Posts Tagged ‘panduan kri 2012’

AN0179 Battery dan Power Supply untuk Robot KRCI

Wednesday, January 4th, 2012

Sumber Daya atau Power adalah merupakan sumber tenaga dari robot, agar diperoleh gerakan mekanik yang kuat dan kinerja rangkaian elektronik yang stabil dibutuhkan sumber daya yang stabil pula.

Robot-robot yang menggunakan motor DC, stepper ataupun servo menggunakan sumber daya DC sebagai sumber tenaga. Namun sumber daya ini rentan sekali mengalami drop tegangan apalagi bila digunakan untuk beban yang berat.

Agar sumber daya tidak mengalami drop tegangan maka sumber daya tersebut sebaiknya memiliki tegangan di atas tegangan yang dibutuhkan dan diregulasi sesuai tegangan yang dibutuhkan. Analoginya pada sebuah saluran air, agar diperoleh aliran yang stabil maka dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi dari kebutuhan dan keran diatur agar sesuai dengan tekanan yang dibutuhkan.

Contoh pada robot yang menggunakan motor-motor DC bertegangan 6 Volt DC. Apabila digunakan battery yang memiliki tegangan 6 volt juga, maka pada saat battery tersebut sedikit menurun kapasitasnya, tegangan yang masuk ke motor juga akan turun dan mempengaruhi kinerja motor.

regulator

Namun bila kita gunakan tegangan di atas 6 volt maka saat kapasitas battery menurun, hal ini tidak menyebabkan sumber daya robot menurun selama batas tertentu. Batasan tersebut ditentukan dari karakteristik regulator yang digunakan. Regulator yang baik adalah tipe LDO (Low Drop Output). Contoh untuk regulator dengan drop output sebesar 0.35V maka saat battery mengalami penurunan tegangan hingga 6.35 volt output pada regulator masih tetap pada tegangan 6 volt. Tegangan output akan turun dibawah 6 volt saat tegangan input regulator dibawah 6.35 volt.

Power Regulator DDC-01

Modul DDC-01 adalah modul power regulator yang termasuk LDO dengan drop output sebesar 0.35 volt dan arus maksimum 3A. Modul ini juga dilengkapi dengan thermal protection yang mengamankan modul pada kondisi panas berlebih dan overcurrent protection yang mengamankan modul dari kondisi arus berlebih ataupun terhubung singkat.

Regulator juga dapat difungsikan untuk memisahkan sumber daya. Pada aplikasi yang menggunakan motor, sebaiknya sumber daya mikrokontroler dan sumber daya motor dipisahkan. Agar dapat diperoleh sumber daya terpisah dalam satu battery maka dapat dilakukan dengan menggunakan dua buah regulator

Dual Regulator

Apalagi mikrokontroler biasanya membutuhkan tegangan 5 volt, maka perlu ditambahkan sebuah regulator 5 volt untuk keperluan tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan dua buah Modul DDC-01

Motor adalah merupakan komponen induksi, sehingga seringkali gejala elektromagnet yang ditimbulkan oleh gerakan motor mengakibatkan arus balik yang masuk ke rangkaian elektronik. Arus balik terbesar terjadi apabila motor mendadak berputar ke arah yang sebaliknya dengan daya penuh. Hal ini akan menimbulkan gangguan pada sistem elektronik terutama pada mikrokontroler apabila memiliki sumber daya dari regulator yang sama. Agar noise dari arus balik ini sama sekali tidak mengganggu mikrokontroler, lebih baik lagi bila digunakan battery terpisah, regulator terpisah dan opto isolator untuk I/O-I/O mikrokontroler yang terhubung ke motor.

Modul Opto Isolator DIM-01

Modul DDC-01 juga didisain dengan konstruksi yang memanjang sehingga cocok untuk disematkan pada kaki-kaki robot. Tampak pada gambar berikut Modul DDC-01 dipasang di setiap kaki robot laba-laba

Regulator di Kaki Robot

Rechargeable Battery

Untuk memilih battery, perlu diperhatikan tegangan dan kapasitas battery selain juga ukuran dan beratnya. Tegangan yang dipilih sebaiknya tidak terlalu jauh dari tegangan yang dibutuhkan, hal ini dilakukan untuk menghindari disipasi panas yang terlalu besar pada regulator. Semakin besar perbedaan tegangan, maka daya yang dibuang untuk menurunkan tegangan semakin besar pula. W = VxIxt di mana V = perbedaan tegangan, I = arus yang dibutuhkan dan t adalah waktu.

