MODUL ARDUINO ROBOT CAR

MODUL ARDUINO ROBOT CAR
UNTUK TOPIK REKA BENTUK

MEKATRONIK BAGI
MATAPELAJARAN REKA BENTUK
DAN TEKNOLOGI TINGKATAN 3




DISEDIAKAN OLEH:
DANIEL MUYANG ANAK EDWIN (D20182085210)

ISMP REKA BENTUK DAN TEKNOLOGI
FAKULTI TEKNIKAL DAN VOKASIONAL
UNIVERSITI PENDIDIKAN SULTAN IDRIS

MAKSUD REKA BENTUK

MEKATRONIK

Konsep mekatronik telah
diperkenalkan oleh Tetsuro
Mori, seorang jurutera kanan
sebuah syarikat di Jepun
pada tahun 1969. Beliau
mendifinisikan mekatronik
sebagai aplikasi elektronik
dan teknologi komputer
untuk mengawal pergerakan
sistem.

Integrasi semua elemen

TETSURO MORI mekatronik membolehkan

JURUTERA KANAN produk mekatronik berfungsi

SYARIKAT YASKAWA, JEPUN 1969 secara automatik atau separa

Reka bentuk mekatronik automatik. Pengguna hanya

bermaksud reka bentuk perlu menekan suis pada

produk atau sistem yang produk untuk memulakan

menggabungkan disiplin tugasan yang telah

ilmu elektrik, mekanikal, ditetapkan. Produk akan

elektronik, kawalan dan menjalankan tugasan dan

pengaturcaraan untuk berhenti dengan sendiri

mencapai tujuan yang apabila tugasan telah

dikehendaki. disempurnakan.

ELEMEN MEKATRONIK

ELEMEN MEKATRONIK PADA
ARDUINO ROBOT CAR

SISTEM 1.Membekalkan arus elektrik bagi membolehkan
ELEKTRIK peranti mekatronik menjalankan fungsi yang
ditetapkan.

2.Bateri membekalkan cas elektrik kepada UNO R3.
3.Arus elektik dialirkan kepada komponen-

komponen bersensor daripada UNO R3 ke V5
Expanding Board.

1.Sistem mekanikal merupakan gabungan SISTEM
beberapa komponen mekanikal yang berfungsi MEKANIKAL
sebagai penghantar untuk memindahkan suatu
gerakan (motor)

2.Sebagai contoh: pusingan 180 darjah gear servo
membantu ultrasound mengukur jarak sekeliling
180 darjah dan tayar berpusing kerana
mempunyai motor.

SISTEM 1.Sistem elektronik merupakan susunan dan

sambungan fizikal komponen elektronik.

ELEKTRONIK 2.komponen-komponen dan sensor pada Robot

car mempunyai capasitor, resistor, LED, servo,

kabel pelangi, bekas bateri berwayar dan

banyak lagi.

Mengurus, mengarah dan SISTEM KAWALAN DAN
PENGATURCARAAN
mengawal atur tindakan operasi

alat elektronik dengan menulis

arahan dalam Bahasa-Bahasa

Pengaturcaraan

MODUL LATIHAN DALAM

KUMPULAN SESI 1

TAJUK AKTIVITI: PEMASANGAN KOMPONEN DAN PENYAMBUNGAN LITAR

ARAHAN:

1.Pelajar akan dipecahkan kepada beberapa kumpulan. Satu kumpulan mempunyai 4-5
orang ahli sahaja.

2.Setiap kumpulan akan mempunyai seorang ketua kumpulan. Tugas ketua kumpulan
adalah mengambil dan memulangkan bahan pembelajaran agar mencukupi. Selain
itu, tugas ketua kumpulan adalah membahagikan tugas kepada ahli-ahli
kumpulannya.

3.Setiap kumpulan akan mendapatkan 1 set Modul dan ABM Arduino Robot Car.

PELAKSANAAN:

1.Guru akan memberikan latihan dalam Modul Pembelajaran 1 (Kaedah Pemasangan)
kepada setiap kumpulan.

2.Latihan ini melibatkan kerjasama setiap ahli kumpulan untuk memasang 1 set
lengkap ABM Arduino Robot Car berdasarkan Modul Pembelajaran 1 tanpa
memasukkan arahan kod pengaturcaraan.

3.Setiap kumpulan dikehendaki untuk membentangkan komponen yang terdapat pada
Modul Pembelajaran 1 berdasarkan pengkelasan elemen reka bentuk mekatronik.

