Rangkaian dan Komponen-Komponen Line Follower

Rangkaian Line Follower adalah salah satu rangkaian robot yang memiliki prinsip kerja dan juga rangkaian yang sangat sederhana. Apalagi saat ini memang rangkaian robot memang menjadi salah satu bentuk rangkaian yang bisa membantu kinerja manusia dalam melakukan aktifitasnya. Tidak terkecuali dengan rangkaian robot sederhana tersebut. Dan rangkaian robot itu sendiri memang memiliki kinerja yang tentunya berbeda-beda. Dan Rangkaian line follower ini bisa menjadi langkah awal bagi anda untuk membuat rangkaian robot.

Prinsip kerja dari rangkaian line follower tersebut berupa robot analog yang akan diperintahkan guna mengikuti sebuah garis bantu dengan cara yang cukup sederhana. Dan anda sendiri bisa membuat rangkaian line follower ini dengan mudah. Ditambah lagi dengan banyaknya komponen yang bisa anda dibeli di beberapa toko elektronik. Berikut beberapa penjelasang mengenai komponen di dalam rangkaian line follower ini.

Komponen Sensor

Komponen ini memang memiliki fungsi untuk mengubah varian masukan atau input mulai dari suara hingga panas menjadi tegangan atau aliran arus. Dan di dalam rangkaian line follower ini, sensor akan berfungsi sebagai indera pada manusia. Sensor akan memerintahkan robot untuk mengikuti garis yang terdeteksi. Lampu LED di dalam rangkaian ini akan berfungsi sebagai transmitter atau Photodiode yang berguna menerima pesan.

Komponen Prosesor

Di dalam rangkaian ini terdapat IC LM 339 yang akan bertugas sebagai komparator. IC LM 339 ini bertugas mengubah sinyal yang akan didapatkan dari sensor yang diubah menjadi sinyal digital.

Transistor
Sedangkan transistor akan ditugaskan untuk saklar on/off di dalam rangkaian line follower ini.

Dinamo

Tentu saja tugas dinamo untuk menggerakkan rangkaian line follower tersebut. Ada berbagai macam dinamo yang bisaanda gunakan di rangkaian line follower tersebut. Apalag dinamo Tamiya sendiri juga sudah banyak ditemukan dengan mudah.

Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan hambatan terhadap aliran arus listrik. Dalam rangkaian listrik dibutuhkan resistor dengan spesifikasi tertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang boleh dilewatkan dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas. Resistor memberikan hambatan agar komponen yang diberi tegangan tidak dialiri dengan arus yang besar, serta dapat digunakan sebagai pembagi tegangan.

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektrik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Salah satu jenis kapasitor adalah kapasitor keping sejajar. Kapasitor ini terdiri dari dua buah keping metal sejajar yang dipisahkan oleh isolator yang disebut dielektrik. Bila kapasitor dihubungkan ke baterai, kapasitor terisi hingga beda potensial antara kedua terminalnya sama dengan tegangan baterai. Jika baterai dicabut, muatan-muatan listrik akan habis dalam waktu yang sangat lama, terkecuali bila sebuah konduktor dihubungkan pada kedua terminal kapasitor

LED (Light Emitting Diode).

LED merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula. Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi dayanya.

Transistor

Transistor bipolar biasanya digunakan sebagai saklar elektronik dan penguat pada rangkaian elektronika digital. Transistor memiliki 3 terminal. Transistor biasanya dibuat dari bahan silikon atau germanium. Tiga kaki yang berlainan membentuk transistor bipolar adalah emitor, basis, dan kolektor. Mereka dapat dikombinasikan menjadi jenis N-P-N atau P-N-P yang menjadi satu sebagai tiga kaki transistor.

Pada rangkaian elektronik, sinyal inputnya adalah 1 atau 0 ini selalu dipakai pada basis transistor, yang mana kolektor dan emitor sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian. Aturan/prosedur transistor sebagai berikut:
Pada transistor NPN, memberikan tegangan positif dari basis ke emitor, menyebabkan hubungan kolektor ke emitter terhubung singkat, yang menyebabkan transistor aktif (on). Memberikan tegangan negatif atau 0 V dari basis ke emitor menyebabkan hubungan kolektor dan emitor terbuka, yang disebut transistor mati (off)
· Pada PNP transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emitor ini akan menyalakan transistor (on ). Dan memberikan tegangan positif atau 0 V dari basis ke emitor ini akan membuat transistor mati (off).

