SENSOR PADA ROBOT SEPAKBOLA

ROBOT SEPAKBOLA

Kepopuleran permainan sepakbola tersebut mendorong para ilmuwan untuk menciptakan robot yang bisa memainkan sepakbola. Ide itu kemudian terealisasi sekitar satu dekade lalu, tepatnya tahun 1998 saat dilangsungkannya putaran final piala dunia di Perancis. Sampai dengan saat ini kejuaraan sepakbola robot tingkat dunia digelar setiap tahun, dengan penyelenggara yang berbeda-beda tiap tahunnya. Para ilmuwan menargetkan pada tahun 2050 juara piala dunia sepakbola robot akan diadu dengan juara piala dunia sepakbola manusia.

Permainan sepakbola robot mengikuti aturan standar yang diberlakukan dan harus dipatuhi oleh setiap peserta. Di antara aturan tersebut, adalah permainan dilakukan di atas lapangan berukuran panjang 9 meter dan lebar 5 meter. Masing-masing robot dalam satu tim terdiri dari 4 robot, 3 robot sebagai robot pemain dan 1 robot sebagai robot penjaga gawang. Panjang, lebar dan tinggi maksimal robot adalah 500mm x 500 mm x 800 mm. Bola yang dipakai untuk permainan sepakbola robot berwarna orange, dengan ukuran standar 5, sesuai standar FIFA.

Sensor yang digunakan pada robot ini adalah :
- sensor ultrasonic yang berfungsi supaya robot tidak menabrak benda
- sensor keseimbangan gyroscope yang berfungsi menjaga keseimbangan robot
- sensor warna yang berfungsi mengenali warna benda, seperti gawang lawan, gawang sendiri, bola, maupun tim lawan.
- sensor gerak PIR

SENSOR ULTRASONIK
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz.

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

•          Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.

•          Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

•          Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

SENSOR GYROSOPE

giroskop adalah perangkat untuk mengukur atau mempertahankan orientasi, dengan prinsip ketetapan momentum sudut. Mekanismenya adalah sebuah roda berputar dengan piringan didalamya yang tetap stabil. Giroskop sering digunakan pada robot atau heli dan alat-alat cangggih lainnya.Gyroscope adalah berupa sensor gyro untuk menentukan orientasi gerak dengan bertumpu pada roda atau cakram yang berotasi dengan cepat pada sumbu.

Gyro sensor bisa mendeteksi gerakan sesuai gravitasi, atau dengan kata lain mendeteksi gerakan pengguna.Sebelum digunakan, sensor gyroscope terlebih dahulu dilakukan proses kalibrasi dengan menggunakan bandul. Proses kalibrasi tersebut berfungsi untuk memperoleh nilai faktor kalibrasi. Gyroscope memiliki keluaran berupa kecepatan sudut dari arah 3 sumbu yaitu: sumbu x yang nantinya akan menjadi sudut phi ( kanan dan kiri ), sumbu y nantinya menjadi sudut theta ( atas dan bawah ), dan sumbu z nantinya menjadi sudut psi ( depan dan belakang ).

SENSOR PHOTODIODA

Sensor photodioda adalah salah satu jenis sensor peka cahaya (photodetector). Jenis sensor peka cahaya lain yang sering digunakan adalah phototransistor. Photodioda akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi linear terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika photodioda tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur. Tanggapan frekuensi sensor photodioda tidak luas.Setiap warna bisa disusun dari warna dasar.

Rangkaian sensor terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pemancar cahaya dan penerima cahaya. Rangkaian pemancar terdiri dari resistor sebagai pembatas arus serta LED sebagai piranti yang memancarkan cahaya. LED akan memancarkan cahaya ke obyek dan photodioda akan menerima cahaya yang dipantulkan oleh obyek tersebut. Intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda akan mempengaruhi nilai resistasinya. Obyek berupa Warna yang berbeda akan memantulkan cahaya dengan intensitas yang berbeda dan dengan nilai resistasi yang berbeda. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda, maka nilai 15 resistansinya akan semakin kecil dan nilai tegangan outputnya akan Semakin kecil pula. Perbedaan nilai tegangan output dari photodioda saat menerima cahaya pantulan dari suatu warna akan dideteksi oleh rangkaian komparator. Tegangan referensi dapat diatur dengan memutar variabel resistor. Untuk dapat membedakan sebuah warna, nilai tegangan referensi diatur sehingga memiliki nilai diantara nilai tegangan output dari photodioda saat menerima pantulan cahaya dari obyek.

SENSOR GERAK PIR

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan

Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTaO3). Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit). Jadi sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya. Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR.