Membuat Robot Line Follower Analog

       Robot line follower adalah salah satu jenis robot yang paling sederhana. Robot line follower sering juga disebut robot line tracking, robot line tracer, dan robot penjejak garis.robot line follower adalah robot yang bergerak mengikuti garis baik garis hitam diatas base putih maupun garis putih diatas base hitam. Pada kesempatan kali ini akan dibahas bagaimana membuat robot line follower analog. Robot line follower analog terdiri tiga rangkaian elektronika yaitu rangkaian sensor, rangkaian komprator, dan rangkaian driver motor. Contoh robot line follower analog dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Robot line follower analog.

Sumber: produkinovatif.wordpress.com

        Sebelum membahas bagaimana rangkaian elektronika untuk robot line follower terlebih dahulu harus diketahui  bagaimana cara kerja robot ini. Bagaimana robot ini bisa berbelok? Robot line follower biasanya terdiri dari 2 roda yang digerakkan oleh motor dc dan satu roda di depan sebagai roda bebas. Robot line follower berbelok dengan memanfaatkan arah putaran dari roda yang terhubung ke motor dc sedangkan roda bebas hanya berfungsi untuk menahan bagian depan robot sehingga tidak jatuh ke lantai. Prinsipnya adalah saat roda kiri berhenti dan roda kana berputar maka robot akan berbelok ke kiri. Sedangkan saat roda kanan berhenti dan roda kiri berputar maka robot akan berbelok ke kanan.

       Baik, sekarang kita akan membahas bagaimana rangkaian elektronika untuk membuat robot line follower. Seperti yang dijelaskan sebelumnya robot line follower terdiri dari rangkaian sensor, komprator, dan rangkaian driver motor dc.

v  Rangkaian sensor

       Prinsip kerja rangkain sensor adalah LED akan mengeluarkan cahaya ke lantai kemudian pantulan cahaya tersebut akan diterima oleh sensor cahaya yaitu photodioda atau LDR. Seperti yang kita ketahui bahwa permukaan berwarna terang akan memantulkan cahaya sedangkan permukaan gelap akan menyerap cahaya. Jadi ketika LED memantulkan cahaya dari permukaan putih maka intensitas cahaya yang akan diterima oleh sensor akan lebih banyak. Sedangkan saat LED memantulkan cahaya dari permukaan gelap maka hanya sedikit intensitas cahaya yang akan diterima oleh sensor cahaya.

       Komponen-komponen yang diperlukan antara lain:

1.       . Resistor 330 ohm
2.       . Resistor 10k ohm
3.       . LED (Light Emiting Diode)
4.       . Photodioa atau sensor LDR (Light Detector Resistance)

Gambar rangkaian sensor dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Rangkaian sensor robot line follower

        Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa led dihubungkan secara seri dengan resistor 330 ohm. Ini dilakukan untuk membatasi arus yang masuk ke led. Led akan menyala dengan baik saat menerima arus 15 mA – 30 mA karena apabila lebih besar dari 30 mA led akan rusak sedangkan apabila lebih kecil dari 15 mA maka led akan menyala redup. Dengan tegangan sebesar 5V maka dapat dihitung bahwa  nilai resistansi yang dibutuhkan adalah 5V : 15 mA = 333.33 ohm. Nilai resistansi yang tersedia di pasaran yang mendekati nilai tersebut adalah 330 ohm.

       Pada rangkain tersebut dapat menggunakan sensor photodiode maupun sensor LDR. Kedua sensor ini memiliki prinsip yang sama yaitu perubahan resistansi sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang diterima. Gambar sensor photodiode dan sensor LDR dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4.

Gambar 3. Photodiode

Sumber: www.iseebot.com

Gambar 4. Sensor LDR

Sumber: www.dnatechindia.com

       Perbedaan photodiode dengan LDR adalah pada cara penerimaan intensitas cahayanya. Pada photodiode dapat dilihat bahwa ada bagian cembung dibagian ujung yang berfungsi sebagai lensa sehingga cahaya yang masuk ke bagian lensa akan ditangkan dengan sangat baik. Artinya pada photodiode intensitas cahaya yang dibaca adalah yang mengenai bagian lensa sehingga sangat baik digunakan untuk prinsip kerja sensor untuk robot line follower. sedangkan sensor LDR menangkap intensitas cahaya pada bagian pemukaannya sehingga LDR kadang-kadang terlalu sensitive. Jadi sensor LDR kurang baik digunakan untuk sensor pada line follower karena memungkinkan akan diterimanya cahaya selain cahaya pantulan dari LED.