Sedangkan kapasitas tergantung dari berapa arus yang dibutuhkan oleh robot dan berapa lama robot harus bekerja. Sebagai contoh battery dengan kapasitas 5000mAH seperti pada gambar di bawah ini, battery ini akan menghasilkan arus sebesar 5000mA atau 5A selama 1 hour atau 1 jam.

Rechargeable Battery

Battery tersebut adalah tipe NiMH atau Nickel Metal Hydride Cell yang memiliki ukuran lebih kecil untuk kapasitas yang sama dibanding Battery NiCd ataupun Li-on (Lithium Ion). Ukuran yang kecil dan beratnya yang ringan membuat battery ini sangat cocok untuk aplikasi robotik di mana ukuran dan berat merupakan hal yang sangat kritis.

Dengan battery 7.2 volt dibutuhkan regulator agar tegangan dapat diturunkan sesuai kebutuhan motor servo yang biasanya berkisar 5 atau 6 volt. Dengan battery kapasitas ini dan regulator, penurunan tegangan pada battery tidak akan mengganggu kinerja robot selama masih di atas 6.3 volt (tegangan yang dibutuhkan + nilai drop output regulator).

Namun untuk anggaran robot yang lebih murah, dapat juga digunakan battery 6 volt tanpa melalui regulator. Tentunya dengan konsekwensi, penurunan nilai tegangan battery akan langsung mempengaruhi kinerja robot.

Battery NiMH 2000mA 6V

Untuk sistem mikrokontroler, bila diinginkan sumber daya yang betul-betul terpisah, dapat ditambahkan lagi battery yang lebih kecil kapasitasnya dengan tegangan yang lebih kecil pula seperti battery 6V / 1.3A pada gambar berikut

Battery 6V

Battery Charger

Bagian yang tak kalah penting lagi adalah bagian pengisi battery atau Battery Charger. Agar battery yang diisi dapat berumur panjang maka perlu dihindari kondisi memory effect dengan membuang muatan battery terlebih dahulu sebelum proses pengisian dilakukan.

Battery Charger iMax B6AC adalah merupakan battery charger yang selain mengisi, juga dapat membuang muatan battery 0.1 – 1A. Battery charger ini juga dilengkapi LCD untuk monitoring pengisian untuk setiap selnya.

NiMH & Li Po Battery Charger Discharger

Battery charger ini juga dapat digunakan untuk pengisian battery Lithium Polimer atau Lipo. Selain itu sumber daya dari battery charger ini dapat menggunakan sumber daya AC 100V hingga 240VAC baik 50 atau 60Hz dan juga sumber daya DC 11 – 18 Volt DC

Paulus Andi Nalwan, Delta Electronic

AN0178 Sistem Mikrokontroler, Downloader dan DC Driver

Sunday, January 1st, 2012

Sistem Mikrokontroler

Inti dari sebuah robot adalah otak, demikian juga pada robot-robot KRI dan robot KRCI ini. Pada bagian ini semua input baik dari sensor atau remote akan diolah dan diambil keputusan berdasar data-data yang diperoleh. Untuk itu dibutuhkan sebuah mikrokontroler yang akan mengambil data-data sensor dari inputnya dan memberikan keputusan berupa tindakan melalui bagian output.

CPU Robot

Modul ini pada kondisi standard berbasis mikrokontroler AT89S51, namun pengguna dapat meminta opsi mikrokontroler lain seperti AT89S52, ATMega8515. Pada modul ini terdapat port-port yang dapat dihubungkan ke sensor ultrasonik, uart, infrared line sensor dan lain-lain. Port UART dapat dihubungkan ke Modul DST-Navi sehingga apabila Robo CPU digunakan untuk aplikasi Robot KRCI, modul ini dapat mengakses 8 sensor ultrasonik, 8 sensor infrared dan satu unit kompas sekaligus.

DC Motor Driver

DC Motor adalah bagian penunjang mekanik yang paling penting pada sebuah robot terutama pada salah satu kategori dari Robot KRCI yaitu kategori beroda. Untuk menggerakkan DC motor dibutuhkan rangkaian DC Driver yaitu merupakan sebuah rangkaian H-Bridge yang berfungsi untuk mengendalikan dua buah motor DC.

DC Driver

Modul Delta Robo Driver ini memiliki dual H-Bridge sehingga dapat mengendalikan dua motor DC dengan kemampuan arus maksimum 3A. Untuk penggunaan 4 wheel drive, pengguna dapat menggunakan 4 motor DC dengan konfigurasi 2 motor di kanan dan 2 motor di kiri di mana masing-masing sisi baik kanan maupun kiri terdiri dari dua motor DC yang saling terhubung parallel ke satu output driver.

