BAB III ok.docx
-
Upload
intannuraini -
Category
Documents
-
view
62 -
download
6
Transcript of BAB III ok.docx
BAB IIIPERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Perancangan merupakan suatu tahapan dari proses pembuatan dalam alat.
Perancangan alat digunakan untuk menentukan komponen penyusunan dari suatu alat
yang akan dibuat agar dapat membuat hasil akhir sesuai dengan yang diinginkan.
Pada bab III ini akan dibahas tentang Blog diagram, Prinsip kerja alat, Rancang fisik
alat, serta Perancangan dan pembuatan catu daya.
A. Blok Diagram
Gambar 27. Blok Diagram Sistem Kontrol Pada Lengan Robot
Pada blok diagram, terdiri dari beberapa bagian, yaitu:
1. Power supply yang berfungsi menyediakan daya pada peralatan elektronik atau
komponen yang membutuhkan energi listrik untuk sebuah system.
2. Arduino Uno yang berfungsi sebagai Controller peralatan yang dirancang.
34
POWER SUPPLY
ARDUINO
UNO
SERVO 1
SERVO 2
SERVO 3
SERVO 4
SERVO 5
SERVO 6
SENSOR PING
SENSOR WARNA
35
3. Modul sensor warna TCS 3200 yang berfungsi sebagai pendeteksi warna yang
telah ditentukan dan menentukan gerak robot lengan.
4. Sensor Ping berfungsi untuk mendeteksi ada atau tidak nya benda.
5. 6 Motor servo yang berfungsi sebagai aktuator atau alat penggerak pada robot
lengan.
B. Prinsip Kerja Alat
Pada dasarnya prinsip kerja sistem secara keseluruhan diatur oleh Arduino
Uno sebagai kontrol utama. Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pengatur, pengirim
dan penerima data dari modul sensor warna TCS 3200 dan sensor ping ke Arduino
Uno yang kemudian diproses untuk mengontrol 6 motor servo yang akan dikontrol
berdasarkan instruksi sensor warna TCS 3200 dan sensor Ping. Sensor-sensor ini
memiliki peranan penting dalam perancangan lengan robot ini. Dimana sensor ping
akan mendeteksi ada tidaknya objek, selanjutnya sensor warna melakukan
pembacaan warna, lalu Arduino mengeksekusi motor servo sesuai program yang telah
diberikan.
Pemindahan barang pada lengan robot ini dilakukan dengan ketentuan sebagai
berikut.
1. Jika terbaca objek berwarna merah oleh sensor warna maka manipulator akan
bergerak menuju drop box 1. Dengan cara servo A berputar sebesar 135º
terhadap posisi 0º servo A.
36
2. Jika terbaca objek berwarna biru oleh sensor warna maka manipulator akan
bergerak menuju drop box 2. Dengan cara servo A berputar sebesar sudut 45º
terhadap posisi 0º servo A, servo B berputar sebesar sudut 180º terhadap posisi 0º
servo B.
3. Jika terbaca objek berwarna kuning oleh sensor warna maka manipulator akan
bergerak menuju drop box 3. Dengan cara servo B berputar dengan sudut 135º
terhadap posisi 0º servo B, servo C berputar dengan sudut 30º terhadap posisi 0º
servo C.
4. Jika terbaca objek berwarna merah muda oleh sensor warna maka manipulator
akan bergerak menuju drop box 4. Dengan cara servo A berputar sebesar sudut
135º terhadap posisi 0º servo A, servo B berputar sebesar 180º terhadap posisi 0º
servo B.
5. Jika terbaca objek berwarna hijau oleh sensor warna maka manipulator akan
bergerak menuju drop box 5. Dengan cara servo A berputar sebesar sudut 45º
terhadap posisi 0º servo A.
Hal tersebut akan dieksekusi motor servo apabila terdeteksi adanya benda oleh
sensor ping.
