BAB II

LANDASAN TEORI

II.1. Sejarah Ilmu Robot

Teknologi modern dewasa ini, khususnya dalam dunia teknologi robot

mengalami perkembangan yang sangat pesat. Banyak negara maju (Amerika,

Jerman, Inggris, Jepang, Prancis) berlomba-lomba menciptakan robot-robot

mutakhir dengan keistimewaan-keistimewaan khusus.

Istilah robot pertama kali muncul pada tahun 1920, berasal dari kata

'robota' yang dalam bahasa Ceko (negeri Eropa Timur) berarti kerja paksa. Kata

itu muncul dalam drama pentas Rossum's Universal Robots karya Karel Capek,

seorang penulis dari negara Ceko. Kemudian pada tahun 1950, Isaac Asimov

mengemukakan dalam novelnya 'Robot', tiga aturan perobotan yaitu:

1. Sebuah robot tidak boleh mencederai manusia

2. Robot harus mematuhi perintah yang diberikan manusia,

kecuali bila itu melanggar aturan pertama

3. Robot harus melindungi eksistensinya sendiri sebagai mesin

yang harus mematuhi manusia. [15]

Seiring berkembangnya teknologi, berbagai robot dibuat dengan

spesialisasi atau keistimewaan. Robot dengan keistimewaan khusus sangat erat

kaitannya dengan kebutuhan dalam dunia industri modern. Dewasa ini mereka

semakin menuntut adanya suatu alat dengan kemampuan tinggi yang dapat

7

membantu menyelesaikan pekerjaan manusia ataupun menyelesaikan pekerjaan

yang tidak mampu diselesaikan manusia.

Pemanfaatan teknologi robot mempunyai sisi lain yang merupakan

ancaman bagi sebagian orang, karena menghilangkan kesempatan kerja. Dari

survei yang dilakukan terhadap pemakai robot di Inggris, penghematan tenaga

kerja ditulis sebagai faktor terpenting dalam mengambil keputusan untuk

mengadopsi robot. Meskipun demikian, walau beberapa pekerjaan dan tugas

dihasilkan dengan campur tangan robot, tetapi tedapat kecenderungan untuk tidak

menggantikan tenaga manusia seluruhnya. Secara teoritis robot dimasukkan

bukan pada faktor produksi yang berupa masukan buruh, melainkan pada

masukan modal. [7]

Negara yang paling getol mengadakan penelitian mengenai berbagai

macam robot ini adalah Jepang. Hal ini tak lain karena Jepang juga gigih dalam

melakukan penelitian teknologi infrastruktur seperti komponen dan piranti mikro

(microdevices) yang akhirnya bidang ini terbukti sebagai inti dari pengembangan

robot modern. Sebenarnya, robot bukanlah 'barang baru' bagi masyarakat Jepang.

Robot pertama Jepang sudah diciptakan berabad-abad yang lalu. Tentunya tidak

dengan bentuk yang ada saat ini. Mulai dari robot yang bisa menyirami sawah

buatan Kaya-no-Miko seperti yang diceritakan dalam koleksi cerita abad ke-12,

Konjaku Monogatari Shu, hingga boneka robot karakuri-ningyo yang

dikembangkan dengan tingkat teknologi yang cukup tinggi dan ditampilkan dalam

bentuk boneka sebagai hiburan di teater dan dalam festival (hingga sekarang tetap

ditampilkan dalam Festival Takayama di Prefektur Gifu).

8

Pada tahun 1927 muncul robot Jepang yang pertama yang dikembangkan

dengan mempergunakan teknologi Barat, diberi nama Gakutensoku. Robot ini

bisa tersenyum, mengedip-ngedipkan mata dan bahkan bisa menulis. Dengan

adanya pengembangan robot ini, robot kini bisa menjadi teman, mempunyai

kecerdasan, dan perasaan manusia, seperti dalam cerita kartun Astro Boy. [14]

Keunggulan dalam teknologi robot tak dapat dipungkiri, telah lama

dijadikan icon kebanggaan negara-negara maju di dunia. Kecanggihan teknologi

yang dimiliki, gedung-gedung tinggi yang mencakar langit, tingkat kesejahteraan

rakyatnya yang tinggi, kota-kotanya yang modern, belumlah terasa lengkap tanpa

popularitas kepiawaian dalam dunia robot.

