View
39
Download
6
Category
Preview:
DESCRIPTION
this is about how battery management system work
Citation preview
NAMA KELOMPOK 2
SASHA SAFRIDA (2112100004)
EVELYN LOEKITO (2112100032)
VALYA IKA DHANIE (2112100036)
SHERLY OCTAVIA SARASWATI (2112100084)
GUNAWAN ADITAMA (2112100049)
DERIS TRIANA NOOR (2112100115)
TUGAS KELOMPOK MEKATRONIKA
3 SERVO WALKING ROBOT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini, otomatisasi sangat marak ditemui. Perusahaan-perusahaan banyak
mengganti tenaga kerja manual dengan device/robot. Hal ini dikarenakan, kesalahan produksi
cenderung lebih sering terjadi pada proses yang dikerjakan oleh tenaga kerja manual atau
Human Error. Ketika proses telah di automatisasi, pembuatan suatu produk menjadi lebih
efektif, ukuranya lebih presisi, jumlah produk yang dibuat setiap hari dapat dijaga stabil, dan
kualitas dapat dipertahankan lebih baik. Atas dasar ini, diperlukan pengetahuan mengenai
robotika. Terutama untuk mahasiswa-mahasiswa yang nantinya akan terjun ke dunia industri.
Selain itu dalam berbagai segi kehidupan mulai dari rumah tangga sampai industri.
Namun secara umum kegunaan robot yaitu untuk menggantikan kinerja manusia yang
membutuhkan ketelitian yang tinggi dan mengurangi bahkan menghilangkan risiko
kecelakaan yang cukup tinggi jika manusia melakukan pekerjaan tersebut. Sebagi contoh
pada pabrik pembuatan mobil, mobil-mobil yang dibuat tidak akan memiliki kepresisian yang
tinggi jika proses pengerjaannya dilakukan oleh manusia, karena manusia memiliki rasa lelah
jika bekerja secara terus menerus dan pada saat lelah ketelitian pekerjaan yang dilakukan
dapat berkurang lain halnya jika pekerjaan tersebut dilakukan oleh robot, mobil-mobil yang
dibuat akan memiliki kepresisian cukup baik selain waktu yang diperlukan untuk proses
pembuatan akan relatif lebih cepat jika pekerjaan tersebut dilakukan oleh tangan manusia.
Contoh lain pada tim gegana yang bekerja menjinakan bom, jika tidak berhati-hati maka
bom bisa meledak dan melukai bahkan mungkin bisa membunuhnya tetapi jika pekerjaan
digantikan oleh robot, pekerjaan itu tidak terlalu berbahaya bagi manusia.
Sehingga banyak sekali kegunaan dari robot, yaitu untuk meningkatkan produksi
melalui otomasi di industri, menciptakan tenaga kerja yang berkinerja tinggi dan dapat
bekerja 24 jam, untuk menjalankan pekerjaan yang memerlukan ketelitian tinggi,
menggantikan manusia dalam pekerjaan yang bersifat selalu berulang-ulang, dan sebagai alat
bantu manusia dalam melakukan eksperimen ilmiah di luar angkasa .
Pada pembuatan robot, sering kali menggunakan motor servo, karena selain
ukurannya kecil, juga sangat tangguh, sebagai contoh Futaba S3003 mempunyai torsi
56.8 oz/in. (4.1kg.cm), yang artinya adalah motor servo yang dapat mengangkat gaya
sebesar 4.1 kg tiap 1cm permukaannya. Servomotor juga mengkonsumsi daya yang
sebanding dengan beban mekanik (dengan bebabn yang besar namun konsumsidaya
tidak besar).
Untuk aplikasi robot berkaki, gerakan-gerakan yang diinginkan tidak hanya memutar,
namun gerakan sudut lebih banyak diperlukan. Untuk itu dibutuhkan motor servo, yaitu
motor yang bergerak menuju sudut tertentu berdasarkan lebar pulsa PWM yang diterima.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari praktikum ini adalah
1. Bagaimana mengetahui cara kerja robot berkaki menggunakan 3 buah
servomotor?
2. Bagaimana memahami cara mengontrol motor servo dengan mengatur PWM?
3. Bagaimana cara membuat program pada mikrokontroller STM32F030F4 dengan
Keil MDK-ARM?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari tugas ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui bagaimana cara kerja robot berkaki menggunakan 3 buah servomotor.
2. Memahami cara mengontrol motor servo dengan mengatur PWM
3. Mengetahui cara membuat programpada mikrokontroller STM32F030F4
denganKeil MDK-ARM.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari laporan ini adalah
1. Servo yang digunakan adalah sebanyak tiga buah.
2. Ketiga servo bekerja dengan baik.
1.4 Sistematika Laporan
Adapun sistematika laporan robot 3 servo ini adalah
BAB I memuat dasar teori yang berisi latar belakang hingga rumusan masalah
dilakukannya pembuatan robot 3 servo ini.
