Peng. Teknologi Sistem Cerdas 2.2

NAMA           : EDWARD EVBERT A
NPM             : 17117369
KELAS          : 3KA20

APLIKASI ROBOTIKA & SISTEM SENSOR

Perkembangan teknologi informasi serta otomasi industri sangat pesat. Komputer sebagai bagian yang tak terpisahkan dengan industri itu sendiri, mau tidak mau dan tidak bisa dihindari akan ber integrasi dengan disiplin ilmu ilmu lain seperti mekanika, elektronika, pemrograman dan lain lain. Munculnya mekatronika (ilmu mekanik dan elektronika), dalam berbagai wujud (misal alat alat industri termasuk robot), kemudian ditambah “kecerdasan buatan” sebagai otaknya, maka muncullah wujud robot yang cerdas.

Aplikasi robotika kini tidak hanya terbatas pada dunia industri dan manufaktur, namun juga telah merambah ke sektor perkebunan. Apabila kelangkaan tenaga kerja tidak bisa diatasi dengan cepat dan masif,  bukan tidak mungkin akan diciptakan robot-robot perkebunan yang akan menggantikan fungsi SDM di bidang produksi, baik untuk gula, bioetanol, maupun tembakau di PTPN X. Setidaknya dengan mengetahui konsep dasar robotika, cakrawala pengetahuan kita akan terbuka serta dapat memetakan ragam potensi yang bisa dikembangkan dari aplikasi robotika.

Pemrograman Robotika

Kreativitas programer adalah kunci dari pemrograman robotika. Kreativitas programer akan menentukan program yang akan diinput ke robot sesuai dengan tujuan dibuatnya robot tersebut. Secara mendasar, program yang ditanamkan dalam chip kontroler robot berisi logika-logika seperti statement, instruksi, seleksi untuk dua kondisi atau lebih, dan perhitungan rumus dengan benar.

Bahasa Program Robotika

Di dalam pemrograman robotika, ada beberapa jenis bahasa program yang bisa digunakan oleh programmer. Programmer biasanya memilih salah satu bahasa program yang mereka sukai dan mudah dipahami. Dalam hal ini yang berperan penting adalah kemampuan seorang programmer menguasai bahasa mesin yang akan dikompilasi untuk dipasang dalam chip mikrikontroler. Di dalam robotika, bahasa program yang biasanya digunakan antara lain: C dan C++, Basic, Pascal, dan Assembler.

Susunan program robotika dalam membuat program hampir sama antara jenis bahasa program yang satu dengan yang lainnya. Bedanya terletak pada syntax yang merupakan simbol atau ciri khas pada setiap jenis bahasa program. Hal ini yang bisanya harus dipahami programmer pemula agar dalam penulisan program tidak terjadi kesalahan (error). Sebelum membuat program hendaknya kita membuat alur program (flowchart) yang akan dijalankan secara berulang oleh mikrokontroler atau sebaliknya. Setelah alur program dibuat maka selanjutnya penyusunan program sesuai dengan susunan dan syntax dari jenis bahasa program yang digunakan.

Terdapat berbagai macam apikasi simulasi, diantaranya adalah Proteus dan Myrio yang dapat digunakan untuk simulasi program sehingga dapat meminimalisir kesalahan-kesalahan saat perakitan robot yang akan kita buat. Simulator tersebut juga dapat diintegrasikan dengan peralatan luar seperti aktuator dan sensor.

Sensor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi besarn listrik berupa tegangan, resistansi dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.

Pengertian Sensor

D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.

Contoh; Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya.

Karakteristik Sensor

Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini : (D Sharon, dkk, 1982).

A. Linearitas Sensor

Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya dapat diketahui secara tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya berupa sebuah grafik. Gambar dibawah memperlihatkan hubungan dari dua buah sensor panas yang berbeda. Garis lurus pada gambar (a). memperlihatkan tanggapan linier, sedangkan pada gambar (b). adalah tanggapan non-linier.

B. Sensitivitas Sensor

Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”. Beberepa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepakaan dua kali dari sensor yang pertama. Linieritas sensor juga mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. Sensor dengan tanggapan pada gambar (b) akan lebih peka pada temperatur yang tinggi dari pada temperatur yang rendah.

C. Tanggapan Waktu Sensor (Respon Time)

Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Sebagai contoh, instrumen dengan tanggapan frekuensi yang jelek adalah sebuah termometer merkuri. Masukannya adalah temperatur dan keluarannya adalah posisi merkuri.

Frekuensi adalah jumlah siklus dalam satu detik dan diberikan dalam satuan hertz (Hz). { 1 hertz berarti 1 siklus per detik, 1 kilohertz berarti 1000 siklus per detik]. Pada frekuensi rendah, yaitu pada saat temperatur berubah secara lambat, termometer akan mengikuti perubahan tersebut dengan “setia”. Tetapi apabila perubahan temperatur sangat cepat lihat gambar (b) maka tidak diharapkan akan melihat perubahan besar pada termometer merkuri, karena ia bersifat lamban dan hanya akan menunjukan temperatur rata-rata.

Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor. Misalnya “satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula dinyatakan dengan “decibel (db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi.

