BAB II PEMBELAJARAN
C. Kompetensi 3: Analisa rangkaian elektronik robot
1. Indikator
1.
Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian robot2.
Mampu menjelaskan fungsi konponen pada robot3.
Mampu menjelaskan hubungan antara rangkaian sensor, control dan motor pada robot2. Uraian materi
Dua pembanding IC LM 324 digunakan untuk menghasilkan 2 output yang nilainya berlawanan. Apabila Output IC 1a adalah 1, maka Output IC 1b adalah 0 dan begitu pun sebaliknya. Dua output berlawanan ini digunakan sebagai Input untuk Driver Transistor yang dirangkai dengan konfigurasi jembatan H atau H-Bridge Driver.
Driver Jembatan-H atau H-Bridge adalah rangkaian driver menggunakan transistor yang dirangkai menyerupai sambungan jembatan.
Dalam artian, Motor DC akan berputar apabila 2 buat transistor yang saling bersinggungan aktif sehingga membuka jalan agar arus listrik dapat mengalir dari VCC ke ground melalui Motor DC. Konfigurasi jembatan H dapat dilihat pada gambar dibawah :
Transistor ibaratnya sebuah saklar. Pada keadaan normal, tidak ada saklar yang aktif sehingga tidak ada arus dari VCC ke Ground melalui motor. Pada saat driver menerima sinyal dari komparator, maka saklar yang bersinggungan akan saling terhubung, arus mengalir melalui motor sehingga berputar searah jarum jam atau CW. Ketika logika input berubah, maka Arus dari VCC dan ground berpindah pada arah berlawanan, sehingga mengubah putaran motor menjadi CCW
35 3. Tes formatif
1. Sensor yang diaplikasikan pada Robot Line Follower (RTC) kebanyakan menggunakan sensor ....
a. Phototransistor b. Thermostat c.Photodioda
d. RTD e. Thermokopel
2. Microkontroler AT89S51 untuk catu dayanya dihubungkan dengan kaki berapa?
a. 10-40 b.15.40 c. 20-40
d.25-40 e.30-40
3. Jenis komponen yang bisa digunakan untuk membuat rangkaian driver motor, kecuali……
a.IC L293 D b. relay c. mosfet d. transistor e. IC LM324
4. Perangkat pendukung robot industri secara umum dapat dikelompokan dalam 4 bagian yaitu ...
a. Program, Sensor, Aktuator, dan Kontroler b. Motor, Sensor, Aktuator, dan Kontroler
c. Manipulator, Processor, Aktuator, dan Kontroler d. Manipulator, Sensor, Aktuator, dan Kontroler e. Manipulator, Sensor, Aktuator, dan Monitor
5. Dalam system control robotic sistem kontrol yang outputnya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler merupakan kontrol....
a. Loop terbuka b. Loop tertutup c. Loop umpan balik d. Forward Loop e. Feedback Loop
6. Dari IC driver Motor Follower manakah yang merupakan komponen utama driver Motor Line Follower ....
a. L298 b. 1N4001 c. LM341
d. LM7805 e. LM741
7. Alat yang dapat memberi informasi terus menerus kepada kontroler robot mengenai posisi, kecepatan, dan akselerasi dari setiap batang-hubung (link) yang bisa diumpan balik ke unit kontroler sehingga sistem dapat dikendalikan dengan tepat adalah….
a. Konversi daya d. Sensor b. Kontroler e. Manipulator c. Rigid
8. Pada sensor garis komponen elektronik yang berfungsi sebagai media receiver adalah….
a. IC d. Transistor
b. Photodioda e. LED c. Diode
9. Sensor cahaya yang dapat mengubah perubahan besaran optik (cahaya) menjadi perubahan tegangan...
a. Photovoltaic d. RTD
b. Photoconductive e. Thermokopel
36 c. NTC
10. Sensor yang berfungsi untuk membaca pergerakan garis lurus, secara linear adalah ...
a. Thermostat d. Thermokopel b. LVDT e. Strain Gauge
c. LDR
4. Job sheet
RANGKAIAN LINE TRACER ANALOG A. TUJUAN
Mampu membuat rangkaian robot menggunakan IC LM324
Mampu membuat robot dengan input 4 sensor
Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian robot B. DASAR TEORI
a) Resistor
Resistor atau hambatan banyak dipakai pada teknik listrik dan elektronika. Resistor dibuat dengan berbagai cara, misalnya ada yang dibuat dari kawat tertentu (misalnya nikelin) yang digulung sedemikian rupa dalam suatu kerangka (gambar 1). Resisotor jenis ini tahan terhadap temperatur tinggi sehingga digunakan untuk instalasi arus yang besar.