4.Setiap kumpulan dikehendaki untuk menyambung litar lengkap berdasarkan langkah
kerja yang terdapat pada Modul Pembelajaran 1.

5.Setiap kumpulan akan membentangkan hasil ABM Arduino Robot Car yang lengkap
dipasang serta menerangkan komponen-komponen berdasarkan elemen reka bentuk
mekatronik.

6.Kumpulan yang berjaya membentang dan melengkapkan binaan ABM Arduino Robot
Car akan mendapatkan markah penuh.

7.Manakala, untuk kumpulan yang tidak berjaya melengkapkan binaan ABM Arduino
Robot Car akan ditolak markah.

OBJEKTIF:

1.Untuk mengenal pasti fungsi komponen-komponen dalam mekatronik.
2.Untuk mengenal pasti elemen mekatronik.
3.Untuk membuat penilaian kefungsian ABM yang dibangunkan.

KOMPONEN MEKATRONIK

SISTEM ELEKTRIK SISTEM MEKANIKAL

SISTEM ELEKTRONIK SISTEM KAWALAN DAN
PENGATURCARAAN

MODUL LATIHAN DALAM

KUMPULAN SESI 2

TAJUK AKTIVITI: PEMASANGAN KOMPONEN & PENGATURCARAAN

ARAHAN:

1.Pelajar akan dipecahkan kepada beberapa kumpulan. Satu kumpulan mempunyai 4-5
orang ahli sahaja.

2.Setiap kumpulan akan mempunyai seorang ketua kumpulan. Tugas ketua kumpulan
adalah mengambil dan memulangkan bahan pembelajaran agar mencukupi. Selain
itu, tugas ketua kumpulan adalah membahagikan tugas kepada ahli-ahli
kumpulannya.

3.Setiap kumpulan akan mendapatkan 1 set Modul dan ABM Arduino Robot Car.

PELAKSANAAN:

1.Guru akan memberikan satu latihan yang berbeza-beza kepada setiap kumpulan.
2.Latihan akan diambil dari dalam modul bermula dari Pembelajaran 2 hingga

Pembelajaran 7 yang melibatkan aktiviti memasukkan kod sistem kawalan dan
pengaturcaraan sahaja.
3.Setiap kumpulan dikehendaki menyenaraikan komponen-komponen serta fungsinya
yang terdapat pada Modul Pembelajaran yang telah dipilih.
4.Setiap kumpulan dikehendaki untuk menyambung litar berdasarkan langkah kerja
yang terdapat pada Modul Pembelajaran yang dipilih.
5.Setiap kumpulan dikehendaki untuk memasukkan kod pengaturcaraan berdasarkan
langkah kerja yang terdapat pada Modul Pembelajaran yang dipilih.
6.Setiap kumpulan akan membentangkan hasil binaan ABM Arduino Robot Car serta
menerangkan komponen-komponen dan fungsinya.
7.Kumpulan yang berjaya membentang dan menggerakkan ABM Arduino Robot Car
sesuai dengan arahan pada kod pengaturcaraan akan mendapatkan markah penuh.
8.Manakala, untuk kumpulan yang tidak berjaya mengerakkan ABM Arduino Robot Car
sesuai dengan arahan pada kod pengaturcaraan akan ditolak markah.

OBJEKTIF:

1.Untuk mengenal pasti fungsi komponen-komponen dalam mekatronik.
2.Untuk mengenal pasti elemen mekatronik.
3.Untuk memasukkan kod pengaturcaraan dengan betul.
4.Untuk membuat penilaian kefungsian ABM yang dibangunkan.