Pada awalnya, aplikasi robot hampir tak dapat dipisahkan dengan industri

sehingga muncul istilah industrial robot dan robot manipulator. Definisi yang

populer ketika itu, robot industri adalah suatu robot tangan (arm robot) yang

diciptakan untuk berbagai keperluan dalam meningkatkan produksi, memiliki

bentuk lengan-lengan kaku yang terhubung secara seri dan memiliki sendi yang

dapat bergerak berputar (rotasi) atau memanjang/memendek (translasi atau

prismatik). Satu sisi lengan yang disebut sebagai pangkal ditanam pada bidang

atau meja yang statis (tidak bergerak), sedangkan sisi yang lain yang disebut

sebagai ujung (end of effector) dapat dimuati dengan tool tertentu sesuai dengan

tugas robot. Dalam dunia mekanikal, manipulator ini memiliki dua bagian, yaitu

tangan atau lengan (arm) dan pergelangan (wrist). Pada pergelangan ini dapat

diinstall berbagai tool. Begitu diminatinya penggunaan manipulator dalam

industri ini, menyebabkan banyak perusahaan besar di dunia menjadikan robot

9

industri sebagai unggulan. Bahkan beberapa perusahaan di Jepang masih

menjadikan manipulator sebagai produk utamanya, seperti Fanuc Inc. yang

memiliki pabrik utamanya di lereng gunung Fuji itu.

Dewasa ini mungkin definisi robot industri itu sudah tidak sesuai lagi

karena teknologi mobile robot juga sudah dipakai meluas sejak awal 80-an.

Seiring itu pula kemudian muncul istilah robot humanoid (konstruksi mirip

manusia), animaloid (mirip binatang), dan sebagainya. Bahkan kini dalam industri

spesifik seperti industri perfilman, industri angkasa luar dan industri pertahanan

atau mesin perang, robot arm atau manipulator bisa jadi hanya menjadi bagian

saja sistem robot secara keseluruhan.

Lain lagi bagi insan film. Kini dunia robotik bagi mereka dapat direkayasa

secara virtual saja. Robot dalam imajinasi mereka berkembang menjadi tokoh

animasi yang tidak lagi perlu dibuat secara riil. Dari sinilah nampaknya kemudian

muncul cabang disiplin baru yang dikenal sebagai virtual reality. Sebelum suatu

robot betul-betul diputuskan untuk dibuat, pakar robot cukup mencobanya dahulu

secara virtual, secara imajinasi. Baik dalam hal fisik maupun dalam hal

pergerakan yang sesungguhnya. Bahkan apakah program kemudi yang

dikembangkan dapat berfungsi dengan baik dalam mengendalikan robot itu,

cukup diujicoba secara virtual dulu. Hal ini erat kaitannya dengan kecanggihan

komputer-komputer era baru dan teknologi pemrograman yang terus menerus

dikembangkan. [8]

10

II.2. Struktur Robot

Pada dasarnya dilihat dari struktur dan fungsi fisiknya (pendekatan visual)

robot terdiri dari dua bagian, yaitu:

1. Mobile Robot

Robot mobil atau mobile robot adalah konstruksi robot yang ciri

khasnya adalah mempunyai aktuator berupa roda untuk menggerakkan

keseluruhan badan robot tersebut, sehingga robot tersebut dapat melakukan

perpindahan posisi dari satu titik ke titik lain. [10]

Mobile robot adalah tipe robot yang paling populer dalam dunia

penelitian robot. Sebutan ini biasa digunakan sebagai kata kunci utama untuk

mencari rujukan atau referensi yang berkaitan dengan robotik di internet.

Publikasi dengan judul yang berkaitan mobile robot sering menjadi daya tarik,

tidak hanya bagi kalangan peneliti, tapi juga bagi kalangan awam. Dari segi

manfaat, penelitian tentang berbagai tipe mobile robot diharapkan dapat

membantu manusia dalam melakukan otomasi dalam transportasi, platform

bergerak untuk robot industri, eksplorasi tanpa awak, dan masih banyak lagi.

[12]

2. Non Mobile Robot

Dari kelompok non mobile robot, merupakan robot yang hanya berdiri

pada satu titik tempat secara terus menerus dalam menjalankan fungsinya.

