Motor driver DC H-Bridge adalah rangkaian yang berfungsi untuk membalik polaritas suatu aliran listrik. Jika terdapat dua kabel, kabel A dan kabel B, maka pada kondisi A, di mana pada kondisi ini rangkaian mendapatkan sebuah trigger pada input A, maka kabel A akan bermuatan positif dan kabel B bermuatan negatif. Ketika kondisi B, rangkaian mendapatkan trigger pada input B, maka polaritas akan terbalik dari input A, yaitu kabel A bermuatan negatif dan kabel B bermuatan positif.
Rangkaian ini banyak digunakan sebagai pengendali motor penggerak dari sebuah robot beroda. Motor yang digunakan adalah motor listrik DC yang dapat bergerak bolak – balik, sehingga ketika polaritas sebuah motor DC tersebut dibalik, maka putarannya juga ikut terbalik. Sebuah robot akan bergerak maju atau mundur bedasarkan trigger yang dikirimkan dari otak robot ke driver ini. Sebagai contoh, misalkan trigger diumpankan ke input A, maka robot akan bergerak maju, begitu juga sebaliknya jika trigger diberikan pada input B, maka robot akan bergerak mundur. Sehingga pengendalian pergerakan ini berdasarkan sinyal, bukan saklar manual.
Selain robot, rangkaian ini juga bisa kita jumpai pada pada alat – alat yang membutuhkan pergerakan bolak – balik dari sebuah motor. Seperti driver buka tutup pintu otomatis, driver laci dari mekanik VCD/DVD, dan lain sebagainya.
Namun agar lebih jelas nantinya kita dapat gunakan osiloskop untuk mengetahui sinyal outputnya. Selain itu kita juga dapat menggunakan LED sebagai indikator dari suatu polaritas. Misalnya kita gunakan 2 buah LED yang berbeda warna yang dapat menyala bergantian sesuai dengan kondisi dari polaritas tersebut.
2.5.1 Motor Driver DC L298N
L298N adalah IC yang dapat digunakan sebagai driver motor DC. IC ini menggunakan prinsip kerja H-Bridge. Tiap H-Bridge dikontrol menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output mikrokontroler. L298N dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan yang dapat digunakan untuk mengendalikan robot bisa mencapai tegangan 46 VDC dan arus 2 A untuk setiap kanalnya. Berikut ini bentuk IC L298N yang digunakan sebagai motor driver. Gambar dari IC Driver Motor L298N dapat dilihat pada Gambar 2.23.
Gambar 2.23 IC Driver Motor L298N (Sumber: Unikom, 2017)
Pengaturan kecepatan kedua motor dilakukan dengan cara pengontrolan lama pulsa aktif (mode PWM – Pulse width Modulation) yang dikirimkan ke rangkaian driver motor oleh pengendali (mikrokontroler basic stamp). Duty cycle PWM yang dikirimkan menentukan kecepatan putar motor DC. Bagian-bagian dari Driver Motor L298N dpat diihat pada Gambar 2.23.
Gambar 2.24 Bagian-bagian Driver Motor DC L298N ((Sumber: Unikom, 2017)
Konfigurasi pin Driver Motor DC L298N dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
Tabel 2.6 Konfigurasi Pin Driver Motor DC L298N
Pin Nama Pin Pin Nama Pin
1 Current sensing A 9 Vss (Tegangan supply IC)
2 Output 1 10 Input 3
3 Output 2 11 Enable B
4 Vs (tegangan supply motor) 12 Input 4
5 Input 1 13 Output 3
6 Enable A 14 Output 4
7 Input 2 15 Current sensing B
8 GND
(Sumber: Unikom, 2017)
2.6 Kompas
Kompas berasal dari bahasa Latin yaitu Compassus yang berarti jangka. Kompas sendiri sudah dikenal sejak 900 tahun yang lalu terbukti dengan diketemukannya kompas kuno yang dipakai pejuang China sekitar tahun 1100 M. Kompas merupakan alat penentu arah mata angin. Kompas tediri atas magnet jarum, yang dapat berputar bebas. Kutub-kutub magnet ini selalu menunjuk arah Utara-selatan walaupun tidak tepat benar (karena adanya sudut deklinasi). Arah yang ditunjuk oleh jarum kompas adalah kutub utara magnetis bumi yang letaknya
tidak bertepatan dengan kutub utara bumi, kira-kira disebelah utara Kanada, di jazirah Boothia sekitar 1400 mil atau sekitar 2250 km. Tapi untuk keperluan praktis, utara peta, utara sebenarnya dan utara kompas/magnetis dianggap sama. Kompas memberikan rujukan arah tertentu, sehingga sangat membantu dalam bidang navigasi. Arah mata angin yang ditunjuknya adalah utara, selatan, timur, dan barat. Apabila digunakan bersama-sama dengan jam dan sekstan, maka kompas akan lebih akurat dalam menunjukkan arah. Alat ini membantu perkembangan perdagangan maritim dengan membuat perjalanan jauh lebih aman dan efisien dibandingkan saat manusia masih berpedoman pada kedudukan bintang untuk menentukan arah.
2.6.1 Kompas GY-273 HMC5883L
Modul Kompas GY-273 HMC5883L adalah sebuah modul yang digunakan untuk menunjukkan arah mata angin digital, atau juga disebut kompas digital. Modul ini menggunakan komponen utama berupa IC HMC5883L yang merupakan IC kompas digital 3 axis yang memiliki interface berupa 2 pin I2C.
