pengaturan itu tergantung pada keadaan mana yang diinginkan, sesuai dengan penyambungan atau pemutusan gerakan motor yang direncanakan (penekanan tombol remot atau klik mouse). Keluaran Mikrokontroler itu akan memberikan kode logika 1 dengan sumber tegangan 5 volt untuk memicu relai driver (IC ULN2803A) kemudian meng ON kan Relai (relai ON 1). Relai ON 1 juga akan mengaktifkan perubahan polaritas tegangan pada relai-relai sesuai dengan pengontrolan motor yang diinginkan. 

 Gambar 4. Perubahan Polaritas pada Motor

http://www.relay aplication.com/

Gambar 4. memperlihatkan bagaimana proses perubahan polaritas yang terjadi karena adanya dua kondisi relai yang mendapat polaritas tegangan yang berbeda dengan waktu yang dibedakan.

RANCANG BANGUN ALAT

Blok Diagram

Sistem Pensaklaran merupakan suatu aplikasi dari gabungan mikrokontroler dengan beberapa buah relai yang berfungsi untuk mengontrol gerakan/putaran motor-motor DC yang ada pada robot melalui sistem pemancaran dari Remote Control, data-data kontrolnya diterima oleh modul penerima kemudian diterjemahkan terlebih dahulu oleh modul Mikrokontroler.

Blok Diagram Rancang Bangun Robot Mekatronik Secara Umum

Gambar 5. Blok Diagram Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1

Blok Diagram Sistem Pensaklaran Pada Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1. Blok diagram Sistem Pensaklaran untuk rangkaian robot ini dapat dilihat pada gambar berikut ini:

Gambar 6. Blok Diagram Sistem Pensaklaran

Pada Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1.

Gambar 7. Hubungan antar Board ke Board

pada Rangkaian Pensaklaran

Prinsip Kerja Rangkaian

Realisasi Pensaklaran/kontroler relai pada pengaturan gerakan motor pada robot mekatronik didasarkan pada anggapan bahwa kepresisian gerakan motor pada robot bukanlah menjadi prioritas utama. Hasil gerakan motor pada robot yang diinginkan biasanya berkisar pada harga/putaran tertentu. Sebagai pensaklaran/kontroler relai berfungsi untuk menyambung dan memutuskan sumber arus sehingga terjadi perubahan putaran motor/gerakan robot. Perubahan keadaan keluaran saklar sangat dipengaruhi oleh keadaan sinyal masukan.

Komponen utama rangkaian pensaklaran, selain mikrokontroler adalah relai dengan drivernya. Prinsip kerja relai secara ideal adalah relai menutup (close) jika masukan dikenai sebuah tegangan positif dan akan membuka (open) kalau tidak ada tegangan masukan. Pada kenyataannya saklar ini tidak dapat langsung menutup disaat tegangan masukannya berharga positif. Namun dibutuhkan beberapa level tegangan positif masukan, baru saklar tersebut akan betul-betul tertutup sesuai karakteristiknya. Maka secara keseluruhan prinsip kerja dari rangkaian pensaklaran/kontroler relai ini dapat kita uraikan sebagai berikut:

Mikrokontroler berfungsi sebagai penterjemah dan penyimpanan data secara logis berupa delapan digit heksadesimal berasal dari pemancar, diperkuat pada penerima setelah di deteksi oleh sensor. Hal ini memberi kemungkinan pada kontroler relai untuk dapat menggerakkan pengendali beban dengan pulsa-pulsa logika tinggi secara akurat (lihat Tabel 2) dimana keluaran kontrolnya pada port A (port 0.0 – 0.7) dan port B (port 2.0 – 2.7) akan direspon oleh relai ON 1 – relai ON 14.

Relai ON 1 akan merespon keluaran data kontrol 01 dari port 0.0 (port A) sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Up 1A pada motor 1 yang akan mengontrol gerakan roda arah maju. (Tombol Remot 1_data 80H).

Relai ON 2 akan merespon keluaran data kontrol 02 dari port 0.1 (port A), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Down 1B pada motor 1 yang akan mengontrol gerakan roda arah mundur. (Tombol Remot 2_data 81H).

Relai ON 3 akan merespon keluaran data kontrol 04 dari port 0.2 (port A), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Up 2A pada motor 2 yang akan mengontrol gerakan roda belok kanan. (Tombol Remot 3_data 82H).

