Modul Robot Line Follower
Barang-barang elektronik yang beredar sekarang telah memudahkan manusia dalam kegiatan sehari-harinya. Seperti membuat kue, melihat informasi secara langsung, mengirim kabar, dan sebagainya. Keberadaan elektronika sudah tidak dapat dipungkiri manfaatnya. Nah apa itu elektronika ? bagaimana susunan dari elektronika ?
-
Elektronika
Elektronika merupakan ilmu yang mengendalikan partikel-partikel listrik sehingga memiliki fungsi tertentu dalam penggunaannya.
Ilmu ini banyak sekali kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari. Contoh dari ilmu ini adalah tabung televisi pada rumah tangga. Sebutan dari tabung televisi adalah CRT ( Cathode Ray Tube ) yaitu pancaran sinar katoda pada sebuah tabung. Cara kerja dari tabung televisi ini adalah listrik bertegangan tinggi dialirkan pada sebuah kutub di dalam tabung kemudian diberi medan magnet. Karena terjadi pepindahan listrik dari katoda ke anoda dengan jarak tertentu terjadi penurunan energy sehingga terjadi cahaya pada sinar katoda tersebut. Kemudian dengan memberikan medan magnet pada tengan tabung, sinar katoda dapat diarahkan dengan sudut tertentu sehingga membentuk gambar yang diterima dari sebuah sinyal televisi.
Contoh lain dalam pengendalian patrikel bermuatan adalah lampu LED ( Light Emiting Diode ). Seperti namanya LED bekerja berdasarkan besarnya sisa energy yang dihasilkan. Cara kerja dari LED ini adalah saat dialiri listrik terjadi perpindahan muatan dengan jarak yang telah ditentukan. Jarak dari muatan tersebut diberi cathode dan anode sehingga terjadi lompatan energy dari katode ke anode. Seperti halnya hokum kelestarian energy, berlaku juga pada system led. Jumlah energy yang masuk sama dengan energy yang keluar. LED mengeluarkan energy agar partikelnya dapat melompat pada jarak yang telah ditentukan. Dari energy yang dikeluarkan berubah menjadi energy cahaya, sehingga led dapat mengeluarkan cahaya.
-
Listrik
Listrik adalah bagian dari sumber energy yang digunakan dalam elektronika. Di dalam listrik terdapat partikel-partikel bermuatan yang bergerak dengan energy tertentu. Listrik tentunya memiliki energy untuk dapat menggerakkan partikel listrik. Biasanya seperti baterei, aki, genset, generator, kapasitor, dan sebagainya.
-
Komponen, Rangkaian, dan Sistem Elektronika
-
Komponen elektronika
Komponen elektronika adalah bagian terkecil dari elektronikan yang menyusun rangkaian dan sistem elektronika. Contohnya : Resistor, Kapasitor, Led, Dioda, dan sebagainya. Komponen ini memiliki fungsi tersendiri dalam dunia elektronika, ada yang sebagai penyearah, hambatan ( resitif ) dan sebagainya. Ini akan kita pelajari di komponen aktif dan pasif dalam materi berikutnya. IC merupakan salah satu komponen elektronika, namun IC terdiri dari koponen elektronika yang dijadikan satu di dalamnya. Sehingga komponen ini disebut sebagai Device. Karena IC memerlukan data tertentu untuk mengubah dalam bentuk lain.