BAB II berisi dsar teori tentang komponen-komponen robot 3 servo ini.
BAB III disebutkan alat dan bahan yang digunakan untuk membuat robot, beserta
langkah-langkah pembuatan secara sigkat.
BAB IV berisi pembahasan mengenai proses pembuatan robot 3 servo ini secara
keseluruhan, lengkap dengan proses mekanis dan elektris robot tersebut. Pada bagian akhir.
BAB V mencantumkan kesimpulan dan saran.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Motor Servo
Motor Servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan
sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada motor servo
posisiputaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol
yang ada di dalam motor servo. Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox,
variabel resistor (VR) atau potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi
untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu (axis) motor servo. Sedangkan sudut dari
sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo
Gambar 2.1 Komponen penyusun servomotor
Gambar 2.2 Bagian servomotor
Motor servo ini terdiri dari beberapa bagian sebagai berikut:
1. Jangkar, untuk menghubungkan motor servo dengan obyek-obyek yang akan
digerakkan.
2. Lubang Jangkar, bagian ini berfungsi untuk menempatkan sekrup yang
mengaitkan jangkar ke obyek-obyek yang akan digerakkan. Pada gambar
tampak lubang jangkar dihubungkan ke obyek dengan sekrup untuk gerakan memutar.
3. Lubang Sekrup, yang berfungsi untuk mengaitkan motor servo dengan tubuh robot
4. Housing Servo, di dalam bagian ini terdapat motor DC, gearbox dan rangkaian
pengatur sudut servo
5. Kabel, kabel yang menghubungkan rangkaian servo dengan pengendali servo
6. Konektor, konektor 3 pin yang terdiri dari input tegangan positif (+), input tegangan
negatif (GND) dan input pulsa (Signal)
Untuk dapat melakukan controling pada servo, kabel signal di sambung langsung pada Salah
satu port Mikrocontroller, dan di set sebagai Output. kemudian servo diberi suplay 5-6V.
Sedangkan nilai sinyal yang di kirm dan sudut yang di hasilkan terlihat sepertiberikut:
Gambar 2.3 hasil pengiriman sinyal pada servomotor
2.1.1 Jenis-jenis sudut putaran motor servo
Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu motor servo standard dan motor
servo Continous.
1. Motor servo standard
Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CWdan CCW) dengan
defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksisudut dari kanan –
tengah – kiri adalah 180°
2. Motor servo continuous
Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW danCCW) tanpa batasan defleksi
sudut putar (dapat berputar secara kontinyu). Sudut putarannya bisa mencapai 360°.
3. Berdasarkan jenis Horn
Motor servo merupakan sebuah motor dc kecil yang diberi sistim gear dan
potensiometer sehingga dia dapat menempatkan “horn” servo pada posisi yang
dikehendaki. Karena motor ini menggunakan sistim close loop sehingga posisi “horn”
yang dikehendaki bisa dipertahankan. “Horn” pada servo ada dua jenis. Yaitu Horn “
X” dan Horn berbentuk bulat (seperti pada gambar di bawah ).
Gambar 2.4 horn bulat Gambar 2.5 horn X
2.1.2 Motorservo Futaba S3003
Adapun servomotor yang kami gunakan adalah Futaba S3003 dengan spesifikasi
sebagai berikut
Control System: +Pulse Width Control 1520usec Neutral
Required Pulse: 3-5 Volt Peak to Peak Square Wave
Operating Voltage: 4.8-6.0 Volts
Operating Temperature Range: -20 to +60 Degree C
Operating Speed (4.8V): 0.23sec/60 degrees at no load
Operating Speed (6.0V): 0.19sec/60 degrees at no load
Stall Torque (4.8V): 44 oz/in. (3.2kg.cm)
Stall Torque (6.0V): 56.8 oz/in. (4.1kg.cm)
Operating Angle: 45 Deg. one side pulse traveling 400usec
Continuous Rotation Modifiable: Yes
Direction: Counter Clockwise/Pulse Traveling 1520-1900usec
Current Drain (4.8V): 7.2mA/idle
Current Drain (6.0V): 8mA/idle
Motor Type: 3 Pole Ferrite
Potentiometer Drive: Indirect Drive
Bearing Type: Plastic Bearing
Gear Type: All Nylon Gears
Connector Wire Length: 12"
Dimensions: 1.6" x 0.8"x 1.4" (41 x 20 x 36mm)
Weight: 1.3oz. (37.2g)
Gambar 2.1 Futaba S3003
2.2 Mikrokontroler STM32F030F4
Mikrokontroler adalah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam
sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam
sebuah PC, karena di dalam sebuah mikrokontroler umumnya juga telah berisi komponen
pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O, sedangkan di
dalam mikroprosesor umumnya hanya berisi CPU saja.