Robot jenis ini biasa disebut robot manipulator atau arm robot, atau robot

industri. Karena pada penerapannya, robot ini lebih berperan seperti layaknya

tangan manusia. Salah satu contoh robot industri adalah robot yang terdapat di

11

pabrik-pabrik perakitan mobil yang biasa berperan sebagai penyambung (las)

pada bagian-bagian kendaraan. [15]

Pada jenis robot ini sistem mekanik dari robot terdiri dari dua susunan

rangka (link) dan engsel (joint) yang mampu menghasilkan gerakan terkontrol.

Terdapat dua tipe dasar dari jenis yang digunakan dalam industri, yaitu:

a. Revolute Joint (R), perputaran pada sumbu

tertentu

b. Prismatic Joint (P), pergeseran sepanjang

sumbu tertentu [13]

Pada akhirnya kombinasi antara mobile robot dengan non mobile robot

dapat menghasilkan kelompok kombinasi konvensional (mobile dengan non-

mobile) serta kelompok non-konvensional.

Untuk kelompok pertama sengaja diberi nama konvensional, karena nama

yang dipakai dalam konteks penelitian adalah nama-nama yang dianggap umum,

seperti mobile manipulator, robot pemanjat (climbing robot), dan walking robot.

Sedangkan kelompok non-konvensional dapat berupa robot humanoid, animaloid,

extra-ordinary, atau segala bentuk inovasi penyerupaan yang bisa dilakukan.

Kelompok ini banyak dimanfaatkan sebagai ikon keunggulan dalam penelitian

robotik, seperti robot Advanced Step in Innovative Mobility (ASIMO) buatan

Jepang. Sementara robot bawah air dan robot terbang lebih banyak dikembangkan

sebagai peralatan untuk membantu penelitian yang berkaitan dan untuk proyek

pertahanan atau mesin perang. [12]

12

Non MobileRobot

ROBOT

MobileRobot

Kombinasi Mobile Robot

dan Non Mobile

Humanoid, Animaloid

Robot Arm (manipulator)Revolute jointPrismatic joint

Mobile robot beroda

Mobile robot berkaki

Mobilemanipulator

Walking robotdengan manipulator

Underwater robot

Flying robot

? ? ?

Objek penelitian

Klasifikasi

Dibawah ini adalah blok diagram dari klasifikasi robot dan objek

penelitiannya.

Gambar 2.1. Blok diagram klasifikasi

robot dan objek penelitiannya

II.3. Kendali Robot

Masalah pengendalian berkaitan erat dengan strategi yang memungkinkan

sebuah mikrokontroler mengarahkan gerakan-gerakan dari sebuah robot melalui

sensor, dan penyampaian respon robot tersebut ke mikrokontroler. Berikut adalah

suatu prinsip kendali yang berhubungan dengan kontrol robot. [6]

II.3.1. Kendali loop terbuka (open loop control)

13

Kendali loop terbuka merupakan suatu prinsip kendali dimana aliran

informasinya dari input ke output didalamnya tidak terdapat feedback

control sehingga dalam pelaksanaan suatu proses kendali akan bekerja

secara “membuta” dan ruang lingkup kerja dari kendali jenis ini tidak

terbatas[6]. Gambaran prinsip kendali loop terbuka diperlihatkan pada

gambar 2.2 dibawah ini

Gambar 2.2. Diagram blok open loop control

II.3.2. Kendali loop tertutup (close loop control)

Kendali loop tertutup merupakan kebalikan dari prinsip kendali loop

terbuka. Pengertiannya adalah suatu prinsip kendali dimana loop tersebut

memiliki lintasan yang tetutup untuk proses aliran informasinya dari input

ke output dan kembali ke input lagi karena adanya feedback control. Pada

pembuatan alat ini, penulis menggunakan prinsip close loop control. Beikut

adalah blok diagram dari close loop control :

Gambar 2.3. Diagram blok close loop control.