Relai ON 4 akan merespon keluaran data kontrol 08 dari port 0.3 (port A), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Down 2B pada motor 2 yang akan mengontrol gerakan roda belok kiri. (Tombol Remot 4_data 83H).

Relai ON 5 akan merespon keluaran data kontrol 10 dari port 0.4 (port A), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Up 3A pada motor 3 yang akan mengontrol gerak lengan utama arah kiri. (Tombol Remot 5_data 84H).

Relai ON 6 akan merespon keluaran data kontrol 20 dari port 0.5 (port A), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Down 3B pada motor 3 yang akan mengontrol gerak lengan utama arah kanan. (Tombol Remot 6_data 85H).

Relai ON 7 akan merespon keluaran data kontrol 40 dari port 0.6 (port A), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relai Up 4A pada motor 4 yang akan mengontrol gerak lengan utama arah atas. (Tombol Remot 7_data 86H).

Relai ON 8 akan merespon keluaran data kontrol 80 dari port 0.7 (port A), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Down 4B pada motor 4 yang akan mengontrol gerak lengan utama arah bawah. (Tombol Remot 8_data 87H).

Relai ON 9 akan merespon keluaran data kontrol 01 dari port 2.0 (port B), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Up 5A pada motor 5 yang akan mengontrol gerak lengan kearah atas. (Tombol Remot 9_data 88H).

Relai ON 10 akan merespon keluaran data kontrol 02 dari port 2.1 (port B), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Down 5B pada motor 5 yang akan mengontrol gerak lengan kearah bawah. (Tombol Remot A_data 8CH).

Relai ON 11 akan merespon keluaran data kontrol 04 dari port 2.2 (port B), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Up 6A pada motor 6 yang akan mengontrol gerak jari-jari berputar ke kanan. (Tombol Remot 0_data 89H).

Relai ON 12 akan merespon keluaran data kontrol 08 dari port 2.3 (port B), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Down 6B pada motor 6 yang akan mengontrol gerak jari-jari berputar ke kiri. (Tombol Remot B^__data 8DH).

Relai ON 13 akan merespon keluaran data kontrol 10 dari port 2.4 (port B), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke RelayUp 7A pada motor 7 yang akan mengontrol gerak jari-jari menjepit/mengambil. (Tombol Remot C_data B6H).

Relai ON 14 akan merespon keluaran data kontrol 20 dari port 2.5 (port B), sehingga akan melakukan penyuplaian sumber arus ke Relay Down 7B pada motor 7 yang akan mengontrol gerak jari-jari membuka/melepas. (Tombol Remot D_data F4H).

Select/Reset akan merespon keluaran data kontrol 40 dari port 2.6 (port B), sehingga akan menghentikan penyuplaian sumber arus ke Relai ON 1 – Relai ON 14 (mengembalikan posisi relai pada kondisi awal/normal). Jika kondisi ini dikirimkan, maka seluruh relai-relai ini akan berada pada posisi bebas/tak terhubung (nc) atau pada kondisi Normalisasi/Reset. (Tombol Remot E_data FCH).

Perancangan atau Desain

Rancangan atau desain yang dilakukan adalah membuat Sistem Pensaklaran dengan modul Mikrokontroler sebagai kontroler relai yang dapat bekerja pada Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1 Sistem Wireless Berbasis PC dan Remote Control.

Ide dasar perancangan rangkaian pensaklaran/ kontroler relai ini adalah berangkat dari konsep dasar saklar lorong, jika kita ingin mematikan/menghidupkan lampu pada salah satu sisi ruangan, kita dapat melakukannya pada sisi dimana kita berada, tanpa perlu bolak balik ke sisi lainnya. 

Gambar 8. Konsep Dasar Saklar Lorong

Implementasi Pembuatan Pembuatan Sistem Pensaklaran dilakukan dengan pengembangan pada saklar lorong di atas, kita gantikan dengan menggunakan relai Single Pole Double Throw/relai kontrol tak linear yang mampu menghasilkan tiga kondisi keluaran, yaitu kondisi tertutup (on), terbuka (off) atau bebas/tak terhubung (nc). Diperlihatkan dalam gambar berikut: 

Gambar 9. Kondisi Input S Polaritas +

Gambar 9 dan Gambar 10 menerangkan bahwa; lampu dapat dinyalakan/dimatikan sekaligus dengan menggunakan salah satu saklar (Y) atau (S). Dengan demikian, jika kita apklikasikan pada motor, rangkaian ini dapat kita gunakan untuk mendapatkan perbedaan polaritas sumber arus pada motor. Sehingga permasalahan untuk menggerakkan satu buah motor pada 2 kondisi dengan satu sumber arus, misal dari Accu, dapat teratasi. 