STM32F030F4 mikrokontroler menggabungkan kinerja tinggi ARM Cortex ™ -
M0 32-bit RISC inti yang beroperasi pada frekuensi maksimum 48 MHz, kecepatan tinggi
tertanam kenangan (hingga 32 Kbytes memori Flash dan hingga 4 Kbytes SRAM), dan
berbagai peripheral ditingkatkan dan I / Os. Semua perangkat menawarkan antarmuka
komunikasi standar (satu I2C, SPI satu, satu I2S, dan satu USART), satu 12-bit ADC, hingga
lima tujuan umum timer 16-bit, timer 32-bit dan maju kontrol PWM Timer .
STM32F030F4 mikrokontroler beroperasi di -40 sampai +85 ° C dan -40 sampai
105 ° C suhu berkisar, dari pasokan 2,0-3,6 V listrik. Sebuah seperangkat mode hemat daya
memungkinkan desain aplikasi-daya rendah.
STM32F030F4 mikrokontroler termasuk perangkat dalam empat paket yang
berbeda mulai dari 20 pin untuk 48 pin. Tergantung pada perangkat yang dipilih, set yang
berbeda dari peripheral disertakan. Keterangan di bawah ini memberikan gambaran tentang
rangkaian lengkap STM32F030F4 peripheral yang diusulkan.
Fitur-fitur ini membuat mikrokontroler STM32F030F4 cocok untuk berbagai
macam aplikasi seperti pengendalian aplikasi dan user interface, peralatan genggam,
penerima A / V dan TV digital, peripheral PC, game dan GPS platform, aplikasi industri,
PLC, inverter, printer, scanner , sistem alarm, interkom video, dan HVACs.
Kalkulasi timer yang diaplikasika pada lampu berkedip pada STM32 dapat di
dilihat dari cara kerja mikrokontroler STM32F103RBT6 terdapat 6 buah timer 16-bit, 2 buah
Advanced-Control Timer (TIM1 dan TIM8) dan 4 buah General Purpose Timer (TIM2 –
TIM5). Pada skematik rangkaian STM32F103RB Development Board, terdapat dua buah
LED yang terhubung pada GPIOB pin 8 dan 9. Apabila kita lihat datasheet
STM32F103RBT6, diketahui bahwa GPIOB PB8 memiliki fungsi sebagai Timer 4 Channel 3
dan GPIO PB9 memiliki fungsi sebagai Timer 4 Channel 4. Dengan demikian sekarang kita
akan membuat LED berkedip dengan memanfaatkan fungsi dari Timer 4.
Pada Reference Manual RM0008, Sub bab APB1 perpheral clock enable register
(RCC_APB1ENR), menjelaskan pengaturan APB1ENR periferal clock enable register.
Terlihat bahwa TIM4EN berada pada posisi bit ke 2. Dengan demikian, untuk mengaktifkan
timer 4 ini, bit ke 2 pada register APB1ENR harus kita berikan logika 1 dengan cara sebagai
berikut :
1RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM4EN
Sistem clock pada development board kita adalah 72 MHz. Dan sekarang kita ingin
menyalakan LED L1 dan L2 bergantian dengan frekuensi 1 Hz. Ini berarti Setiap L1 dan L2
akan menyala selama 500 ms dan juga akan mati selama 500 ms.
Pada Sub bab 14.3.1 terdapat pengaturan register pre-scaler bagi timer dan nilai auto-reload
nya. Pemberian nilai pre-scaler adalah -1 dari nilai yang diharapkan. Misalkan kita ingin
timer bekerja dengan frekuensi 1/12 dari frekuensi sistem, maka nilai pre-scaler harus kita isi
dengan 11. untuk menghasilkan frekuensi timer 4 sebesar 2000 Hz (1/36000 dari frekuensi
sistem) maka nilai pada pre-scalernya harus kita isi dengan :
1TIM4->PSC=35999;
Pada Reference Manual, sub bab TIM1 status register (TIMx_SR), terlihat sebagai berikut :
Dan agar setiap 500 ms terjadi notifikasi pada TIM4 status register, pada bit Update Interrupt
Flag (UIF), maka nilai Auto-Reload Register (ARR) kita isi dengan :
1TIM4->ARR=1000;
Selanjutnya, pada Reference Manual, sub bab TIM1 control register (TIMxCR1), terlihat
sebagai berikut :
CKD[1:0] : Clock DivisionARPE : Auto-Reload Preload EnableCMS [1:0] : Center-aligned Mode SelectionDIR : Direction (Up/Down counter)OPM : One Pulse ModeURS : Update Request SourceUDIS : Update DisableCEN : Counter Enable
Jadi untuk mengaktifkan counternya, dilakukan pengaturan pada TIM4 Control Register 1
pada bit ke 0 (CEN).