SENARAI ALATAN DAN
KOMPONEN MEKATRONIK

PEMBELAJARAN 1

KAEDAH PEMASANGAN

01 4 PC - DC MOTOR
8 PC - 30MM SCREW
8 PC - NUT
4 PC - ALUMINUM BLOCK

02

8 PC - 8MM SCREW
1 PC - ACRYLIC CHASSIC

03 4 PC - 10MM COOPER
CYLINDER
4 PC - 6MM CREW
4 PC - TYRE
1 PC - MOTOR DRIVER
BOARD

3 PC - 12MM SCREW 04
3 PC - NUT

05 4 PC - 12MM SCREW
4 PC - PLASTIC SHIM
4 PC - NUT
1 PC - ULTRASOUND
MODULE
1 PC - ULTRASOUND
BRACKET

1 PC - BATTERY CASE 06
4 PC - 8MM SCREW
4 PC - NUT

07 2 PC - 12MM SCREW
2 PC - NUT
1 PC - SERVO

08

SAMBUNGKAN ULTRASOUND
KEPADA GEAR SERVO

09 6 PC - 6MM SCREW
2 PC - 12MM SCREW
2 PC - NUT
3 PC - 10MM COOPER
CYLINDER
1 PC - IR SENSOR
1 PC - UNO R3

10SAMBUNGKAN PIN

EXPANDING BOARD KEPADA
UNO R3

11 12 PC - 6MM SCREW
6 PC - 40MM COOPER
CYLINDER

12

SAMBUNGKAN LITAR
MENGIKUT GAMBAR

RAJAH BERIKUT.

13

HASIL AKHIR

PEMBELAJARAN 2

SERVO

01 Apa Yang Akan Kita Belajar

Dalam pelajaran ini, anda akan belajar cara mengawal motor servo
menggunakan papan pembangunan Arduino UNO. Motor servo
mempunyai tiga petunjuk. Warna petunjuk berbeza antara motor
servo, tetapi plumbum merah sentiasa 5V dan GND sama ada
berwarna coklat. Yang merah ialah wayar kuasa dan harus
disambungkan ke port 5v dan ini biasanya oren. Plumbum kawalan
ini disambungkan ke pin digital A2.

02 Pengenalan

Motor servo ialah peranti hebat yang boleh beralih ke kedudukan
tertentu. Biasanya, mereka mempunyai lengan servo yang boleh
berputar 180 darjah. Menggunakan Arduino, kita boleh memberitahu
servo untuk pergi ke kedudukan yang ditentukan dan ia akan pergi
ke sana. Semudah itu! Motor servo pertama kali digunakan dalam
dunia Kawalan Jauh (RC), biasanya untuk mengawal stereng kereta
RC atau kepak pada pesawat RC. Dari masa ke masa, mereka
mendapati kegunaan mereka dalam robotik, automasi, dan sudah
tentu, dunia Arduino. Terdapat dua cara untuk mengawal servomotor
dengan Arduino. Salah satunya ialah menggunakan port sensor
digital biasa Arduino untuk menghasilkan gelombang persegi
dengan kitaran tugas yang berbeza untuk mensimulasikan isyarat
PWM dan menggunakan isyarat itu untuk mengawal kedudukan
motor. Cara lain ialah dengan terus menggunakan fungsi Servo
Arduino untuk mengawal motor. Dengan cara ini, atur cara akan
menjadi lebih mudah tetapi ia hanya boleh mengawal motor dua
kenalan kerana untuk fungsi servo, hanya pin digital 9 dan 10 boleh
digunakan. Kapasiti pemacu Arduino adalah terhad. Jadi jika anda
perlu mengawal lebih daripada satu motor, anda memerlukan kuasa
luaran.

03 Sambungan Litar

04 Coding

Selepas memuat naik kod, motor servo akan berputar dari 0 darjah
ke 180 darjah, 1 darjah pada satu masa. Kemudian putar dari 180
darjah ke 0 darjah, satu darjah pada satu masa.

PEMBELAJARAN 3

ULTRASONIC SENSOR

01 Apa Yang Akan Kita Belajar

Penderia ultrasonik sangat bagus untuk semua jenis projek yang
memerlukan pengukuran jarak dan mengelakkan halangan.

02 Pengenalan

Modul sensor ultrasonik HC-SR04 menyediakan fungsi pengukuran
bukan sentuhan 2cm-400cm, ketepatan julat boleh mencapai 3mm.
Modul termasuk pemancar ultrasonik, penerima dan litar kawalan.
Prinsip asas kerja:
(1) Menggunakan pencetus IO untuk sekurang-kurangnya 10us pada
isyarat tahap tinggi,
(2) Modul secara automatik menghantar lapan 40 kHz dan mengesan
sama ada terdapat isyarat nadi kembali.
(3) JIKA isyarat kembali, melalui tahap tinggi, masa tempoh IO
keluaran tinggi ialah masa dari menghantar putaran koyak ultrasonik

03 Sambungan Litar

04 Coding

Selepas memuat naik kod, klik
butang di penjuru kanan
sebelah atas untuk membuka
monitor bersiri untuk melihat
jarak yang diukur.