14

Control Control System

Input Output

Control Control System

Feedback element

r e

b

m c

Huruf r merupakan suatu masukan yang menentukan suatu nilai yang

diharapkan bagi sistem yang dikendalikan tersebut. Sedangkan lingkaran

tanda silang menandakan sutu titik penjumlahan antara r dan b (umpan balik

dari keluaran). Keluaran dari penjumlahan adalah sinyal kesalahan (e) yang

nilainya adalah selisih dari r dan b. Dengan kata lain, sinyal kesalahan e

adalah perbedaan antara apa yang diinginkan dengan apa yg dihasilkan. [6]

II.4. Artificial Intelegence

II.4.1. Definisi kecerdasan buatan

Berbicara tentang robot tidak lepas dengan yang disebut AI atau

Artificial Intelegence. Dalam bahasa Indonesia, AI adalah kecerdasan

buatan. Sesuai dengan namanya, AI adalah salah satu cabang sains

komputer yang mempelajari otomatisasi tingkah laku cerdas (intelligent)

yang didasarkan pada prinsip-prinsip teoritikal dan terapan yang

menyangkut struktur data yang digunakan dalam representasi pengetahuan

(knowledge representation), algoritma yang diperlukan dalam penerapan

pengetahuan itu, serta teknik-teknik bahasa dan pemrograman yang

dipakai dalam implementasinya. Yang paling banyak menerapkan AI

adalah dunia robotika. [6]

Dalam tubuh manusia terdapat ribuan urat saraf yang terhubung

dalam pusat otak. Sehingga manusia tidak hanya memiliki kemampuan

mengindera, mengingat, dan mengambil keputusan. Namun, kemampuan

hidup manusia juga dapat berkembang pesat dengan adanya ribuan saraf

15

dalam otak ini. Salah satu contoh AI dalam dunia komputer, yaitu ketika

Deep Blue bertanding catur melawan seorang juara dunia asal Rusia, yaitu

Gary Kasparov yang terjadi pada tanggal 10 Februari 1996. [15]

Banyak cara untuk mendefinisikan kecerdasan buatan, diantaranya

adalah :

1. Suatu studi yang mengupayakan bagaimana agar komputer berlaku

cerdas.

2. Studi yang membuat komputer dapat menyelesaikan persoalan

yang sulit.

3. Teknologi yang mensimulasikan kecerdasan manusia, yaitu

bagaimana mendefinisikan dan mencoba menyelesaikan persoalan

menggunakan komputer dengan meniru bagaimana manusia

menyelesaikan dengan cepat.

II.4.2. Ruang lingkup kecerdasan buatan

Makin pesatnya perkembangan teknologi menyebabkan adanya

perkembangan dan perluasan lingkup yang membutuhkan kehadiran

kecerdasan buatan. Karakteristik cerdas sudah mulai dibutuhkan di

berbagai disiplin ilmu dan teknologi

Dewasa ini, kecerdasan buatan juga memberikan kontribusi yang

cukup besar di bidang manajemen. Adanya sistem pendukung keputusan,

dan sistem informasi manajemen juga tidak lepas dari andil kecerdasan

16

buatan. Untuk memudahkan hal tersebut, maka pengklasifikasian lingkup

kecerdasan buatan didasarkan pada output yang diberikan.

Lingkup utama dalam kecerdasan buatan adalah:

1. Sistem pakar (expert system). Disini komputer

digunakan sebagai sarana untuk menyimpan pengetahuan para pakar.

Dengan demikian komputer akan memiliki keahlian untuk

menyelesaikan permasalahan dengan meniru keahlian yang dimiliki

oleh pakar.

2. Pengolahan bahasa alami (natural language

processing). Dengan pengolahan bahasa alami ini diharapkan user

dapat berkomunikasi dengan komputer dengan menggunakan bahasa

sehari-hari.

3. Pengenalan ucapan (speech recognition). Melalui

pengenalan ucapan diharapkan manusia dapat berkomunikasi dengan

komputer menggunakan suara.

4. Robotika & sistem sensor (robotics & sensory systems).

5. Computer vision, mencoba untuk dapat

menginterpretasikan gambar atau obyek-obyek tampak melalui

komputer.

6. Intelligent computer-aided instruction. Komputer dapat

digunakan sebagai tutor yang dapat melatih dan mengajar.