GY-273 HMC5883L memiliki sensor magneto-resistive HMC118X series ber-resolusi tinggi, ditambah ASIC dengan konten amplification, automatic degaussing strap driver, offset cancellation dan 12 bit ADC yang memungkinkan keakuratan kompas mencapai 1 sampai 2 derajat. Modul ini biasa digunakan untuk keperluan sistem navigasi otomatis, mobile phone, netbook dan perangkat navigasi personal. Modul ini memiliki 5 pin, diantaranya:
1. VCC (5V) 2. GND 3. SCL 4. SDA 5. DRD
Gambar 2.25 Kompas GY-273 HMC5883L
(Sumber: https://i2.wp.com/henrysbench.capnfatz.com, 2016) Berikut adalah beberapa fitur dari Modul Kompas GY-273 HMC5883L: - Berbasis sensor magnetoresistive 3 axis.
- 12-Bit ADC terkopling dengan Low Noise AMR Sensor yang memiliki 2 mili-gauss Field dengan resolusi.kurang lebih 8 Gauss Fields.
- Tegangan kerja 5V DC. - Menggunakan antarmuka I2C.
- Keluaran rata-rata maksimum 160 Hz.
2.7 DC Converter LM2596
DC Converter LM2596 adalah sirkuit terpadu / integrated circuit yang berfungsi sebagai Step-Down DC converter dengan current rating 3A. Terdapat beberapa varian dari IC seri ini yang dapat dikelompokkan dalam dua kelompok : versi adjustable yang tegangan keluarannya dapat diatur, dan versi fixed voltage output yang tegangan keluarannya sudah tetap / fixed. IC ini adalah switching regulator (berbeda prinsip kerja dengan linear regulator). Tampilan dari DC Converter LM2596 dapat dilihat pada Gambar 2.26.
Gambar 2.26 DC Converter LM2596
Untuk melihat rangkaian dari DC Converter LM2596 dapat dilihat pada Gambar 2.25
Gambar 2.27 Rangkaian DC Converter LM2596
Spesifikasi :
- Tegangan keluaran : 5V - Arus keluaran maksimum : 3A - Tegangan masukan maksimum : 40V - Switching Frequency : 150 kHz - Maksimum deviasi tegangan : ±4% - Topologi: Buck Regulator
- Arus pada moda siaga / standby mode current / IQ = 80µA
2.8 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
2.8.1 Fitur LCD 16 x 2
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah : a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
b. Mempunyai 192 karakter tersimpan. c. Terdapat karakter generator terprogram. d. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
e. Dilengkapi dengan back light. Berikut merupakan skematik dari LCD 16x2 (Gambar 2.28) dan bagian-bagian LCD (Gambar 2.29).
Gambar 2.28 Skematik LCD 16 x 2. (Sumber: http://www.leselektronika.com/, 2017)
Gambar 2.29 Bagian-bagian LCD 16 x 2
(Sumber:https://proyekarduino.files.wordpress.com, 2017)
Untuk melihat spesifikasi kaki LCD 16 x 2 dapat diihat pada Tabel dibawah ini, Tabel 2.7 Spesifikasi Kaki LCD 16 x 2
Pin Deskripsi 1 Ground 2 Vcc 3 Pengatur kontras 4 “RS” Instruction/Register Select 5 “R/W” Read/Write LCD Registers 6 “EN” Enable
7-14 Data I/O Pins
15 Vcc
16 Ground
2.8.2 Cara Kerja LCD Secara Umum
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-8-bit atau 8 8-bit pada satu waktu. Jika mode 4-8-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.
Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan
7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.9 PWM
PWM (Pulse width Modulation), adalah sebuah metode untuk pengaturan kecepatan perputaran, dalam hal ini adalah motor DC untuk gerak robot. PWM dapat dihasilkan oleh empat metode, sebagai berikut :
1. Metode analog 2. Metode digital 3. IC diskrit 4. Mikrokontroler
Pada robot ini, metode PWM dikerjakan oleh mikrokontroler. Metode PWM ini akan mengatur lebar atau sempitnya periode pulsa aktif yang dikirimkan oleh mikrokontroler ke driver motor. Pada pengaturan kecepatan robot, nilai PWM mulai dari 0-255. Secara analog besaran PWM dihitung dalam prosentase, nilai ini didapat dari perbandingan: T high / (T high + T low ) * 100%. Dimana T adalah periode atau waktu tempuh untuk sebuah pulsa, yang terbagi menjadi bagian puncak positif (T high) dan puncak negatif (T low).
Gambar 2.30 Ilustrasi Persentase PWM
Gambar 2.30 merupakan ilustrasi persentase PWM. Semakin rapat periode antar pulsa, maka frekuensi yang dihasilkan akan semakin tinggi, ini berarti kecepatan akan bertambah. Semakin lebar jarak antar pulsa, maka frekuensi semakin rendah ini berarti kecepatan berkurang atau menurun. Kondisi pemberian kecepatan harus disesuaikan dengan kondisi track yang akan dilewati oleh robot,
misal pada saat jalan lurus, naik atau turun harus mendapatkan nilai PWM yang tepat.