Kemudian anda boleh melihat
data seperti disebelah. Pilih
mengikut jarak yang anda
inginkan

PEMBELAJARAN 4

TRACKING SENSOR

01 Apa Yang Akan Kita Belajar

Dalam pelajaran ini, anda akan belajar cara menggunakan Penderia
Penjejakan. Kita akan menggunakan modul penderia pengelakan
halangan dan LED yang dipasang pada pin papan Arduino Uno untuk
membina litar ringkas untuk membuat lampu pengesan.

02 Pengenalan

Penderia Penjejakan Talian ini boleh mengesan garis putih dalam
hitam dan garis hitam putih. Isyarat penjejakan talian tunggal
menyediakan isyarat keluaran yang stabil TTL untuk talian yang lebih
tepat dan lebih stabil. Pilihan berbilang saluran boleh dicapai dengan
mudah dengan memasang penderia robot penjejakan talian yang
diperlukan. Penderia penjejakan sebenarnya ialah penderia
inframerah. Komponen yang digunakan di sini ialah tiub inframerah
TCRT5000. Prinsip kerjanya ialah menggunakan pemantulan cahaya
inframerah yang berbeza kepada warna, kemudian menukar
kekuatan isyarat yang dipantulkan kepada isyarat semasa. Semasa
proses pengesanan, hitam aktif pada TINGGI tahap, tetapi putih aktif
pada tahap RENDAH. Ketinggian pengesanan ialah 0-3 cm. Dengan
memutarkan potensiometer boleh laras pada penderia, ia boleh
melaraskan kepekaan pengesanan penderia.

03 Sambungan Litar

04 Coding Selepas memuat naik kod, klik
butang di penjuru kanan
sebelah atas untuk membuka
monitor bersiri untuk melihat
jarak yang diukur.

Kemudian anda boleh melihat
data seperti di gambar rajah
dibawah: Apabila sensor
peronda talian mengesan hitam,
monitor bersiri akan menerima
"1", dan port digital akan
menerima tahap tinggi, jika
tidak monitor bersiri akan
menerima "0", dan port digital
akan menerima tahap yang
rendah. Jika tiga penderia di kiri
dan kanan serta tengah
mengesan hitam pada masa
yang sama, monitor bersiri
menerima tiga "1". Jika sensor
kiri mengesan hitam dan dua
lagi sensor mengesan bukan
hitam, isyarat yang diterima
oleh monitor bersiri ialah "1" "0"
"0".

PEMBELAJARAN 5

IR RECEIVER

01 Apa Yang Akan Kita Belajar

Menggunakan Alat Kawalan Jauh IR ialah
cara terbaik untuk mempunyai kawalan
wayarles projek ini. Alat kawalan jauh
inframerah adalah mudah digunakan.
Dalam tutorial ini kita akan
menyambungkan penerima IR ke UNO dan
kita akan masukkan kod yang telah
disediakan.

02 Pengenalan

IR digunakan secara meluas dalam alat kawalan jauh. Dengan
penerima IR ini, projek Arduino dapat menerima arahan daripada
mana-mana pengawal jauh IR jika anda mempunyai penyahkod yang
betul. Jadi, ia juga mudah untuk membuat pengawal IR anda sendiri
menggunakan pemancar IR.

Terdapat 3 sambungan kepada Penerima IR iaitu:
Isyarat, Voltan dan Ground.

"-" ialah Ground, "S" ialah isyarat, dan pin tengah ialah Voltan 5V.
"G" ialah Ground, "R" ialah isyarat, dan pin "Y" ialah Voltan 5V

03 Sambungan Litar

04 Coding

Dalam pelajaran ini, kita perlu
menggunakan alat kawalan
jauh IR yang mempunyai 17
kekunci berfungsi dan jarak
pelancarannya adalah paling
banyak 8 meter, sesuai untuk
mengawal pelbagai peranti di
dalam rumah.

Projek ini sebenarnya untuk

menyahkod isyarat kawalan

jauh. Selepas sambungan dan

memuat naik kod, halakan

modul penerima IR dan tekan

kekunci, akhirnya anda boleh

melihat kod yang sepadan. Jika

anda menekan kekunci terlalu

lama, ia akan menunjukkan kod

yang tidak kemas dengan

mudah seperti yang

ditunjukkan dalam gambar

rajah di tengah.