Sensor Cahaya

Sensor cahaya resistor jenis lainnya adalah light dependent resistor (LDR). Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida, dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.

IC (Integrated Circuit)

Komponen IC memilki bentuk fisik kecil, terbuat dari bahan Silikon dan berwarna hitam. Komponen IC memiliki banyak kaki dan pada umumnya jumlah kakinya sangat tergantung dari banyaknya komponen yang membentuk komponen IC tersebut. Letak kaki-kaki disusun dalam bentuk dua baris atau Dual In Line (DIL). IC yang digunakan adalah IC LM 324. IC disini digunakan sebagai komparator, yaitu membandingkan antara tegangan input dari sensor dengan tegangan input dari variable resistor. Pulsa outputnya tinggi sehingga tidak diperlukan adanya pull-up pada rangkaian output.

Comparator (OpAmp):

Comparator adalah perangkat/komponen yang membandingkan 2 input tegangan dan memberikan output sebagai High atau Low. Pada diagram rangkaian biasanya dinyatakan dalam bentuk segitiga dan memiliki inverting input (-), Non-Inverting input (+), Vcc, Ground dan Output.

Karakteristik dari komparator adalah sebagai berikut :
Jika V+ > V- maka Vo = Vcc (Digital High 1 Output), Jika V+ < vo =" 0">

Misalkan V+ = 3,5875 V, pada jalur warna putih (dengan cahaya) diperoleh nilai V-= 0,909V karena V+>V- dan Vo=Vcc=5V maka kita peroleh nilai High, sedangkan pada jalur hitam V-=3,333V sehingga V+Low

Untuk menguji kepekaan sensor, bisa kita lakukan dengan melakukan setting pada Vr (Potensiometer).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Rangkaian Line Follower

Dari beberapa komponen di atas, maka dapat dihasilkan sebuah rangkaian Robot Line Follower. Rangkaian Robot Line Follower terdiri dari tiga bagian utama, yaitu rangkaian sensor, rangkaian komparator (pembanding) dan rangkaian driver.

Dalam pembuatan robot line follower ini, penulis mengalami beberapa kendala antara lain, sulitnya mendapatkan komponen yang dibutuhkan, perlunya ketelitian dalam perakitan robot line follower, karena dari hasil yang dibuat masih terjadi beberapa kesalahan seperti kurang sensitifnya sensor sebelah kanan dikarenakan adanya kerusakan pada bagian variable resistor. Maka dari itu bagi para pembaca yang hendak membuat robot line follower perlu ketelitian dalam hal perakitan komponen karena itu hal yang paling penting.

Di bawah ini cara kerja sensor LDR:

Ø Jika sensor LDR membaca garis putih, maka pantulan cahaya menjadi banyak dan recivier menerima banyak cahaya dan mengakibatkan hambatan atau resistansinya kecil.

Ø Jika sensor cahaya LDR membaca garis hitam, maka pantulan cahaya sedikit dan recivier menerima sedikit cahaya yang mengakibatkan hambatan atau resistansinya besar.

Komponen-komponen dalam pembuatan Robot line follower

Dalam membuat robot Line Follower , ada dua hal yang perlu diperhatikan , yaitu pengetahuan komponen mekanik dan komponen elektronik. Berikut penjelasan tentang kedua komponen tersebut.

Komponen mekanik

A.  Rangka \ Chasis

Rangka atau biasa disebut chasis adalah bahan utama untuk meletakkan semua komponen pendukung robot. Bentuk dan dimensi robot sangat beragam, menyesuaikan dengan jenis danjumlah rangkaian pada robot yang akan dibuat.

      1. Bahan-bahan

Rangka robot sebaiknya dibuat dengan menggunakan bahan yang kuat dan ringan. Bahan-bahan yang dapat digunkan sebagai berikut.

a. Printed Circuit Board (PCB)

Printed circuit boat (PCB) banyak ditemukan di took elektronika. Bahan ini termasuk bahan yang murah dan ringan.

b. Acrylic 

Acrylic adalah plastic transparan yang menyerupai kaca. Acrylic bersifat keras , ringan dan mudah di bentuk dengan cara pemanasan.

c. Poly Viny Chlorides (PVC)

PVC adalah salah satu bahan bangunan yang dapat digunakan sebagi pipa. PVC merupakan salah satu jenis palastik yang bersifat lentur dan mudah dibentuk.

d. Aluminium

Aluminium merupakan bahan yang tipis kuat, ringan, dan sering digunakan dalam bahan baku pembuatan pesawat terbang.

e.  Kit Robot

Kit robot merupakan bahan khusus yang digunkan untuk membuat robot dengan mudah.