37
C. Rancang Fisik Alat
Gambar 28. Rancang Fisik Alat Keseluruhan
1. Konstruksi manipulator
Konstruksi manipulator lengan robot pemindah barang ini akan
menentukan gerakan lengan robot tersebut. Perancangan mekanik lengan robot
terdiri dari beberapa komponen yang tersusun sesuai dengan fungsinya masing-
masing.
Konstruksi lengan robot ini terbuat dari bahan Acrilic dengan ketebalan
5mm dan plat almunium dengan ketebalan 1,5 mm. Lengan robot ini mempunyai
6 derajat kebebasan sehingga aktuatornya menggunakan 6 servo standar (180º),
dan semuanya memiliki masing-masing fungsi, seperti yang terlihat pada tabel 3.
38
Tabel 3. Fungsi Masing-Masing Motor Servo Pada Lengan Robot.
No Nama motor servo Fungsi1 Motor servo A Memberikan gerakan secara horizontal (dari kanan
ke kiri) pada base rotary (dudukan untuk berputar) untuk lengan secara keseluruhan maksimal 180º.
2 Motor servo B Memberikan gerakan vertikal (keatas-kebawah) pada lengan atas (shoulder flex).
3 Motor servo C Memberikan gerakan vertikal (keatas-kebawah) pada lengan bawah (elbow flex).
4 Motor servo D Memberikan gerakan vertikal (keatas-kebawah) pada lengan angguk (wrist pitch) gripper.
5 Motor servo E Memberikan gerakan putaran horizontal (kiri-kanan) pada pergelangan putar (wrist roli) gripper.
6 Motor servo F Memberikan gerakan menjepit/mencekram benda
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 29.
Gambar 29. Rancangan manipulator
39
Seperti yang terlihat pada gambar 29, panjang manipulator adalah 35 CM
yang mana merupakan jangkauan maksimal manipulator. Sedangkan jangkauan
minimalnya adalah 5 CM. Jarak antara base rotation ke drop box adalah 25 CM.
a. Konstruksi Base rotation
Konstruksi ini berguna sebagai sumbu (axis) dan kedudukan motor
servo A dan servo B. Konstruksi ini terbuat dari bahan plat almunium
dengan ketebalan 1,5 mm dan acrilic 5 mm. Servo A yang berada di base
rotation ini akan berputar antara 0º sampai 180º (secara horizontal).
Sedangkan servo B akan menggerakkan shoulder flex dari 0º sampai 180º
(secara vertikal). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 30.
Gambar 30. Konstruksi Base Rotation
b. Konstruksi Shoulder Flex
Shoulder flex ini berfungsi menghubungkan servo B dan servo C.
Konstruksi ini juga berfungsi menghubungkan base rotation dan elbow.
Adapun konstruksi shoulder flex dapat dilihat pada gambar 31.
40
Gambar 31.Konstruksi Shoulder Flex.
c. Konstruksi Elbow
Konstruksi elbow ini bergerak secara vertikal (keatas-kebawah). Pada
elbow ini terdapat servo C dan servo D. Diamana servo C terhubung ke
shoulder flex dan servo D terhubung dengan wrist pitch. Bentuk rancangan
elbow pada lengan robot ini dapat dilihat pada gambar 32.
Gambar 32. Konstruksi Elbow
d. Konstruksi Wrist pitch
Konstruksi kedudukan motor servo yang digunakan nantinya sebagai
wrist pitch (pergelangan angguk lengan robot). Konstruksi ini dapat dilihat
pada gambar 33.
41
Gambar 33. Konstruksi Wrist Pitch
e. Gripper.
Gripper berfungsi untuk memanipulasi objek yang hendak diambil.
Pada lengan robot ini gripper terdiri dari dua roda gigi (gear) dengan jari 2
cm yang bersentuhan dan sebagai penggeraknya menggunakan satu motor
servo. Konstruksi gripper pada lengan robot ini dapat dilihat pada gambar
34.
Gambar 34. Konstruksi Gripper
2. Bentuk objek
Pada perancangan dan pembuatan lengan robot pemindah barang ini
menggunakan 5 objek yang memiliki ukuran yang sama namun warna yang
42
berbeda-beda. Adapun bentuk objek yang akan dipindahkan adalah seperti pada
gambar 35.