Gambar komponen elektronika seperti dibawah ini :
Gambar sebagian dari komponen elektronika
-
Rangkaian Elektronika
Rangkaian elektronika adalah sekumpulan dari komponen elektronikan yang dirangkai menjadi satu kesatuan dan memiliki fungsi tertentu. Contohnya rangkaian Catu daya, amplifier, rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitor. Seperti yang telah dijelaskan rangkaian elektronika terdiri dari komponen elektronika yang disusun dengan memiliki fungsi tertentu. Sinyal yang dihasilkan dalam rangkaian elektronika adalah sinyal analog. Kenapa disebut analog, karena tegangan yang dibaca dan dihasilkan tidak rata dan tidak stabil. Berikut ini merupakan gambar dari rangkaian elektronika :
-
Sistem Elektronika
Sistem elektrinika adalah sekumpulan dari rangkaian elektronika yang dirakit menjadi satu dan memiliki fungsi yang lebih kompleks karena gabungan dari beberapa rangkaian. Fungsi dari sistem elektronika adalah mempermudah pengendalian fungsi alat elektronika. Ciri-ciri dari sistem elektronika adalah fungsinya yang dirangkai lebih dari satu. Ciri-ciri yang lain dari system elektronika adalah sinyal yang dihasilkan berupa sinyal digital dengan dasar sinyal tinggi dan rendah. Ini akan kita pelajari pada rangkaian digital dan logika digital.
Robot merupakan salah satu sistem elektronika
-
Kompenen Elektronika
Seperti yang telah dijelaskan sebelunya komponen elektronika merupakan bagian terkecil dari rangkaian dan system elektronika. Jenis-jenis dari komponen elektronika memiliki fungsi masing-masing.
-
Resistor
Resistor merupakan kompen elektronika yang sifatnya dapat menghambat arus listrik. Fungsi dari resistor adalah sebagai tahanan arus listrik. Saat arus akan melewati sebuah resistor, arus pada resistro menjadi terbatas karena adanya hambatan pada komponen tersebut. Kalau diibaratkan dengan dengan sekumpulan kendaraan bermotor ( dimisalkan sebagai elektron ) dan jalan raya ( sebagai penghantar ). Semula jalan yang ditempuh sangat halus, kemudian bertemu dengan jalan yang berlubang di tengahnya. Akibatnya kendaraan tidak semua dapat melewati jalan tersebut dalam waktu yang bersamaan. Sehingga jumlah kendaraan yang lewat dalam satu waktu menjadi berkurang dan terbatas.
Resistor ada dua jenis yaitu resistor tetap yang hambatannya tidak dapat diubah dan resistor variable yang hambatanya dapat diubah. Fungsi lain dari resistor adalah pembagi tegangan saat dirangkai secara seri. Ini juga berfungsi pada resistor variable dimana resistor ini terdapat tiga kaki.
Resistor Variabel
Pada resistor salah satunua terdapat gelang-gelang warna yang memiliki aturan pembacaannya. Seperti pada table dibawah ini
Tabel warna resistor dan cara membacanya.
Cara membaca gelang warna pada resistor yaitu pada gelang pertama merupakan angka puluhan, gelang kedua merupakan angka satuan dan gelang ketiga merupakan factor pengali. Namun untuk beberapa resistor tertentu yang memerlukan ketelitian hambatan yang tinggi diperlukan empat gelang. Gelang terkahir yang berwarna emas atau perak merupakan harga toleransi yang ada pada resistor. Contohnya : Gelang pertama merah kedua hitam, dan yang ketiga coklat. Jadi besarnya hambatan adalah :
Gelang pertama merah : 20
Gelang kedua hitam : 0
Gelang ketiga coklat : 101
Maka : (20+1)x101 = 200 ohm.
-
Kapasitor
Kapasitor merupakan komponen yang fungsinya sebagai penyimpan muatan listrik pada saat dialiri arus listrik. Komponen ini biasanya digunakan untuk menstabilkan tegangan yang memililki nilai yang selalu berubah-ubah. Fungsi lain dari kapasitor adalah sebagai filter tegangan. Ini biasanya digunakan sebagai penangkap freskuensi radio.
Kapasitor terdapat dua jenis yaitu kapasitor polar dan nonpolar. Kapasitor polar merupakan kapasitor yang memiliki kutub di antara kedu kakinya. Sedangkan nonpolar tidak memiliki kutub pada kaki-kakinya.
Gambar kiri merupakan kapasitor polar yang ditandai dengan garis putih sebagai tanda negatif. Sedangkan yang kanan merupakan kapasitor nonpolar yang tidak ada tanda kutub positif dan negative.