B.  Roda merupakan salah satu komponen penggerak robot.

Jenis-jenis roda

1.  Roda kendali

Roda kendali terhubung langsung dengan motor dan berfungsi sebagai arah gerak robot.

a. Acrylic

Dapat digunakan debagai bahan dasar roda.

b. Kit Roda Tamiya

Roda yang sudah jadi.

c. Roda Mainan

Roda mainan anak-anak dapat dijadikan sebagai roda robot asalkan memiliki lapisan terluar berupa karet.

d. Rada bebas

Yaitu roda yang dapat bergerak bebas tanpa kendali dan tidak mengubah arah gerak robot.

e. Tamiya track & Wheel set

Terdiri dari sprocket dan roda pendukung yang dapat digunakan satu sama lain sesuai  dengan panjang yang diinginkan.

f. Teflon atau Plastik PE

Dapat digunakan sebagai drive spocket roda tank.

g. Ketel Kipas (Blt)

Karet kipas adalah karet yang berbentuk rantai dan sering digunakan pada pulley.

Komponen Elektronik

Sebuah robort line follower terdiri dari dari rangkaian – rangkaian elektronik yang saling mendukung. Komponen-komponen elektronik yang saling mendukung kinerja robot line follower sebagai berikut.

A.  Power Supply

Power supply merupakan sumber tegangan/catu daya dalah suatu alat atau system yang dapat menghasilkan energy listrik.

1. Jenis-jenis Power supply

-Sumber arus searah (direct Current/DC) adalah arus listrik yang bernilai constant dan mengalir dari potensial tinggi (+) ke potensial rendah (-).

-Sumber Arus Bolak-balik (Alternating Current/AC) adalah arus listrik yang berubah-ubah secara bolak-balik.

2. Fungsi Power Supply Pada robot line follower

Power Supply dapat di ibaratkan sebagai nyawa robot, karena tanpa power supply robot tak bisa melakukan fungsinya.

3. Jenis-jenis Power supply yang Digunakan pada Robot Line Follower

Power supply yang cocok digunakan bagi robot line follower adalah power supply yang bersifat Mobile (bergerak)Karena robot line follower  adalah robot yang bergerak.

#Baterai Merupakan salah satu contoh power supply  dengan ukuran dan tegangan relative kecil. Baterai mengandung kutub positif(+) dan kutub negatif(-), jadi pemasangannya pada rangkai perlu diperhatikan.

#Akumulator (Aki)

Seperti pada baterai, aki memiliki kutub psitif(+) dan kutub negative(-). Ada 2 macam aki yaitu Aki Kering dan Aki Basah.

B. Sumber Cahaya

Dalam Bidang Elktronika, sumber cahaya merupakan peranti yang dapat merubah energi listrik menjadi energi cahaya. Fungsi sumber cahaya dalam robot line follower adalah sebagai transmitter (pengirim).

1. Jenis-jenis Sumber cahaya

    1.1.  Cahaya Tampak

Sumber cahaya tampak yang digunakan untuk membuat robot line foolwe adalah Light Emmiting Diode (LED). LED memiliki dua kaki yang panjangnya berbeda, Kaki yang lebih panjang disebut anoda atau kutub positif dan kaki yang lebih pendek disebut katoda atau disebut katoda. Kutub positif dihubungkan dengan tegangan positif dan kutub negatif dihubungkan dengan tegangan negatif. LED hanya memerlukan masukan sebesar 3Volt.

      1.2. Infa Merah

Infa Merah merupakan chaya yang tak tampak oleh mata manusia. LED infra merah hanya memerlukan msukan sebesar 3Vot.

C. Sensor Cahaya

Sensor cahaya bisa disebut dengan penerima/pendeteksi cahaya. Selain sumber cahaya berfungsi sebagai pengirim juga dibutuhkan penerima chaya tersebut. Sensor dapat diibaratkan sebagai mata robot. Pemilihan sensor harus disesuaikan dengan transmitter yang digunakan. Jika digunakan sumber cahaya tampak maka sensor yang harus digunakan sensor cahaya tampak.