1TIM4->CR1=TIM_CR1_CEN;
Dengan demikian, selesailah pengaturan kerja timer ini. Selanjutnya pada bagian program
utamanya kita cukup membaca nilai flag pada UIF dan melakukan perubahan logika pada
keluaran apabila flag bernilai 1 dan dikarenakan bit ini di-set oleh hardware dan untuk clear-
nya melalui software, maka tidak lupa flag kembali kita clear setelah terjadi notifikasi flag.
1234
If(TIM4->SR & TIM_SR_UIF) {TIM4->SR &= ~TIM_SR_UIF;L1_GPIO->ODR ^= (1<<L1);L2_GPIO->ODR ^= (1<<L2);
Dari perintah diatas terlihat bahwa setiap terjadi auto-reload (500 ms), maka kondisi L1 dan
L2 akan berubah dari keadaan sebelumnya. Agar L1 dan L2 bisa menyala bergantian, maka
sebelum baris diatas perlu diatur kondisi yang berbeda antara L1 dan L2;
12L1_GPIO->BSRR=(1<<L1);L2_GPIO->BRR=(1<<L2);
Berikut program lengkapnya :
123456789101112131415161718192021222324252627
#include "stm32f10x.h"#include "antilib_gpio.h"#define L1_GPIO GPIOB#define L1 9#define L2_GPIO GPIOB#define L2 8 int main(void){ RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN; RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM4EN;
#if (L1 > 7) L1_GPIO->CRH = (L1_GPIO->CRH & CONFMASKH(L1)) | GPIOPINCONFH(L1, GPIOCONF(GPIO_MODE_OUTPUT2MHz, GPIO_CNF_OUTPUT_PUSHPULL)); #else L1_GPIO->CRL = (L1_GPIO->CRL & CONFMASKL(L1)) | GPIOPINCONFL(L1, GPIOCONF(GPIO_MODE_OUTPUT2MHz, GPIO_CNF_OUTPUT_PUSHPULL)); #endif
#if (L2 > 7) L2_GPIO->CRH = (L2_GPIO->CRH & CONFMASKH(L2)) | GPIOPINCONFH(L2, GPIOCONF(GPIO_MODE_OUTPUT2MHz, GPIO_CNF_OUTPUT_PUSHPULL)); #else L2_GPIO->CRL = (L2_GPIO->CRL & CONFMASKL(L2)) | GPIOPINCONFL(L2,
2829303132333435363738394041424344
GPIOCONF(GPIO_MODE_OUTPUT2MHz, GPIO_CNF_OUTPUT_PUSHPULL)); #endif
TIM4->PSC=35999; TIM4->ARR=1000; TIM4->CR1=TIM_CR1_CEN;
L1_GPIO->BSRR=(1<<L1); L2_GPIO->BRR=(1<<L2); while(1) { if(TIM4->SR & TIM_SR_UIF) { TIM4->SR &= ~TIM_SR_UIF; L1_GPIO->ODR ^= (1<<L1); L2_GPIO->ODR ^= (1<<L2); }; };}
2.3 Keil MDK ARM
The MDK-ARM adalah pengembangan perangkat lunak yang lengkap untuk Cortex
™ -M, Cortex-R4, ARM7 ™ dan ARM9 ™ perangkat berbasis prosesor. MDK-ARM secara
khusus dirancang untuk aplikasi mikrokontroler, mudah untuk dipelajari dan digunakan,
namun cukup kuat untuk yang paling menuntut aplikasi embedded. Keil MDK ARM
memiliki beberapa fitur. MDK-ARM tersedia dalam empat edisi: MDK-Lite, MDK-CortexM,
MDK-Standard, dan MDK-profesional. Semua edisi menyediakan C C lingkungan
pengembangan yang lengkap / ++ dan MDK-profesional termasuk middleware perpustakaan
yang luas. Mengacu pada Selector Produk untuk lebih jelasnya
2.4 ST Link
ST - LINK / V2 adalah debugger di - sirkuit dan programmer untuk STM8 dan
STM32 keluarga mikrokontroler . Kawat tunggal antarmuka modul ( SWIM ) dan JTAG /
seri kawat debugging ( SWD ) interface yang digunakan untuk berkomunikasi dengan STM8
atau mikrokontroler STM32 terletak pada papan aplikasi . Selain menyediakan fungsi yang
sama seperti ST - LINK / V2 , ST - LINK / V2 - ISOL memiliki isolasi digital antara PC dan
papan aplikasi target . Hal ini juga tahan tegangan hingga 2500 VRMS . Aplikasi STM32
menggunakan antarmuka USB kecepatan penuh untuk berkomunikasi dengan Atollic , IAR ,
Keil atau tasking lingkungan pengembangan terintegrasi
2.5 STM CUBEX
STM32 Cube komprehensif platform perangkat lunak yang komprehensif,
disampaikan per seri (sebagai STM32Cube_Library_F7 / F4 / F3 / F2 / F1 / L4 / L1 / L0).