7. Game playing. Kebanyakan permainan dilakukan

dengan menggunakan sekumpulan aturan. Dalam permainan

17

digunakan apa yang disebut dengan pencarian ruang keadaan (state

space search). Permainan dapat menghasilkan sejumlah besar

pencarian ruang. Teknik untuk menentukan alternatif dalam menyimak

problema ruang disebut dengan heuristik. [6]

Sejalan dengan berkembangnya permasalahan manusia, maka

manusia harus menggunakan sumber daya secara eficien. Untuk

melakukan hal tersebut, maka kita membutuhkan bantuan dengan kualitas

yang tinggi dari komputer. Dalam kehidupan manusia, komputer dapat

membantu dalam bidang :

Pertanian, komputer dapat mengkontrol robot yang melakukan

kontrol terhadap hama, pemangkasan pohon, pemilihan hasil panen.

Pabrik, komputer dapat menkontrol robot yang harus

mengerjakan pekerjaan berbahaya dan membosankan, inspeksi dan

melakukan maintenance pekerjaan.

Kesehatan, komputer dapat membantu untuk mendiagnosis

penyakit, melakukan monitoring kondisi pasien, memberikan

treatment yang cocok.

Pekerjaan rumah tangga, komputer dapat memberikan nasihat

dalam memasak dan berbelanja, membantu membersihkan lantai,

memotong rumput, mencuci pakaian, dan melakukan maintenance

terhadap pekerjaan.

18

II.4.3. Kecerdasan buatan dan kecerdasan alami

Jika dibanding kecerdasan alami, kecerdasan buatan memiliki

keuntungan komersial, antara lain:

1. Kecerdasan buatan lebih bersifat permanen. Kecerdasan

alami akan cepat mengalami perubahan.

2. Kecerdasan buatan lebih mudah diduplikasi dan

disebarkan.

3. Kecerdasan buatan bersifat konsisten.

4. Kecerdasan buatan dapat didokumentasi.

5. Kecerdasan buatan dapat mengerjakan pekerjaan lebih

cepat dibanding dengan kecerdasan alami.

6. Kecerdasan buatan dapat mengerjakan pekerjaan lebih

baik dibanding dengan kecerdasan alami.

Keuntungan kecerdasan alami:

1. Kreatif.

2. Kecerdasan alami memungkinkan orang untuk

menggunakan pengalaman secara langsung. Sedang pada kecerdasan

buatan harus bekerja dengan input-input simbolik.

3. Pemikiran manusia dapat digunakan secara luas,

sedangkan kecerdasan buatan sangat terbatas.

19

II.5. Sensor

Robot juga membutuhkan masukan (input) yang akan menentukan apa

yang harus dilakukan oleh robot. Input ini umumnya masuk ke dalam otak robot

dengan berbagai macam cara. Ada yang menggunakan remote, atau diberikan

sebelum robot diaktifkan. Dan ada juga yang langsung diberikan pada robot

melalui programnya. Pada jenis yang ketiga ini, begitu robot dinyalankan ia akan

menjalankan apa yang sudah ditentukan baginya. Hal ini sangat berlaku bagi

robot-robot industri pada umumnya.

Sedangkan, untuk tipe yang pertama dan kedua agak berbeda. Perintah

datang dari luar. Tentu saja perintah-perintah ini harus sesuai dengan kemampuan

si robot itu sendiri, sebab bila tidak, tentu si robot tidak akan menjalankannya.

Robot juga dapat menerima masukan dari robot itu sendiri tanpa adanya campur

tangan manusia secara langsung, yaitu melalui sensor. [15]

Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat

dikelompokan menjadi 3 bagian yaitu:

a. Thermal sensor (sensor panas)

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala

perubahan panas/temperature/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi

ruang tertentu. Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo

20

transistor, photo dioda, photo multiplier, photovoltaik, infrared pyrometer,

hygrometer, dsb.

b. Optic sensor (sensor cahaya)

Optic sensor atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya

dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai

benda atau ruangan. Contoh; photocell, phototransistor, photodiode,

photovoltaic, phot multiplier, pyrometer optic, dsb.

c. Mechanic sensor (sensor mekanis)