       Cara kerja rangkaian sensor adalah ketika cahaya dari LED dipantulkan pada permukaan berwarna terang maka sensor cahaya akan menerima intensitas cahaya yang besar. Saat menerima intensitas cahaya yang besar maka nilai resistansi sensor akan kecil. Sensor dihubungkan seri dengan resistor 10k ohm sedangakn output rangkaian terhubung parallel dengan sensor. Jadi sesuai dengan hukum pembagi tegangan, saat nilai resistansi sensor kecil maka nilai tegangan output (V out) akan bernilai kecil juga. Sebaliknya saat cahaya LED dipantulkan pada permukaan Gelap maka intensitas cahaya yang diterima oleh sensor akan sedikit sehingga nilai resistansi sensor akan besar. Sesuai dengan hukum pembagi tegangan, maka nilai tegangan output (V out) akan bernilai besar.

v  Rangkaian Komparator

       Rangkaian komparator adalah bagian yang berfungsi untuk membandingkan nilai tegangan output sensor dengan nilai tegangan referensi. Komponen-komponen untuk rangkaian komparator adalah sebagai berikut:

1.      .   IC LM358
2.         Variable resistor (Trimpot) 20k ohm.

       Gambar rangkaian komparator dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Rangkaian komparator

        Pada IC LM358 terdapat Op-Amp yang berfungsi untuk membandingkan nilai pada input (+) dengan nilai input (-). Gambar Op-Amp pada IC LM358 dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. IC LM358

Sumber: www.piclist.com

        Apabila nilai input (+) lebih besar daripada nilai input (-) maka nilai output Op-Amp adalah 5V. apabila sebaliknya maka nilai output Op-Amp adalah 0V. nilai input (+) adalah nilai tegangan dari output rangkaian sensor sedangkan nilai output (-) adalah nilai tegangan referensi (VR). Teganga referensi (VR) berasalah dari trimpot 20k ohm. Nilai tegangan referensi ini dapat diubah untuk mendapat nilai yang diinginkan dengan memutar kepala trimpot untuk mengubah resistansinya.

       Bagaimana cara menentukan nilai tegangan referensi (VR)?. Supaya pembacaan akurat maka nilai tegangan referensi (VR) sebaiknya berada ditengah-tengah nilai tegangan output sensor dipermukaan putih dan nilai tegangan output sensor pada permukaan gelap. Misalnya saat di dekatkan ke permukaan putih nilai output sensor adalah 1.5V sedangkan saat didekatkan ke permukaan gelap nilai output sensor adalah 3.5V maka nilai tegangan referensi diatur sampai (1.5+3.5):2 = 2.5V. (cara mengukur tegangan referensi dengan multimeter adalah dengan menghubungkan probe + ke kaki bagian tengan trimpot sedangkan probe com dihubungkan ke ground).

v  Rangkaian driver Motor DC

      Rangkaian driver Motor DC yang digunakan adalah menggunakan relay 5 volt. Tetapi output dari Op-Amp terlebih dahulu di hubungkan ke transistor yang berfungsi untuk switching. Berikut adalah komponen yang diperlukan untuk membuat rangkaian driver Motor DC untuk robot line follower:

1. 1.      Resistor 1k ohm
2. 2.      Transistor 2n3904
3. 3.      Relay 5v
4. 4.      Motor DC

Gambar rangkaian driver Motor Dc dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Rangkaian driver motor

      Pada rangkaian tersebut, resistor yang berada di basis transistor berfungsi untuk menahan arus yang masuk ke basis sehingga transistor tidak rusak. Dapat dilihat bahwa satu pin pada motor terhubung ke VCC (5V) sedangkan pin Motor DC yang satu lagi dihubungkan ke kontak NC Relay.  Pin COM Relay dihubungkan ke ground.

      Baiklah setelah semua rangkaian dijelaskan, gamabar rangkaian secara keseleruhan dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Rangkaian keseluruhan robot line follower analog.

      Terakhir, bagaimana cara mendapat tegangan sebesar 5V untuk VCC? Padahal tidak ada batrei yang bernilai 5V dipasaran. Untuk mendapat tegangan 5V tersebut harus menggunakan regulator tipe 7805. Regulator 7805 akan menyaring tegangan batrei yang lebih besar dari 5V menjadi 5V. pada regulator 7805 terdapat 3 pin yaitu IN, GND, OUT. Pin IN dihubungkan ke bagian positif batrei sedangkan pin GND dihubungkan ke bagian negative batrei. Nah, tegangan 5V akan dikeluarkan pad pin OUT. Gambar regulator rapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 8. Regulator 7805

Sumber: potentiallabs.com

          Dibawah ini saya lampirkan foto  dokumentasi robot-robot line follower yang dibuat oleh anggota-anggota UKM Robot ICON Politeknik Caltex Riau.

      Sekian penjelasan tentang membuat robot line follower analog. Terima kasih telah membaca tulisan ini. Semoga teman-teman semua memahami. Tunggu sharing ilmu selanjutnya J