PEMBELAJARAN 6

BLUETOOTH MODULE

01 Apa Yang Akan Kita Belajar

Dalam pelajaran ini, kita akan belajar cara
menggunakan telefon mudah alih untuk
menghantar data kepada modul
Bluetooth HC-06 kemudian menghantar
dan menerima data ke arduino uno
melalui port bersiri.

02 Pengenalan

HC06 ialah modul Bluetooth port bersiri yang mempunyai Modulasi
3Mbps Bluetooth V2.0+EDR (Enhanced Data Rate) sepenuhnya
dengan transceiver radio 2.4GHz dan jalur asas yang lengkap. Ia
menggunakan CSR Blue core 04‐Sistem Bluetooth cip tunggal luaran
dengan teknologi CMOS dan dengan AFH (Adaptive Frequency
Hopping Feature).

Ia menggunakan fungsi komunikasi port bersiri modul Bluetooth, ia
juga menggunakan aplikasi untuk mengawal sambungan Bluetooth
telefon mudah alih dan ke modul Bluetooth HC-06, kemudian
aplikasi telefon mudah alih menghantar data, dan modul Bluetooth
HC-06 menghantar menerima data ke arduino uno melalui port
bersiri.

Modul Bluetooth HC-06 ke UNO R3:
VCC>>>> +
GND>>>> -
TXD>>>>RX
RXD>>>>TX

03 Sambungan Litar

04 Coding

Pasangkan telefon anda dengan HC-06. Untuk melakukan ini, pergi
ke Tetapan -> Bluetooth -> Imbas peranti -> pilih HC-06 dan
pasangkannya. Kata laluan untuk dipasangkan ialah '1234'. Buka
perisian Terminal Bluetooth, pergi ke pilihan dan pilih pilihan
'sambungkan peranti - selamat'. Ia meminta kata laluan masukkan
1234.

Jika telefon anda disambungkan

ke Modul Bluetooth, anda akan

melihat peranti boleh guna

dipanggil HC-06 pada PERANTI

BERPASANGAN(Seperti yang

ditunjukkan di gambar sebelah).

Jika HC-06 tidak muncul pada

PERANTI BERPASANGAN,

kendalikan semula langkah di

atas.

Selepas langkah di atas selesai, kita akan membuka aplikasi
4WD_Smart_Robot_Car.

Klik butang ikon Sambung Bluetooth ”Scan Device” . HC-06 akan
muncul dalam keputusan imbasan kami. Pilih HC-06.

Selepas memilih peranti HC-06, klik butang Click to connect.
Anda mesti memilih peranti yang betul sebelum mengklik
butang "Click to connect"

Selepas klik pada butang Click to connect. Tunggu 2 saat, Jika
sambungan berjaya, "Connected" akan dipaparkan.

Selepas memuat

naik kod, klik

butang di penjuru

kanan sebelah

atas untuk

membuka monitor

bersiri untuk

melihat jarak yang

diukur

Kemudian anda boleh melihat data seperti dibawah:

Selepas memilih

peranti HC-06, klik

butang Click to

connect. Anda mesti

memilih peranti yang

betul sebelum

mengklik butang

"Click to connect"

Contohnya, Jika butang mod Line Tracking ditekan,

Bluetooth telefon bimbit menghantar aksara "T" ke modul
Bluetooth kereta Robot.

Tetapkan kadar baud komunikasi antara modul Bluetooth dan
Bluetooth telefon mudah alih kepada 9600.

PEMBELAJARAN 7

L298N MOTOR DRIVER

01 Apa Yang Akan Kita Belajar

Dalam pelajaran ini, anda akan belajar
cara menggunakan modul Pemacu
Motor L298N.

02 Pengenalan

L298N sebenarnya mengandungi dua litar H-Bridge yang lengkap,
jadi ia mampu memacu sepasang motor DC. Ini menjadikannya
sesuai untuk projek robotik, kerana kebanyakan robot mempunyai
sama ada dua atau empat roda berkuasa. L298N juga boleh
digunakan untuk memacu motor stepper tunggal. Berikut ialah
gambarajah pin out litar bersepadu L298N:

03 Sambungan Litar

04 Coding

Selepas sambungan dan kuasa hidup, dua motor berputar mengikut arah jam
selama 2 saat pada kelajuan 200 (nilai PWM ialah 200) dan kemudian berhenti
selama 2 saat; dua motor berputar melawan arah jam selama 2 saat pada
kelajuan 200 (nilai PWM ialah 200) dan kemudian berhenti selama 2 saat;
beredar seperti ini.