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis,

seperti perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar,

tekanan, aliran, level dsb. Semua gerak mekanis tersebut pada intinya hanya

terdiri dari tiga macam, yaitu gerak lurus, gerak melingkar dan gerak

memuntir. Gerak mekanis disebabkan oleh adanya gaya aksi yang dapat

menimbulkan gaya reaksi. Banyak cara dilakukan untuk mengetahui atau

mengukur gerak mekanis misalnya mengukur jarak atau posisi dengan meter,

mengukur kecepatan dengan tachometer, mengukur debit air dengan rotameter

dsb. Tetapi jika ditemui gerakan mekanis yang berada dalam suatu sistem

yang kompleks maka diperlukan sebuah sensor untuk mendeteksi atau

menginformasikan nilai yang akan diukur. Berikut akan dijabarkan beberapa

jenis sensor mekanis yang salah satu dari jenis sensornya satunya penulis

gunakan dalam perancangan tugas akhir ini

21

II.5.1. Sensor Ultrasonic

Ultrasonic secara khas menggambarkan suatu sensor yang

mengirimkan sinyal berfrekuensi tinggi melalui jarak yang dapat diatur,

dan bereaksi terhadap perubahan dalam gelombang tekanan suara yang

disebabkan oleh gerakan. Aplikasi dan studi gelombang yang memiliki

frekuensi diatas batas pendengaran manusia (kira-kira 16 KHz).

Penggunaan paling luas dari ultrasonic adalah pada bidang kedokteran

yang berguna sebagai diagnosa medis.

Gambar 2.4 Sensor ultrasonic

Gelombang suara berisi mengenai suatu rangkaian tekanan yang

merambat melalui suatu medium dengan beberapa percepatan yang

terbatas. Gelombang ini bergerak menjauh dari sumber bunyi, yang mana

rumus untuk suatu gas ideal adalah:

Dimana : c = kecepatan suara

γ = perbandingan dari spesifikasi panas (1,4 untuk udara)

22

C = √γRT

R = konstanta gas (287 ft2 K/s2)

T = suhu (K) 273 + oC

Dengan menggunakan sensor ultrasonic, robot dapat berbelok bila

didepannya ada benda penghalang. Dengan menghitung selisih waktu

antara masuknya sinyal hasil pantulan benda didepannya, maka robot

dapat mengetahui jarak benda yang ada di depannya

Dimana : d = jarak

c = kecepatan suara

t of = pengukuran waktu antara transmitter dan receiver [3]

II.5.2. Sensor Jarak (Proximity Sensor)

Tidak seperti sensor mekanik yang lain, Proximity Sensor dapat

mendeteksi objek tanpa bersentuhan secara fisik. Oleh karena itu

proximity sensor ini memiliki kelebihan, diantaranya :

Respon yang cepat

Tahan lama

Memiliki kehandalan yang tinggi

Power supply 4,5 - 5,5 Volt.

Output berupa tegangan analog yang berkisar antara 0,4 –

2,5 Volt.

Pembacaan jarak tidak begitu dipengaruhi oleh warna

objek yang diukur

23

d = c x t of

Dapat mendeteksi objek dengan jarak berkisar antara 8

cm – 80 cm

Tidak membutuhkan rangkain kontrol eksternal

Tidak begitu dipengaruhi oleh kondisi pencahayaan

ruangan

Sekalipun dengan kelebihan diatas, proximity sensor tidak sepenuhnya

dapat diandalkan. [2]

Jadi pemilihan sensor dipilih menurut aplikasi tertentu, banyak

jenis dari proximity sensor yang tersedia dan seringkali disesuaikan

dengan prinsip kerjanya, diantaranya : pembangkit frekuensi yang tinggi,

magnetic, ultrasonic, dan gelombang radio.

(a) (b)

Gambar 2.5 Jenis proximity sensor type (a) Hamamatsu 6986 (b) Sharp GP2D12

II.6. Motor

II.6.1. Motor Stepper

Motor stepper banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang

menggunakan torsi yang kecil, seperti penggerak pada piringan disket atau

24

piringan CD. Pada dasarnya motor stepper merupakan motor dc yang tidak

memiliki komutator. Umumnya motor stepper hanya mempunyai

kumparan pada statornya, sedangkan bagian rotornya merupakan magnet

permanen.