1. Jenis-jenis Sensor Cahaya

Berikut adalah jenis-jenis sensor yang biasa digunakan pada robot line follower.

a. Fotodioda

Fotodioda komponen elektronik yang terbuat dari bahan semi konduktor.

b. Fototransistor

Sensorcahaya yang mampu mengubah intensintas cahaya menjadi sinyal listrik.

c. Light Dependent Trsnsistor (LDT)

d. Resistor yang nilai hambatannya berubah ubah karena pengaruh intensitas cahaya yang mengenainya.

e. Resistor

Salahatu rangkaian elektronik yang digunakan membatasi arus yangmengalir dalam rangkaian tertutup.

-. Resistor statis atau resistor bernilai tetap disusun dengan cincin2 warna. Sebuah resistor memiliki 4atau5 buah cincin warna.

             -. Resistor 4 buah warna Nilai hambatan maksimumnya 26.250 ohm dan nilai hambatan minimumnya 23.750 ohm.
             -. Resistor lima gelang warna nilai hambatan maksimumnya 464.600 ohm Nilai hambatan minimumnya 455.400 ohm
            -. Resistor variable, nilai tahan listrik berada dalam suatu rentan jangkauan.

            -. Potensio Meter adalah komonen resistor tiga terminal.

      -. Timmer Potensiometer (Trimpot) adalah komponen resistor tiga terminal seperti potensiometer biasa.
  
     D. Kapasitor

Atau kondensor merupakan komponen elektronik yang berfungsi menyimpan muatan listrik sementara. Berikut adalah beberapa jenis kapasitor yang dapat digunakan pada robot :

-. Kapasitor keramik. Karena stabil bagus digunakan pada frekuensi tinggi.
-. Kapasitor Elaktrolit, Kapasitor polar yang dipasang pada rangkaian elektronik sesuai dengan jenis-jenis terminalnya.
-. Kapasitor Polyster, memiliki nilai kappasitansi antara 100pF hingga 2µF, toleransi sekitar 5% dan tegangan maksimum 400volt.

E. Dioda

Merupakan salahsatu komponen aktif yang berfungsi sebagai komponen penyearah. Breikut adlah berbagai jenis diode.

1. Dioda Penyearah

2. Dioda Zener

           Dioda berfungsi sebagai penghambat arus arus balik pada motor DC yangdaat mengganggu kinerja  rangkaian-rangkaian elektronik.

           F. Transsistor

Merupakan komponen elektronik pertama yang mengan tarkan dunia elektronik pertama ke dunia elektronik modern.

i.                     Jenis-jenis transistor

             -. BJT (Bipolar Juction Transistor)

             -. NPN (Negative Positive Negative)

                          -.  PNP (Positive Negative Positive)

             -. FET (Field Efect Transistor)

       a. Tips Memilih Transistor

              -. Pilih sesuai dengan kebutuhan robot.

              -.  Perhatikan kaki-kaki transistor, dan pastikan pemasangannya tidak terbalik.

            G. Operation Amplifier (OP-Amp)

Merupakan komponen elektronik dalam bentuk IC (Integrated Circuit) yangmampu mengeluaarkan tenaga keluaran (output) berupa penguatan terhadap selisih tegangan masukan (input).

1. Jenis jenis OP-Amp

   -. OP-Amp inverting Merupakan rangkaian penguat yang tegangannya berbanding terbalik  dengan tegangan masukan.

   -.  OP-Amp non inverting Merupakan rangkaian penguat yang tegangannya sebanding  dengan tegangan masukan.

H. Pengendali Motor

Merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk memperkuat arus dan tegangan yang dibutuhkan oleh motor.

-.  H-Bridge

Merupakan sebuah rangkaian elektronik  dengan motor di titik tengahnya, dan dua jalur yang bisa dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik pada motor tersebut.

-. IC L293

Merupakan H-Bridge  pengendali motor dalam bentuk IC.

-. Sama dengan IC L298 yaitu sebagai pengendali motor.

I. Aktuator

Merupakan elemen yang dapat mengubah besaran listrik menjadi besaran lainnya.

a. Jenis-jenis actuator

               -.  Motor DC; merupakan motor elektrik yang bekerja pada arus searah.

               -. Motor servo; merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya. Motor servo terbagi menjadi 2 yaitu:

            >. Motor servo standar 180^o yaitu motor servo yang dapat berputar 180^o

>. Motor servo kontinu yaitu motor servo yang dapat berputar 360^o

   

       ^{NB : Disadur dari berbagai sumber karena ini merupakan tugas semasa kuliah jadi tidak ada salahnya buat di share kepada teman-teman semua :)}