Gambar 10. Aplikasi Pada Motor Dengan Adanya Beda Polaritas Sumber Arus

Rangkaian-rangkaian dasar diatas dapat kita gunakan pada rangkaian pensaklaran dengan beberapa perubahan diantaranya; beban pada rangkaian di atas diganti dengan motor DC, R1 merupakan Relai ON 1 seperti skema rangkaian pada Gambar 15, sedangkan R2 merupakan relai ON 2, saklar (Y) merupakan data kontrol dari mikrokontroler untuk Relai ON 1 dan saklar (S) merupakan data kontrol dari mikrokontroler untuk Relai ON 2. Demikian proses selanjutnya untuk tiap-tiap pensaklaran (kontroler relai).

PEMBAHASAN DAN ANALISA RANGKAIAN

Proses Pembuatan Alat

Perencanaan yang dilakukan akan dilanjutkan dengan menganalisa permasalahan yang dihadapi, berdasarkan literatur yang menunjang alat yang akan dirancang, serta peralatan laboratorium untuk melakukan pengujian awal. Analisa terhadap rangkaian perlu dilakukan, sehingga tidak melakukan kesalahan pada saat merakit Sistem Pensaklaran tersebut.

Blok-blok dari rangkain pensaklaran pada Robot Mekatronik P-1 adalah:

a. Blok penterjemah dan penyimpanan data -Mikrokontroler-.

b. Blok driver relai-relai terkontrol Mikrokontroler

c. Blok relai-relai pembeda polaritas sumber arus

Pembuatan Rangkaian Tercetak (PRT) dapat dilakukan dengan dua cara. Pertama adalah Direct Etching, yaitu dengan cara menggambarkan langsung layout pada papan sirkuit yang hendak dibuat, kemudian dilarutkan dengan pelarut FeCl2; Kedua adalah dengan menggunakan teknik sablon.

Pembuatan papan sirkuit pada rangkaian yang dirancang digunakan teknik sablon. Untuk mendapatkan hasil dengan kualitas hasil larutan yang baik maka prosedur penyablonan harus lebih diperhatikan dan dengan ketelitian yang baik.

Analisa Rangkaian

Analisa pada rangkaian pensaklaran ini dilakukan untuk membuktikan kebenaran kerjanya. Tegangan keluaran yang berisi data kontrol logika 1 pada port A (Port 0.0 – 07) dari Mikrokontroler sebesar 5 V DC melewati resistor (R₁ dan R₂) ke IC₁ ULN2803A, digunakan untuk men-trigger pin-pin masukan pada IC tersebut, mengakibatkan adanya aliran arus pada pin 2 relai - ground (pin 9) ke pin-pin out IC₁ (pin 11 – pin 18). Arus mengalir dari pin 1 ke pin 2 dengan adanya tegangan 12 V pada positif relai (pin 1) mengakibatkan relai ON aktif.

Tegangan keluaran yang berisi data kontrol logika 1 pada port B (Port 2.0 – 2.7) dari Mikrokontroler sebesar 5 V DC melewati resistor (R₃ dan R₄) ke IC₂ ULN 2803A, digunakan untuk men-trigger pin-pin masukan pada IC tersebut, mengakibatkan adanya aliran arus pada pin 2 relai - ground (pin 9) ke pin-pin out IC₂ (pin 11 – pin 16). Arus mengalir dari pin 1 ke pin 2 dengan adanya tegangan 12 V pada positif relai (pin 1) mengakibatkan relai ON aktif.

Aktifnya relai-relai ON pada board 1 dan board 2 akan memberikan trigger ke Relay Up atau Relay Down sehingga motor dapat berputar sesuai polaritas tegangan yang menginduksinya

Spesifikasi Alat

Spesifikasi Pensaklaran

Peralatan Sistem Pensaklaran/kontroler relai ini mempunyai karakteristik sebagai berikut:

a. Jenis relai yang digunakan adalah relay Single Pole Double Throw (SPDT).

b. Tegangan untuk rangkaian pensaklaran adalah 12VDC

c. Ukuran PRT board Relai ON, 8 x 11 cm - 2 buah; dengan masing-masing jumlah relainya adalah 8 dan 6 buah relai.

d. Ukuran PRT board Relai pembeda polaritas, 8 x 15 cm - 1buah; dengan jumlah relai 14 buah.