Platform ini meliputi STM32Cube HAL lapisan STM32 abstraksi perangkat lunak tertanam,
memastikan portabilitas maksimal di portofolio STM32, ditambah satu set konsisten
komponen middleware (RTOS, USB, FS, TCP / IP, Graphics, dll).
STM32 Cube-MX adalah alat grafis yang memungkinkan konfigurasi STM32
mikrokontroler sangat mudah dan menghasilkan kode inisialisasi C yang sesuai melalui
proses langkah-demi-langkah. Langkah pertama terdiri dalam memilih mikrokontroler
STM32 yang cocok dengan set yang diperlukan periferal.
2.6 LD33 regulator
Merupakan voltage regulator untuk mengatur tegangan yang masuk ke dalam stm32
sebesar 3,3 volt. LD33 adalah LOW DROP Voltage Regulatorable yang digunakan untuk
menyediakan hingga 800mA Output, bahkan tersedia dalam versi yang disesuaikan (Vref =
1.25V). Mengenai versi tetap, yang menawarkan Tegangan output berikut: 2.5V, 2.85V, 3.0V
3.3V dan 5.0V.
Gambar 2.2. gambar LD33.
2.7 LM7805
IC ini berfungsi sebagai penurun tegangan atau penyetabil tegangan. Ini berguna
untuk mengatur tegangan yang masuk ke dalam servo sesuai tegangan yang dibutuhkan
servo, yaitu sebesar 5,5 votl. Sebetulnya IC ini memiliki banyak seri yaitu IC
7805 ,7808 ,7812, dst.
Gambar 2.3. gambar IC LM 7805.
2.8 Led
Led adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang
tidak koheren ketika diberi tegangan maju.Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi.
Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga
ultraviolet dekat atau inframerah dekat. Sebuah LED adalah sejenis diode semikonduktor
istimewa. Seperti sebuah diode normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor
yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur
yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari
elektrode dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke
tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.
Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya,
tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah diode
normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya tampak
inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah LED memiliki selisih pita
energi antara cahaya inframerah dekat, tampak, dan ultraungu dekat.
Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip
LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus
maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan
arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus
terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED
tidak akan mengeluarkan emisi cahaya. Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan
rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya
sifat isolator searah LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.
Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik diode yang hanya
memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang
terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju.
Tegangan yang diperlukan sebuah diode untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf).
Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun
paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah jumlah tegangan yang
diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED diletakkan dalam keadaan
paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah arus yang diperlukan seluruh LED
dalam rangkaian ini.
Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit jika warna LED berbeda-beda,
karena tiap warna LED yang berlainan mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda.
Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber daya
listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa LED akan tidak
menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan
pada LED yang mempunyai tegangan maju relatif rendah.
Pada umumnya, LED yang disusun secara seri harus mempunyai tegangan maju yang
sama atau paling tidak tak berbeda jauh supaya rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik.
Jika LED digunakan untuk indikator pada voltase lebih tinggi dari operasinya dirangkai seri
dengan resistor untuk menyesuaikan arus agar tidak melampaui arus maksimum LED, kalau
arus maksimum terlampau LED jadi rusak.
2.9 Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk
mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat
memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin, nilai tegangan terhadap resistansi
berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan hukum Ohm. Resistor digunakan
sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu
komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-maca kompon
dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti
nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang
dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan
induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak,
bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya
resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.
Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang paling sering digunakan. Ini
terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua pita pertama
merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketiga merupakan faktor pengali (jumlah
nol yang ditambahkan setelah dua digit resistansi) dan pita keempat merupakan toleransi
harga resistansi. Kadang-kadang terdapat pita kelima yang menunjukkan koefisien suhu,
tetapi ini harus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit
resistansi.
Sebagai contoh, hijau-biru-kuning-merah adalah 56 x 104Ω = 560 kΩ ± 2%. Deskripsi
yang lebih mudah adalah pita pertama berwarna hijau yang mempunyai harga 5, dan pita
kedua berwarna biru yang mempunyai harga 6, sehingga keduanya dihitung sebagai 56. Pita
ketiga brwarna kuning yang mempunyai harga 104 yang menambahkan empat nol di belakang
56, sedangkan pita keempat berwarna merah yang merupakan kode untuk toleransi ± 2%
memberikan nilai 560.000Ω pada keakuratan ± 2%.
Table 2.4 menggitung harga resistor
2.10 Kapasitor
Untuk kapasitor multilayer adalah kapasitor yang terbuat dari bahan material.