Pada pengoperasian motor stepper ini berdasarkan pulsa-pulsa

listrik. Setiap kali mengirim pulsa ke pengontrol elektronik, maka motor

akan bergerak “selangkah”, yaitu satu putaran sudut kecil. Ukuran langkah

tersebut bergantung pada perancangan motor, dapat sekecil 1,5 derajat

sampai paling besar 30 derajat. Motor akan berputar lebih cepat atau lebih

lambat dengan mengirim lebih banyak atau lebih sedikit pulsa dalam tiap

detiknya. [7]

Gambar 2.6. Bentuk fisik motor stepper

Dengan model seperti ini, motor stepper dapat diatur posisinya

untuk berada pada posisi tertentu dan/atau berputar ke arah yang

diinginkan (searah jarum jam atau sebaliknya). Kecepatan motor stepper

pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data pada

komutatornya. Semakin besar data yang diberikan maka semakin cepat

pula putaran pada motor. [1]

25

II.6.2. Motor DC

Motor DC merupakan suatu motor yang mempunyai dua bagian

pokok, yaitu:

1. Rotor atau armature, yaitu bagian yang berputar (rotating

part). Rotor ini berupa sebuah koil di mana arus listrik mengalir.

2. Stator, yaitu bagian yang tetap (stationery part), Stator ini

menghasilkan medan magnet , baik yang dibangkitkan dari sebuah koil

(elektromagnet) ataupun magnet permanen.

Gambar 2.7. Bentuk fisik motor DC

II.7. Mikrokontroler

Adalah sangat penting untuk mengetahui perbedaan antara

mikrokomputer, mikroprosesor dan mikrokontroler. Suatu mikroprosesor adalah

bagian dari Central Processing Unit (CPU) dari sebuah komputer, tanpa memori,

I/O, dan periferal yang dibutuhkan oleh suatu sistem lengkap. Sebagai contoh,

mikroprosesor 8086 dan 8088. Untuk dapat bekerja, mikroprosesor membutuhkan

26

perangkat pendukung yang dapat berupa Random Access Memory (RAM), Read

Only Memory (ROM), dan Input/Output (I/O).

Bila sebuah mikroprosesor dikombinasikan dengan I/O dan memori

(RAM/ROM), maka akan dihasilkan sebuah mikrokomputer. Pada kenyataannya

mengkombinasikan CPU dengan memori dan I/O dapat juga dilakukan dalam

level chip, yang menghasilkan Single Chip Microcomputer SCM) untuk

membedakannya dengan mikrokomputer. Untuk selanjutnya SCM ini dapat

disebut dengan mikrokontroler [5].

Perbedaan yang paling menonjol antara mikrokomputer seperti IBM PC

dibandingkan dengan SCM adalah pada penggunaan perangkat masukan/keluaran

dan juga media penyimpanan program. Pada IBM PC menggunakan disket atau

hard disk sebagai media penyimpanan program, sementara pada mikrokontroler

menggunakan Errassable Programmable Read Only Memory (EPROM) sebagai

media penyimpan programnya.

Pada mikrokontroler sudah terdapat komponen–komponen mikroprosesor

dengan bus–bus internal yang saling berhubungan. Komponen-komponen tersebut

adalah RAM, ROM, timer, komponen I/O paralel dan serial, dan interrupt

controller.

II.8. Interupsi (Interrupt)

Seperti namanya, interupsi adalah suatu kejadian yang akan menghentikan

sementara jalan program saat itu. Dengan interupsi, suatu alur program dapat

dihentikan sementara untuk menjalankan suatu subroutine, dan kemudian

27

melanjutkan aliran program secara normal seperti tidak pernah ada interupsi.

Subroutine ini yang disebut dengan interrupt handler, dan hanya dijalankan jika

terjadi suatu kejadian khusus (event). Mikrokontroler MCS-51 bisa dikonfigurasi

untuk menangani interupsi yang disebabkan oleh salah satu dari kejadian.

Dengan interupsi ini, dapat dengan mudah dimonitor kejadian-kejadian

yang diinginkan. Tanpa interupsi maka proses monitor ini dilakukan manual

dengan pengecekan berulang. Proses pengecekan manual ini akan membuat

program menjadi panjang dan lebih rumit.

Program yang dijalankan dengan cara interupsi, dinamakan sebagai

program layanan interupsi (ISR – Interrupt Servive Routine). Saat prosesor

menjalankan ISR, pekerjaan yang sedang dikerjakan pada program utama

sementara ditinggalkan, kemudian setelah selesai menjalankan ISR prosesor

menjalankan kembali program utama, seperti yang digambarkan pada gambar 2.7

Program Utama Program Utama Program Utama

ISR ISR

= Permintaan Interupsi= Intruksi kembali dari

Interupsi (RETI)Waktu

Gambar 2.8 Bagan kerja prosesor melayani interupsi

Pada mikrokontroler keluarga MCS-51 terdapat 2 jenis interupsi, yaitu:

28

1. Interupsi yang tidak dapat dihalangi oleh perangkat lunak

(non maskable interrupt), misalnya Reset.