Gambar 35. Bentuk objek
D. Perancangan dan Pembuatan Catu Daya (Power Supply)
Rangkaian catu daya berfungsi untuk mensuplai tegangan ke seluruh
rangkaian elektronika maupun aktuator pada lengan robot, sehingga robot dapat
bekerja. Catu daya dalam pembuatan robot ini menyuplai tegangan untuk kontroler,
sensor warna, sensor Ping dan motor DC servo.
Pada perancangan lengan robot pemindah barang ini menggunakan catu daya
dengan keluaran 9 VDC untuk arduino, 8 VDC untuk servo A dan servo B, 6 VDC
untuk servo C,D,E,dan F. Sedangkan supply tegangan untuk modul sensor TCS3200
dan sensor ping diambil dari keluaran Arduino yaitu sebesar 5 VDC.
Dalam rangkaian ini, transformator stepdown berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 VAC menjadi 24 VAC, 18 VAC, dan 12 VAC. Kemudian
disearahkan oleh dioda. Selanjutnya tegangan tersebut diratakan oleh kapasitor
4700µF. Untuk mendapatkan tegangan 9 VDC, 8 VDC, dan 6 VDC digunakan IC
regulator tegangan. Untuk mendapatkan tegangan 9 VDC menggunakan IC 7809,
43
untuk mendapatkan tegangan 8 VDC digunakan IC 7808, dan untuk mendapatkan
tegangan 6 VDC digunakan IC 7806. Khusus untuk regulator dengan keluaran 8
VDC dan 6 VDC di lakukan penguatan arus dengan menggunakan transistor 2N3055.
Hal ini di karenakan beban yang akan terpasang adalah 6 buah motor DC
servo yang mana membutuhkan arus yang cukup besar. Sedangkan arus keluaran IC
maksimal hanya 1 amper.
Untuk keluaran 9 VAC tidak dilakukan penguatan arus karena tegangan ini
hanya akan menyuplai bagian arduino saja yang mana arus yang dibutuhkan tidak
sampai 1 amper. Berikut skema rangkaian power supply pada tugas akhir ini.
Gambar 36. Skema Rangkaian Catu Daya
44
1. Pembuatan Papan Rangkaian / PCB.
Adapun langkah – langkah dalam membuat papan rangkaian catu daya
adalah sebagai berikut :
a. Langkah Awal dalam pembuatan papan rangkaian yaitu membuat gambar
lay out dengan aplikasi Eagle. Berikut gambar layout dari rangakaian catu
daya.
Gambar 37. Layout Catu Daya
45
Gambar 38. Tata Letak Komponen Catu Daya
Siapkan PCB polos sesuai dengan ukuran rangkaian, lalu
dibersihkan. Copy Layout tersebut ke kertas photo. Hasil copy-an inilah
yang akan disablonkan ke papan PCB dengan cara di Setrika.
b. Setelah jalur rangkaian selesai di sablon, langkah selanjutnya adalah
melarutkanya ke dalam larutan FeCL3 ( Ferrid Clorida ), sebaiknya
menggunakan air panas agar proses pelarutan lebih cepat.
c. Setelah dilarutkan, PCB dicuci dengan air bersih. Setelah itu rangkaian di
gosok menggunakan amplas halus. Selanjutnya tinggal proses pengeboran.
2. Pemasangan Komponen
Diteruskan dengan pemasangan komponen pada PCB lalu di solder.
Dalam pemasangan komponen harus memperhatikan hal – hal sebagai berikut :
46
a. Polaritas Komponen.
Pemasangan polaritas komponen harus benar. Pemasangan polaritas
yang salah dapat menyebabkan rangkaian tidak bekerja dengan baik bahkan
bisa menyebabkan kerusakan.
b. Daya Tahan Komponen.
Panas yang berlebihan pada saat penyolderan dapat merusak
komponen. Walaupun tidak secara langsung tapi dapat merusak karakteristik
komponen tersebut.