-
Diode
Diode merupakan komponen yang hanya dapat mengelirkan arus listrik dalan saru arah saja. Komponen ini biasanya disebut dengan komponen penyearah. Ada tiga jenis dari diode ini antara lain :
-
Diode
Diode yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik dalan satu arah saja. Biasanya dipakai dalam adaptor listrik Handpone, laptop dan barang elekrtronika yang memerlukan tegangan searah.
-
LED
Merupakan kepanjangan dari Light Emiting Diode. Komponen ini juga menghantarkan arus listrik searah saja. Namun perbedaannya adalah LED dapat mengeluarkan cahaya.
-
Photodiode
Photodiode merupakan komponen yang dapat berubah hambatannya jika intensitas cahya yang diterima berubah. Biasanya penggunaan photodiode ini pada penerangan lampu jalan yang menyala pada saat matahari tebenam. Aplikasi lainnya adalah sensor cahaya pada robot.
-
Diode Zener
Diode ini hampir sama fungsinya dengan diode biasa. Perbedaan dari diode zener dengan diode biasa adalah mampu mebatasi tegangan yang dialirkan. Contohnya bila diode zener memiliki maksimal 12 volt maka jika diberi tegangan 14 volt maka output yang keluar tetap 12 volt.
-
Trasnsistor
Trasnsistor merupakan semikonduktor yang memiliki tiga buah semikonduktor N dan P. Ada yang PNP dan NPN ( N =Negatif dan P = Potosif ). Fungsi dari transistor ini adalah sebagai penguat tegangan dan arus listrik. Ada juga yang difungsikan sebagai saklar otomatis pada sebuah rangkaian karena memiliki tiga kutub semikonduktor. Sehingga dapat mengendalikan saklar aliran pada rangkaian.
-
IC ( Integreted Circuit )
IC merupakan salah satu rangkaian yang diperkecil guna membentuk fungsi tertentu. Disebut komponen karena hanya memiliki satu fungsi. Banyak sekali kegunaan dari IC salah satunya sebagai komparator ( pembanding ) yang ada pada robot Line follower.
-
Induktor
Merupakan komponen yang terdiri dari lilitan kawat. Kompnen ini pada arus DC hanya dapat mengalirkan arus listrik. Sedangkan ketika diberi tegangan AC maka fungsinya sebagai penghambat sama dengan resistor. Komponen ini biasanya banyak ditemukan di power suplay elektronika dan pengirim-penerima sinyal radio.
-
Rangkaian pada robot analog line follower.
Pada robot line follower terdapat beberapa rangkaian yang difungsikan untuk dapat megikuti garis. Pada dasarnya disebut dengan sistem seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Pada robot line follower bisa dilustrasikan sebagai berikut.
Proses
Input
Output
Pada robot line follower seperti pada ilustrasi diatas terdapat bagian input, proses, dan output. Ilustrasi ini menggambarkan bahwa untuk dapat mengikuti garis diperlukan data masukan yaitu input dari keadaan lintasan. Pada saat input sudah didapat dari keadaan sekitarnya untuk hal ini garis yang diberikan maka akan diproses sehingga menghasilkan perintah tidakan apa yang akan dilakukan. Perintah dari proses ini diebut dengan output. Contohnya pada saat robot mendeteksi garis lurus, maka dari data itu akan diproses dan menghasilkan perintah bahwa robot harus bergerak maju.