Selain jenis kawat gulung, ada juga resistor yang dibuat dari keramik (semacam tanah liat) atau dari karbon yang disemprotkan pada keramik.
Resistor semacam ini kurang tahan terhadap temperatur sehingga hanya digunakan untuk arus yang kecil-kecil (alat-alat elektronika) seperti gambar 2.
Dilihat dari konduksinya, ada resistor yang dapat diatur harga ohmnya dan ada yang tidak. Resistor yang dapat diatur disebut variabel resistor atau bisa juga disebut potensiometer (Gambar 3). Sedangkan resistor
37 yang tidak dapat diatur disebut fixed resistor.
b) Kapasitor
Kapasitor atau juga sering disebut kondensator adalah sebuah komponen elektronika yang dapat menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan listrik dalam waktu tertentu tanpa disertai reaksi kimia.
Sebuah kapsitor terdiri dari 2 konduktor yang disekat oleh sebuah nonkonduktor. Kedua konduktor tersebut disebut elektroda dan non konduktor disebut dielektrika. Terlihat pada gambar di bawah ini :
Jenis-jenis kapasitor sebagai berikut : 11. Kapasitor Kertas
12. Kapasitor Keramik 13. Kapasitor Elektrolit(elco)
14. Kapasitor udara (Kapasitor Variabel) sering disebut Varco.
15. Kapasitor Plastik
38 Kapasitor dibedakan menjadi 2 kategori, yaitu kapasitor terkutub (polar) dan tidak terkutup (nonpolar). Perbedaan polar dan nonpolar adalah pada kapasitor polar memiliki 2 kutup anoda (+) dan katoda (-) yang menunjukkan bahwa pemasangan kapasitor polar pada rangkaian listrik tidak boleh terbalik antara potensial + dan – rangkaian, Sedangkan kapasitor nonpolar tidak terkutub dan dapat dihubungkan dengan rangkaian listrik (sumber muatan listrik) secara sembarang.
c) Diode
Dioda merupakan komponen penting dalam elektronika. Dalam skema rangkaian, dioda dilambangkan. Dari lambang sudah dilihat bahwa arah arus mempengaruhi sifat dari dioda. Satu sisi dari dioda disebut anoda, yang lain katoda. Katoda ada pada ujung depan dari segitiga. Komponen dioda sering berbentuk silinder kecil dan biasanya diberi lingkaran pada katoda untuk menunjukkan posisi garis dalam lambang.
Dioda mengijinkan arus untuk mengalir ke satu arah saja. Ketika anoda mendapatkan voltase yang lebih positif dari pada katoda, maka arus bisa mengalir dengan bebas. Dalam situasi ini dikatakan dioda bias maju. Kalau voltase dibalikkan, berarti katoda positif terhadap anoda, arus tidak bisa mengalir kecuali suatu arus yang sangat kecil. Dalam situasi ini dikatakan dioda dibias balik atau dibias mundur. Arus yang mengalir ketika dioda dibias balik disebut arus balik atau arus bocor dari dioda dan arus itu begitu kecil sehingga dalam kebanyakan rangkaian bisa diabaikan. Supaya arus bisa mengalir ke arah maju, voltase harus sebesar ≈0,7V pada dioda Si/ Silicon(yang biasa ada di pasaran) dan
≈0,3V pada dioda Ge (Germanium) dan voltase/tegangan lebih besar lagi untuk LED. LED (Light Emiting Diode) merupakan dioda yang dapat memancarkan cahaya seperti halnya lampu, akan tetapi prinsif kerjanya seperti dioda biasa. LED pada umumnya digunakan sebagai lampu indikator pada rangkaian elektronik. Photo Dioda merupakan dioda yang memiliki resistansi/tahanan dalam yang tahanan tersebut dapat berubah- ubah ketika mendapatkan cahaya dari luar. Dioda Zener merupakan satu jenis khusus yang juga bisa mengalirkan arus ke arah sebaliknya. Sifat
39 dioda sama seperti dioda biasa, hanya dioda Zener dirancang untuk memiliki voltase break through pada voltase tertentu. Biasanya dioda zener dipakai pada arah balik sehingga voltase pada dioda ini konstan sebesar voltase zenernya.
d) IC LM324N
IC lm324 adalah sebuah semikonduktor yang berbentuk ic yang diperuntukkan sebagai komponen enguat sederhana, dan banyak aplikasi lainnya. C LM 324 banyak digunakan dalam rangkaian penguat sederhana dengan daya kecil, maupun rangkaian audio karena mempunyai banyak keunggulan. Salah satunya adalah bentuk yang ringkas, kinerja bagus sehingga memudahkan kita melakukan pembuatan rangkaian yang simpel, ringkas, dan sederhana ketimbang menggunakan transistor yang memungkinkan penggunaan dalam jumlah lebih banyak.