Kapasitor ini hampir sama dengan kapasitor keramik, perbedaannya hanya terdapat pada
jumlah lapisan yang menyusun dielektriknya. Bahan dielektrik disusun dengan banyak
lapisan dengan ketebalan 10 sampai 20 μm dan pelat elektrodanya dibuat dari logam yang
murni. Selain itu, bentuk dari jenis kapasitor ini juga kecil dan memiliki karakteristik suhu
yang bagus di bandingkan dengan kapasitor lainnya
Gambar 2.5 multilayer ceramic capasitor
2.11 Baterai
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya
dalam bentuk listrik. Sebuah baterai biasanya terdiri dari tiga komponen penting, yaitu:
1. Batang karbon sebagai anode (kutub positif baterai)
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Pasta sebagai elektrolit (penghantar)
Baterai yang biasa dijual (disposable/sekali pakai) mempunyai
tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang
dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa
terdapat pada telepon genggam. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer,
sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.
Baik baterai primer maupun baterai sekunder, kedua-duanya bersifat mengubah energi
kimia menjadi energi listrik. Baterai primer hanya bisa dipakai sekali, karena menggunakan
reaksi kimia yang bersifat tidak bisa dibalik (irreversible reaction). Sedangkan baterai
sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat bisa dibalik (reversible reaction).
2.12 Board
Board adalah sebuah papan yang penuh dengan komponen-komponen elektronika
yang tersusun membentuk rangkaian elektronik atau tempat rangkaian elektronika yang
menghubungkan komponen elektronik yang satu dengan lainnya tanpa menggunakan kabel.
Disebut dengan Papan Sirkuit karena diproduksi secara massal dengan cara mencetak. PCB
dilapisi lapisan logam (tembaga) yang berfungsi sebagai penghubung antar komponen,
Lapisan logam ini nantinya akan menjadi kabel yang tersusun rapi, setelah kita melarutkan
pada larutan FerryClorit + air. Papan sirkuit cetak dapat digolongkan atas beberapa jenis
berdasarkan:
susunan lapis:
o lapis tunggal
o lapis ganda
o multi lapis (4, 6, 8 lapis)
bentuk:
o keras
o lunak (fleksibel)
o gabungan keras dan lunak
spesifikasi:
o konvensional
o penghubung kepadatan tinggi (High Density Interconnect)
material basis:
o FR4
o Logam
o Keramik
2.13 Pin on off 6 pin
Pin on off adalah switch yang dapat
menghubungkan 3 jalur sekaligus jika ditekan, dan akan
memutusan jika ditekan sekali lagi. Itu artinya push button ini saat ditekan pertama akan
tertahan dan jika ditekan sekali lagi akan terlepas.
Gambar 2.6 pin on off
2.14 Kayu balsa
Gambar 2.7 kayu balsa
Kayu balsa adalah kayu dari pohon balsa, tumbuhan asli dari Amerika
Selatan, Ochroma pyramidale. Saat ini produsen terbesar kayu balsa berasal dari Equador,
Papua Nugini, dan Indonesia. Di pasar, kayu balsa dibagi atas tiga jenis berdasarkan
kepadatannya, yaitu Light < 120 kg/m3, Medium 120-180 kg/m3, dan Heavy >180 kg/m3.
Balsa light biasanya digunakan untuk hobby dan aeromodelling, medium untuk kebutuhan
komposit industri, sementara heavy sebagai subtitusi kayu keras dengan harga yang lebih
murah dan penggunaan lebih luas.
2.15 Kabel jumper
Gambar 2.12 gambar kabel jumper
Kabel jumper adalah sebuah pasanagn koneksi yang menggunakan kabel unshielded
twisted pair yang menggunakan konektor, konektor yang dipakai pada kabel utp adalah
konektor rj45 yang kedua ujungnya digunakan untuk menguhubungkan jalur telekomunikasi
melalui koneksi silang, yang melalui switch
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
3.1.1 Mekanis
3 Servo Futaba s3003
Kayu
Lem
Mur dan Baut
Gergaji
Bor
Penggaris, pensil
Cutter
3.1.2 Elektris
Led 3mA
Resistor 1k
Resistor 10k
Kapasitor 100 nF multilayer 2 buah
IC 7805
Kapasitor 1000 mikrofarad 25 volt
Kapasitor 220 mikrofrad 25 volt
On off 6 pin
Tempat battery
Battery 9 volt
Board
3.2 Langkah Kerja
3.2.1 Mekanis
1. Persiapan housing robot.
Potong kayu menjadi 4 batang sama panjang, dengan lebar kurang lebih 3 cm.
Potong kayu tersebut dengan panjang 1,5 kali tinggi servo dan lebar sama
dengan lebar servo
Potong kayu lain untuk ditempel pada servo, ukuran kayu ini sama dengan
luasan permukaan servo yang akan ditutupi.
Satukan horn servo dengan batang yang berukuran kurang lebh sama dengan
panjang horn tersebut.
Susun 3 servo berikut dengan horn dan tempat baterai seperti gambar berikut
2. Assembly
Kayu- kayu dengan berbagi ukuran tersebut disusun seperti tampak pada
gambar.