Spesifikasi Robot Mekatronik

Robot Mekatronik mempunyai panjang 35 cm, tinggi 38 cm, panjang lengan 47 cm dengan berat 10,2 kg. Robot ini terdiri dari dua lengan; pergelangan tangan (lengan utama) yang bisa berputar dan turun naik, pergelangan tengah (lengan) yang bisa turun naik, jari-jari bisa turun naik juga dapat berputar kekiri dan kekanan. Jari dibentuk bundar (silinderis) yang dilapisi karet dengan tujuan untuk mendapatkan jepitan maksimal, empat buah roda untuk gerakan maju – mundur dan stir belok kiri dan belok kanan. Shasis terbuat dari potongan pipa besi sebagai dasar untuk pembuatan robot mekatronik P-1. Dimensi beban (objek) yang dapat diambil berbentuk silinderis atau objek dengan diameter maksimal 7 cm dan beban maksimal 250 ml.

Sebagai alat kendali elektronik (Pensaklaran) berada pada bagian belakang berdekatan dengan sumber arus (accu 5 Ampere). Setiap pergelangan tangan dipasang motor DC yang dilengkapi dengan transmisi gigi. Gerakan motor inilah yang diatur dengan relai.

Gambar 11. Konstruksi Alat

SIMPULAN

Setelah melalui berbagai tahapan pengujian, maka dapat penulis simpulkan:

1. Rancang Bangun Robot Mekatronik P-1 Sistem Wireless Berbasis PC dan Remote Control dapat bekerja dengan menggunakan media relai sebagai sistem Pensaklaran yang terkontrol mikrokontroler.
2. Mikrokontroler sebagai kontroler relai dapat mengirimkan data sesuai dengan relai yang akan dikontrol.
3. Relay-relay driver / relai-relai ON dapat merespon instruksi-instruksi dari pemancar – penerima dan mikrokontroler dengan tingkat akurasi sesuai yang diharapkan.
4. Relai-relai pembeda polaritas dapat melakukan penyuplaian arus pada motor-motor untuk gerakan-gerakan tertentu pada robot dengan tepat.
5. Pensaklaran relai akan terpengaruh jika tingkat cahaya pada lokasi pengoperasian robot memiliki intensitas yang tinggi, mengakibatkan adanya gerakan-gerakan robot diluar pengendalian relai.
6. Sistem Pensaklaran pada rancang bangun robot mekatronik P-1 memiliki peranan yang besar pada rancang bangun robot mekatronik, karena berhasil atau tidaknya operasi tergantung pada proses pengendalian pada tahap terakhir.

DAFTAR PUSTAKA

elexmedia,http://www.relay aplication.com/elektroindonesia/elektro/elek14a .html. 11 februari 2004.

elexmedia, http://www.relay construction.com/elektroindonesia/elektro / elek 13a .html. 11 februari 2004.

elexmedia,http://www.relay wiring diagram.com/elektro-indonesia/elektro/ elek13a.html. 11 februari 2004.

Halkias dan Milman. (1984). Elektronika Terpadu (integrated Electronic), Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Katsushiko Ogata yang diterjemahkan Edi Leksono (1984). Teknik Kontrol Automatik (Sistem Pengaturan). Jakarta : Erlangga

Loveday. (1992). Inti Sari Elektronika. Jakarta : Erlangga.

Majalah Elexmedia. (1992). Kumpulan Data Praktis Elektronika Populer. Jakarta : Gramedia.

. (1994). Relai, Prinsip dan Aturannya. Jakarta : Gramedia.

Paul, Malvino Albert. (1986). Prinsip-prinsip Elektronika Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

. (2002). Pedoman Pembuatan Karya Ilmiah Skripsi/Tugas Akhir dan Proyek Akhir. Padang : FT UNP.

Pakpahan, Sahat. (1994). Teknik Kontrol Automatik. Jakarta : Erlangga

Nalwan, Paulus A. (2003). Teknik Antar Muka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C52. Jakarta : Gramedia.

Putra, Agfianto Eko. (2002) Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55, Teori dan Aplikasi. Yokyakarta : Gava Media

Pohan, Husni Iskandar. (1997). Pengantar Perancangan Sistem. Jakarta : Erlangga.

Siemens. (1962). Introduction to Telephone Engineering. Munich : Siemens and Helske AG.

Suhana, dkk. (1991). Buku Pegangan Teknik Telekomunikasi. Bandung : Telkom.