Modul Delta Robo Driver juga memiliki konfigurasi input yang sesuai untuk Delta Robo CPU sehingga modul tersebut dapat langsung dihubungkan ke bagian atas melalui konektor

Delta Robo CPU + Delta Robo DC Driver

DST-128 Sistem Mikrokontroler ATMega128

Sistem minimum ini dirancang berbasis mikrokontroler ATMega128 sehingga sistem ini memiliki:

  • 128 Kb Flash PEROM untuk menyimpan program
  • 4Kb EPROM untuk menyimpan data-data dari aplikasi robot, contohnya pada KRCI untuk menyimpan data perjalanan robot agar dapat kembali ke tujuan.
  • 4Kb SRAM untuk menyimpan variabel program.
  • 8 Channel 10 bit ADC, pada aplikasi KRCI input ini dapat dihubungkan pada keluaran analog sensor jarak inframerah GP2D12, kecuali bila menggunakan DST-Navi yang dapat mengintegrasikan 8 GP2D12 ke dalam port UART
  • 2 buah 8 bit PWM yang dapat digunakan untuk mengendalikan motor DC
  • Programmable watchdog dan on chip oscillator yang mengantisipasi sistem dari kondisi “hang”
  • 53 bit I/O untuk keperluan umum

Sistem Minimum ATMega128 DST-128

USB Downloader DU-ISP

Untuk mengisikan program ke dalam mikrokontroler, dibutuhkan unit yang disebut downloader. Berdasarkan koneksi dengan PC/laptop, terdapat beberapa jenis downloader yaitu downloader paralel yang biasa disebut Kabel ISP, downloader serial dan downloader USB. Dibanding jenis yang lain, downloader usb adalah downloader yang paling fleksibel mengingat PC dan laptop saat ini tidak memiliki port serial dan parallel lagi.

AVR & MCS51 USB Downloader DU ISP

DU ISP adalah USB Downloader yang memiliki kemampuan sebagai downloader bagi hampir semua mikrokontroler Atmel yang memiliki kemampuan ISP (In System Programming) seperti MCS-51 dan AVR. DU ISP juga memiliki ukuran sangat ringkas dan kompak sehingga mudah untuk disisipkan dalam suatu sistem.

Terdapat dua versi DU ISP yaitu V3 yang memiliki kecepatan tinggi dengan koneksi real USB (kecepatan setara STK-500 dari Atmel) namun versi ini hanya dapat bekerja di Win XP.  Dan V4 yang dapat bekerja di Win Vista dan 7, namun memiliki kecepatan lebih rendah karena koneksi USBnya diemulasi ke dalam serial (COM)

Bagi pengguna yang ingin menggunakan V3 di Win 7 dapat membuat Win 7 bekerja dalam mode XP dapat mengikuti petunjuk dalam link ini http://www.microsoft.com/windows/virtual-pc/.

DU ISP juga memiliki jumper untuk mengaktifkan power supply dari port USB sehingga downloader dan target board tidak lagi membutuhkan power supply eksternal melainkan cukup mengambil dari power USB. Namun hal ini sangat tidak disarankan pada target board yang membutuhkan arus besar seperti pada power robot yang biasanya juga terhubung pada motor.

DU ISP didisain dengan menggunakan bahan PCB FR4 1mm through hole yang kuat dan tidak mudah korosi.

Delta Robo Kits (Board Only)

Untuk membangun sistem elektronik robot yang kompak dan ringkas maka USB Downloader, Sistem Mikrokontroler dan DC Driver yang terdiri dari dua H-Bridge dapat digabung dalam satu sistem yaitu Delta Robo Kits (Board Only).

Delta Robo Kits

Selain downloader, sistem mikrokontroler dan dc driver, modul ini juga menyediakan port-port untuk I/O maupun sensor

Juga terdapat 210 lubang project board seperti pada gambar berikut yang dapat digunakan oleh pengguna untuk memberikan rangkaian tambahan pada robot anda

robotic pro board

Delta Robo Kits juga memiliki 90 lubang spacer untuk keperluan sebagai penyangga aksesoris-aksesoris robot seperti mekanik, sensor, pemadam api dan lain-lain

Delta Robo Kits didisain dengan PCB FR4 through hole yang tidak mudah korosi.

Paulus Andi Nalwan, Delta Electronic