LM324 juga banyak ditemukan pada rangkaian power supply yang memerlukan tegangan stabil dan kepraktisan, ini memungkinkan penempatan power supply dengan bentuk lebih simpel dan kecil. IC LM324 menghemat penggunaan tegangan dc karena bisa bekerja pada tegangan rendah antara 3 hingga 5 volt dengan tingkat kestabilan yang bagus. Untuk lebih jelasnya mengenai kegunaan IC LM324, berikut kami berikan beberapa poin fungsinya yang paling umum dijumpai:
11. Sebagai penguat audio
12. Sebagai rectifier pada power supply
13. Sebagai komponen utama pada rangkaian oscillator 14. Sebagai komponen pada rangkaian komparator 15. Untuk penguat awal atau pre-amp
Bentuk IC LM324 adalah komponen semikonduktor dengan berbentuk kotak dengan 14 pin sebagai kaki yang terhubung dengan pcb.
Masing-masing pin mempunyai fungsi berbeda, ini memberikan penjelasan bagaimana sebuah ic yang berisi 4 op-amp mampu memberikan banyak fungsi menarik yang dikemas dalam 1 semikonduktor. Sehingga kegunaannya yang luas dapat memudahkan kita dalam membuat rangkaian elektronika yang simpel dan mudah dioperasikan.
Berikut bagan dalam IC LM324:
40 Pada gambar diatas kita dapat melihat bagaimana masing-masing pin pada IC LM324 mempunyai fungsi berbeda. Yang memberikan pilihan untuk kita menggunakan aplikasi penuh pada 4 op-amp yang ada didalamnya atau kita dapat pula hanya menggunakan setengahnya Yang terpenting adalah tegangan power supply harus tetap tersambung dan tersupply menggunakan tegangan 3-5 volt dc yang stabil.
e) SWITCH LINE
Switched line adalah tautan komunikasi yang dibangun melalui penggunaan peralatan switching yang memungkinkan koneksi dibuat antara dua perangkat transmisi. Switched line menyediakan koneksi sementara antara dua terminal pengguna atau mesin dan hanya berlangsung selama periode tertentu. Switched lines meminimalkan biaya lini dengan tetap mempertahankan keunggulan sistem yang saling berhubungan. Mereka lebih murah dibandingkan dengan leased line dan sering tepat ketika ada lalu lintas rendah, serta untuk menghubungkan beberapa situs jarak jauh. Switched lines umumnya digunakan untuk sistem telepon suara biasa di mana perusahaan telepon menyimpan jalur fisik yang sudah ada antara penelepon dan nomor yang dipanggil.
Pemesanan berlangsung sepanjang panggilan dan tidak ada orang lain yang dapat menggunakan garis fisik terkait selama waktu ini. Perangkat switching seperti private branch network (PBX) sering digunakan dalam suatu organisasi untuk memberi pengguna kemampuan untuk berbagi sejumlah saluran telepon eksternal langsung dari ekstensi mereka. PBX memungkinkan pengguna untuk mengakses dan berbagi beberapa garis eksternal, dan karenanya menghilangkan kebutuhan untuk menetapkan
41 masing-masing pengguna garis individual.
Keuntungan dari switched line adalah:
Biaya rendah, terutama jika ada penggunaan yang rendah atau lalu lintas antar terminal
Menyediakan sarana untuk mengakses dan menghubungkan beberapa mesin yang jauh
Fleksibilitas karena banyak mesin yang menawarkan layanan berbeda dapat diakses.
Setelah kerusakan terjadi pada koneksi ke fasilitas, pengguna atau mesin dapat memanggil ulang dan mendapatkan rute alternatif ke fasilitas.
C. ALAT DAN BAHAN
42 D. LANGKAH KERJA
Susun dan rangkailah rangkaian diatas
Buat seperti gambar dibawah ini:
43
Jika sudah selesai ujilah robot menggunakan 2 circuit dengan lebar jalur htiam 2.5 cm seperti dibawah ini:
Demonstrasilah di depan guru
Amati dan catat apa yang telah terjadi E. LEMBAR KERJA
Apakah robot berjalan dengan baik ? ya/tidak
Apakah robot berbelok stabil ? ya/tidak
Apakah robot dapat bergerak dengan stabil saat melewati banyak belokan? ya/tidak
Note: coret salah satu
44 F. PERTANYAAN
apa fungsi LM324 pada rangkaian tersebut?
Bagaimana robot dapat berbelok?
Jelskan mengapa perlu adanya resistor variable?
Jelaskan mengapa perlu adanya relay pada rangkaian robot?
Jelaskan bagaimana robot tersebut bekerja secara singkat G. KESIMPULAN
45