Gambar 3.1 kayu ukuran 2cm x1,5 panjang servo
Gambar 3.2 Kayu sebagai penutup bagian depan belakang dari servo
Gambar 3.3 kayu sebagai penyambung kaki-kaki
Gambar 3.4 gambar susunan
3.2.2 Elektris
BAB IV
PEMBAHASAN
Secara umum walking robot dengan 3 servo ini dapat ditinjau secara mekanis ,
elektris dan pemrograman sistem . Ketiga tinjauan tersebut berfungsi untuk mengatur agar
robot dapat bergerak maju.
4.1 TINJAUAN MEKANIS
Pada robot ini bagian yang peling penting dalam pergerakan robot ini adalah
pergerakan dari ketiga putaran motor servo. Pada servo yang digunakan dua diantaranya
berperan dalam pergerakan telapak kaki robot. Sementara satu servo berperan untuk menaik
turunkan dari kaki robot. Berikut skema penempatan ketiga servo tersebut.
Gambar 4.1 Posisi tiga servo walking robot
Servo yang berperan sebagai penggerak naik turun kaki robot bekerja dengan cara
memutar bagian poros output secara CW(Clockwise) dan CCW (Counter Clockwise) sesuai
dengan pengaturan yang telah dibuat. Berikut penjelasan servomotor pada robot:
1. Ketika servo 1 berputar , kaki servo 2 terangkat sehingga robot mengikuti pergerakan
kaki servo 3.
Servo untuk menggerakkan kaki kiri
Servo untuk menaik turunkan servo kanan dan kiri
Servo untuk menggerakkan kaki kanan
2. Ketika servo 1 berputar ke arah sebaliknya, kaki servo 3 terangkat sehingga robot
mengikuti pergerakan kaki servo 2.
3. Pergerakan servo 2 dan 3 menghasilkan sudut yang membuat pergerakan robot
tersebut tetap lurus ke depan.
Pada pembuatan robot ini digunakan servo tipe FUTABA S3003 yang memiliki
tegangan sebesar 4.8-6.0 Volts . Namun disini digunakan tegangann sebesar 5 volt yang
dapat disuplai dari baterai 9 volt. Pengkonversian tegangan dari 9 volt ke 5 volt ini
menggunakan IC7085. Pemilihan servo tipe FUTABA S3003 karena memiliki torsi
maksimum sebesar 4.1kg.cm yang dirasa cukup untuk menggerakkan kaki-kaki robot seperti
yang tampak pada gambar 4.1.
Microcontroller yang digunakan adalah STM32F030F4, yang dapat dijalankan
dengan tegangan sebesar 3.3volt. Pengkonversian tegangan dari baterai 9 volt ke
STM32F030F4 dengan menggunakan voltage regulator LD33. Digunakan micro
STM32F030F4 karena memiliki bit sebesar 16. Bit tersebut sangat cukup untuk diaplikasikan
pada robot ini karena robot ini hanya menggunakan 3 pin. Berikut adalah skema pin yang
digunakan pada STM32F030F4.
Gambar 4.2 skema pin STM32F030F4
4.2 ELEKTRIS
4.2.1 Rangkaian BOARD
Gambar 4.1 rangkain
Ditinjau dari segi elektrik, robot ini terdiri dari beberapa komponen elektrik yang
tergabung menjadi suatu rangkaian pada board. Komponen-komponen yang terdapat pada
board yaitu:
Led 3mA
Resistor 1k
Resistor 10k
Kapasitor 100 nF multilayer 2 buah
IC 7805
Kapasitor 1000 mikrofarad 25 volt
Kapasitor 220 mikrofrad 25 volt
On off 6 pin
Tempat battery
Battery 9 volt
4.2.2 Cara Kerja Rangkaian
Pergerakan robot diatur oleh pergerakan 3 servo yang memiliki fungsi masing-
masing. Pergerakan dari servo yang dapat berlangsung secara CW ataupun CCW diatur
melalui program dengan software KEIL yang akan dibaca oleh mikrokontroller
STM32F031F6. Secara umum, urutan jalannya perintah hingga servo bergerak adalah sebagai
berikut:
Gambar 4.2 Skema Sistem Elektris
Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan yang akan masuk
Dari skema di atas alur awal operasi pada robot ini yaitu pada baterai selaku sumber tegangan
yang nantinya ditransmisikan menuju mikrokontroller menggunakan kabel. Kemudian
mikrokontroller yang sebelumnya sudah deprogram menggunakan program Keil
mengirimkan sinyal kepada motor servo. Kemudian motor servo akan menggerakan kaki dan
telapak kaki robot, dan robot pun berjalan.
Batterai hanya berfungsi sebagai pemberi tegangan dan besar dari tegangan
menyesuaikan dengan mikrokontroller yang digunakan. Range dari tegangan baterai yang
dipakai antara 6 Volt hingga 16 Volt. Kemudian arus listrik mengalir dalam mikrokontroller.