Sistem robot line follower ini memerlukan beberapa rangkaian antara lain :
-
Rangkaian Sensor
Rangkaian sesor merupakan bagian input dari sistem robot line follower. Sensor ini menggunakan sensor cahaya. Rangkaian sensor cahaya ini adalah sebagai berikut :
Rangkaian sensor cahaya
Rangkaian sensor cahaya menggunakan LED dan Photodiode. LED difungsikan sebagai sumber cahaya dan Photodiode difungsikan sebagai sensor cahaya. Pada rangkian photodiode seperti ilustrasi kanan terdapat resistor sebesar 5 k ohm dan diantara resistor dan photodiode terdapat saluran ke input proses ( akan dibahas pada rangkaian komparator ). Ini difungsikan sebagai pembagi tegangan pada rangkaian sensor photodiode. Karena sifat dari photodiode yang bila terkena intensitas cahaya yang berbeda maka resistansi atau hambatan pada komponen ini akan berubah. Sehingga jika dialiri tegangan listrik pada rangkaian ini akan terjadi perubahan tegangan antara resistor dan photodiode.
-
Rangkaian Komparator
Rangkaian komparator merupakan bagian dari pemroses pada sistem robot line follower. Fungsi dari rangkaian ini adalah memproses input dari rangkaian sensor. Rangkaian ini menggunakan IC komparator dan IC NAND. IC komparator difungsikan sebagai pembanding dan IC NAND difungsikan sebagai pengonversi output dari IC komparator.
Input Komparator
Gambar rangkaian sensor dan komparator OP-AMP
Pada gambar di atas merupakan aplikasi dari komparator sebagai pembanding. Simbol dari komparator adalah segitiga pada sebelah kanan pada rangkaian sensor. Pada rangkaian komparator terdapat dua input. Input Vin berfungsi menerima input dari sensor dan Vref berfungsi sebagai tegagan acuan.
Cara kerja dari komparator adalah sebagai berikut. Saat sensor cahaya menerima cahaya sedikit maka hambatan pada photodiode akan menjadi besar. Sehingga mengakibatkan tegangan pada input yang diterima komparator menjadi besar. Jika Vref lebih kecil dari Vin maka output yang dihasilkan akan bernilai 1. Pada outuput terdapat resistor, ini difungsikan sebagai pull up. Pull up difungsikan sebagai output yang keluar pada rangkaian komparator selalu 0 dan 1.
IC NAND ( NOT AND ) merupakan komponen gerbang logika. Gerbang logika yang digunakan adalah gerbang NAND yang merupakan kebalikan dari gerbang AND. Seperti pada table dibawah ini.
Tabel perbandingan gerbang AND dan NAND
-
AND
|
NAND
|
A
|
B
|
Y
|
A
|
B
|
Y
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
Fungsi dari pemberian gerbang NAND adalah memberikan dua kondisi output pada keluaran rangkaian komparator. Output yang dimaksud seperti pada table di atas yaitu output A dan Output B. ini dikarenakan pada rangkaian sensor tidak hanya satu buah saja. Sehingga diperlukan gerbang ini. Output pada rangkaian komparator akan diteruskan ke rangkaian Driver.
Rangkaian Komparator tanpa NAND
-
Rangkaian driver
Rangkaian ini merupakan output pada rangkaian komparator ( proses ) pada robot line follower. Rangkaian ini berfungsi menerima perintah dari komparator untuk menggerakkan komponen penggerak robot. Komponen penggerak dari robot line follower ini adalah salah satunya motor. Motor yang digunakan ada dua buah yaitu motor kiri dan motor kanan. Bentuk dari rangkaian driver adalah sebagai berikut.
Rangkaian Driver untuk satu motor
Gambar di atas merupakan rangkaia driver pada salah satu motor. Masing-masing untuk motor kiri dan kanan memakai rangkaian yang sama. Pada rangkaian ini terdapat dua input dari komparator yaitu input A dan B. cara kerja dari rangkaian ini adalah :
Pada saat input A berlogika 1, maka ada arus yang mengalir pada rangkaian, akibatnya transistor 1 dan 4 on karena basis terbias, sehingga motor berputar. Sehingga saat input A berlogika 1 maka input B akan berlogika 0, jadi transistor 2 dan 3 akan off.
Pada saat input B berlogika 1, maka ada arus yang mengalir pada rangkaian, akibatnya transistor 2 dan 3 on karena basis terbias, sehingga motor berputar tapi dengan arah yang berlawanan.
| 