2. Interupsi yang dapat dihalangi perangkat lunak (maskable

interrupt). Contohnya adalah INT0 dan INT1(eksternal) serta Timer/Counter

0, Timer/Counter1, dan interupsi dari port serial (internal).

Instruksi Return From Interrupt Routine (RETI) harus digunakan untuk

kembali dari layanan rutin interupsi. Instruksi ini dipakai agar saluran interupsi

kembali dapat dipakai. Alamat awal layanan rutin interupsi dari setiap sumber

interupsi terdapat pada tabel di bawah ini.

Tabel 2.1. Alamat layanan rutin interupsi

Nama Lokasi Alat InterupsiReset 00H Power on ResetInt 0 03H INT0

Timer 0 0BH Timer 0Int 1 13H INT1

Timer 1 1BH Timer 1Sint 23H Port I/O serial

II.8.1. Prioritas Interupsi

Setiap sumber interupsi dapat diprogram secara individual menjadi

satu atau dua tingkat prioritas dengan mengatur bit pada Special Function

Register (SFR) yang bernama Interrupt Priority (IP). Bit-bit pada IP

adalah sebagai berikut :

MSB LSB

- - - PS PT1 PX1 PT0 PX0

29

Priority bit = 1 menandakan prioritas tinggi

Priority bit = 0 menandakan prioritas rendah

Tabel 2.2. Konfigurasi bit-bit SFR IP

Bit Nama Alamat FungsiIP.0 PX0 B8H Prioritas interupsi INT 0IP.1 PT0 B9H Prioritas interupsi timer 0IP.2 PX1 BAH Prioritas interupsi INT 1IP.3 PT1 BBH Prioritas interupsi timer 1IP.4 PS BCH Prioritas interupsi port serialIP.5 - - KosongIP.6 - - KosongIP.7 - - Kosong

Pemakaian prioritas interupsi di atas memiliki beberapa peraturan

yang tercantum di bawah ini:

a. Tidak ada interupsi yang menginterupsi interupsi prioritas

teringgi.

b. Interupsi prioritas tinggi boleh menginterupsi interupsi

prioritas rendah.

c. Interupsi prioritas rendah boleh terjadi jika tidak ada

interupsi lain yang sedang dijalankan.

d. Jika dua interupsi terjadi secara bersamaan, interupsi yang

memiliki prioritas tinggi akan dikerjakan terlebih dahulu. Jika

30

keduanya memiliki prioritas sama, maka interupsi yang berada pada

urutan polling akan dikerjakan terlebih dahulu.

Mikrokontroler MCS-51 secara otomatis akan menguji apakah

sebuah interupsi bisa terjadi setelah setiap instruksi dikerjakan.

Pengecekan ini mengikuti suatu alur yang disebut dengan Polling

Sequence dengan urutan:

1. Interupsi eksternal 0

2. Interupsi timer 1

3. Interupsi eksternal 1

4. Interupsi timer 1

5. Interupsi serial

Ini berarti jika sebuah interupsi serial terjadi pada waktu

bersamaan dengan interupsi eksternal 0, maka interupsi eksternal 0 akan

dikerjakan terlebih dahulu dan interupsi serial baru akan dikerjakan setelah

pengerjaan rutin interupsi eksternal 0 selesai dilakukan.

II.8.2. Interrupt Enable

Setiap sumber interupsi dapat diaktifkan maupun dilumpuhkan

secara indvidual dengan mengatur satu bit di SFR yang bernama interrupt

enable (IE). Bit-bit dari IE didefinisikan sebagai berikut:

MSB LSB

EA - - ES ET1 EX1 ET0 EX0

31

Tabel 2.3. Konfigurasi bit-bit SFR IE

Bit Nama Alamat FungsiIE.0 EX0 A8H Enable INT 0IE.1 ET0 A9H Enable timer 0IE.2 EX1 AAH Enable INT 1IE.3 ET1 ABH Enable timer 1IE.4 ES ACH Enable port serialIE.5 - - KosongIE.6 - - KosongIE.7 EA AFH Enable All

32