Di dalam mikrokontroller ini terdiri atas beberapa komponen seperti resistor, kapasitor,
header, led, LM317, LM7805. Komponen tersebut dirangkai sebagai regulator yang nantinya
pengelolaan inti dilakukan oleh STM32. Pada STM 32 inilah program dapat dimasukkan.
4.3 Pemrograman Sistem
Hal-hal yang peru dilakukan dilakukan dalam pomrograman adalah sebagai berikut:
Extract File standart peripheral yang akan digunakan (Mekatronika_Jadi)
Power Supply (Baterai)
MCU Servo Kaki Robot
Buka file templates standart peripheral, buka MDK-ARM, buka project Mekatronika
Jadi
Akan terbuka jendela awal Keil seperti berikut
Buka pengaturan File Extension untuk mengatur Project Target, Group, dan File dari
Groups yang harus di hapus Juga untuk input file User
Buka pengaturan Option for target – Output untuk mengatur folder output dari
program yang akan dijalankan
Pada init.c dapat dilihat perintah berikut :
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_6;
Baris ini menjelaskan Pin yang akan diberi perintah
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
Baris ini memuat perintah pin yaitu output
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
Baris ini memuat perintah kecepatan putaran yaitu 50MHz
Pada servo.c dapat dilihat perintah berikut :
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 8-1;
Baris ini untuk engatur autoreload TIM 3
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 100;
Baris ini untuk set nilai prescaler dari
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
Baris ini engaktifkan ode couter dari putaran servo
if(count>200)count=0;if(count<pwm1){ SetB(1);}else{ ClrB(1);}
if(count<Servo1){ SetA(7);}else{ ClrA(7);}
if(count<Servo2){ SetA(5);}else{ ClrA(5);}
if(count<Servo3){ SetA(6);}else{ ClrA(6);}
}Paragraf ini untuk mengatur Pin yang digunakan berdasarkan variable Count Bilangan dari
variable ini eiliki batas maksimal. Disini kami menggunakan 200.
SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000); //->SysTick Init interrupt per 1 mS GPIO_Config();
TIM_Config();pwm1=0;while (1)
{Servo1=5;Servo2=5;Servo3=9;Delay(1000000);Servo1=8;Servo2=8;Servo3=12;//Servo1=29;Delay(1000000);
Paragraf ini merupakan perintah jauhnya putaran servo berdasarkan angka yg dicantumkan
Angka-angka tersebut yag keudian di variasikan untuk melihat berapa derajat putaran yang
diwakilkan oeh angka tersebut.
Ketika sudah mendapatkan sudut putaran yang tepat, klik rebuild untuk mengecek apakah
program yang telah divariasikan tidak meiliki error
Apabila asih terdaapat error, maka program peru diperbaiki cek pada baris di sebeah nomor
di setiap jendela program, apakah terdapat tanda siag berwarna merah atau tida Tanda silang
tersebut enandakan adanya kesaahan pemrograman di baris tersebut.
4.3.1 Untuk menjaankan device (robot)
Sambungkan devepment board ke aptop dan k e device yang telah dirangkai Setelah
itu load program di Keil yang telah divariasikan sebelumnya. Maka robot akan berjalan.
Berikut langkah-langkah erangkai pcb dan device:
1. Sabungkan kabe servo dengan jumper male
2. Pada kabel jumper tersebut asing-masing kabel signal dihubungka ke pin masing-
masing. Kabel 5volt disambungkan dengan kabe 5volt dari servo asing-asing Begitu
juga dengan kabel ground
3. Buat sambungan utuk 5 volt STM dari pcb
4. Sabungkan Development board ke laptop untuk me-load program5. Pastikan aptop sudah memiliki ST LINK utility6. Load program dari Keil hingga terihat respon seperti berikut :
7. Robot sudah bisa berjalan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dalam percobaan ini yaitu :
a. Terdapat tiga tinjauan dalam menjelaskan bagaimana cara gerak dan pengaturan
dari3-servo walking robot yaitu ditinjau dari mekanik,elektrik dan system
perograman.
b. Dari tinjauan mekanik, bagian paling penting dalam pergerakan dari robot ini
adalah pergerakan dari putaran motor servo,dan servo yang digunakan adalah
Futaba S3003.
c. Dari segi tinjauan elektrik terdapat beberapa komponen elektrik yang berperan
dalam pergerakan robot. Dimana pengaturan dilakukan dengan cara membuat
program pada software Keil yang nantinya akan dibaca mikrokontroller dan
meneruskan ke komponen elektrik lainnya.
d. Dari segi tinjauan sistem pemrogramnnya, hal yang paing penting adalah cara
pengkodingan pada keil, yaitu untuk menentukan sudut putar dan berapa
perpindahan putaran motor servo.
5.2. Saran
Adapun saran yang dapat diberikan pada percobaan ini yaitu :
a. Adanya kejelasan mengenai tugas besar di awal perkuliahan
b. Sebaiknya menggunakan komponen yang mudah didapatkan
Recommended