Tujuan utama sensor adalah untuk mengumpulkan data-data dari lingkungan sekitarnya. Sensor, atau yang sering disebut “things” dalam sistem IoT, membentuk ujung depan (front end) dari sistem. Sensor-sensor ini terhubung, baik secara langsung maupun tidak langsung, ke jaringan IoT, setelah konversi dan pemrosesan sinyal. Namun, semua sensor tidak sama dan berbeda aplikasi IoT-nya, maka beda pula jenis sensor yang digunakan. Sebagai contoh, sensor digital, secara langsung dan mudah untuk berinteraksi dengan mikrokontroler menggunakan bus Serial Peripheral Interface (SPI). Tetapi untuk sensor analog, baik analog-to-digital converter (ADC) atau modulator Sigma-Delta, harus dipakai untuk mengubah data menjadi output SPI.

Beberapa Jenis Sensor IoT yang Umum Digunakan

Sensor Temperatur

Perangkat ini mengukur sejumlah energi panas yang dibangkitkan dari objek atau daerah sekitar. Sensor ini dapat ditemukan dalam pengkondisi udara (air conditioners), kulkas, dan beberapa alat elektronik yang serupa, yang berfungsi untuk mengendalikan temperatur lingkungan. Sensor temperatur juga digunakan dalam proses-proses manufaktur, industri agrikultur dan kesehatan.

Sensor temperatur dapat digunakan hampir di semua lingkungan IoT, dari pabrik hingga pertanian. Di pabrik, sensor digunakan untuk memantau temperatur mesin. Di pertanian, sensor ini digunakan untuk memantau temperatur tanah, air, dan tumbuhan.

Yang termasuk dalam sensor temperatur adalah : thermocouple, thermistor, Resistor Temperature Detector (RTD), dan rangkaian-rangkaian terintegrasi (IC). Beberapa jenis sensor tersebut dapat dilihat pada gambar 2 di bawah ini.

Sensor Kelembaban

Sejumlah uap air di udara, atau yang sering disebut dengan kelembaban, dapat mempengaruhi kenyamanan manusia, serta banyak proses manufaktur di industri. Jadi pemantauan tingkat kelembaban sangat penting. Unit (satuan) yang paling umum digunakan untuk pengukuran kelembaban adalah kelembaban relatif (RH), titik embun/beku (D/F PT) dan bagian per juta (PPM).

Sensor Gerak

Sensor gerak, tidak hanya digunakan untuk kepentingan keamanan, tapi digunakan juga dalam kendali pintu otomatis, sistem parkir otomatis, wastafel otomatis, toilet flusher otomatis, pengering tangan, sistem manajemen energi, dll. Sensor ini digunakan dalam sistem IoT dan dapat memantaunya dari smartphone atau komputer Anda. Sensor HC-SR501 pasif infrared (PIR) adalah sensor gerak yang populer untuk proyek hobi.

Sensor Gas

Sensor ini digunakan untuk mendeteksi gas-gas beracun. Teknologi-teknologi penginderaan yang paling umum digunakan adalah elektro-kimia, foto-ionisasi, dan semikonduktor. Dengan ditambahkan teknik pengembangan dan spesifikasi-spesifikasi baru, ada banyak sensor gas yang tersedia, untuk membantu memperluas konektivitas kabel dan nirkabel yang digunakan dalam aplikasi IoT.

Sensor Asap

Detektor asap telah digunakan dalam rumah tangga dan industri dalam kurun waktu yang cukup lama. Dengan munculnya IoT, aplikasi sensor asap ini menjadi lebih nyaman dan ramah pengguna. Selain itu, dengan menambahkan koneksi nirkabel ke detektor asap memungkinkan fitur tambahan yang meningkatkan keamanan dan kenyamanan pengguna.

Sensor Tekanan

Sensor ini digunakan dalam sistem IoT untuk memantau sistem dan perangkat yang digerakkan oleh sinyal-sinyal tekanan. Ketika kisaran tekanan berada di luar batas ambang, perangkat akan memperingatkan pengguna tentang masalah yang harus diperbaiki. Sebagai contoh, BMP180 adalah sensor tekanan digital populer untuk digunakan di ponsel, PDA, perangkat navigasi GPS dan peralatan luar ruangan. Sensor tekanan juga digunakan pada kendaraan pintar dan pesawat terbang untuk menentukan kekuatan dan ketinggian masing-masing. Di kendaraan, sistem pemantauan tekanan ban (Tyre Pressure Monitoring System) digunakan untuk mengingatkan pengemudi, saat tekanan ban terlalu rendah dan dapat menciptakan kondisi mengemudi yang tidak aman.

Semua sensor yang sudah disebutkan di atas, hanya mewakili sedikit dari beberapa sensor yang sudah beredar di pasaran, dan hanya menampilkan sensor-sensor yang umum digunakan.

Untuk dapat menentukan/memilih sensor yang tepat, perlu diperhatikan hal-hal berikut :

1. Besaran/parameter fisik apa yang akan dipantau dari suatu objek/lingkungan sekitar?
2. Prinsip kerja sensor mana yang paling efektif dipakai sesuai dengan aplikasinya?
3. Berapa jangkauan/kisaran ketelitian data yang akan dibaca oleh sensor, untuk selanjutnya dikirimkan ke jaringan IoT. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketelitian, antara lain : sensitivitas sensor, kondisi material sensor, kondisi lingkungan sekitar, serta kesesuaian antara sensor dengan perangkat eksternalnya.

Reference : 1 2 3 4