Post on 05-Feb-2016
description
H Bridge
H Bridge atau jembatan H adalah adalah salah satu rangkaian yang digunakan untuk
mengendalikan motor DC. Pada dasarnya rangkaian ini tersusun atas empat saklar yang
berbentuk seperti rangkaian dibawah ini:
Dari gambar tersebut terlihat bahwa keempat saklar disusun sedemikian rupa sehingga
membentuk huruf H, dari bentuk inilah mengapa rangkaian ini disebut jembatan H. Cara
kerja saklar diatas adalah jika saklar satu dan saklar tiga ditekan maka motor akan berputar
kearah kanan, begitu juga sebaliknya jika saklar dua dan saklar empat ditekan maka motor
akan berputar kearah kiri.
Jembatan H seperti pada gambar diatas tentu saja nelum dapat dikontrol secara digital
(karena masih menggunakan saklar analog). Supaya rangkaian jembatan H dapan
dikendalikan secara digital maka keempat saklar tersebut diganti menjadi transistor (bisa juga
dengan MOSFET atau saklar elektronik lainnya,) sehingga rangkaian akan menjadi seperti
dibawah ini :
Dengan rangkaian diatas maka driver motor dapat dikontrol secara digital, dapat juga
dikontrol melalui mikrokontroler dengan menghubungkan push button dengan pin output
mikrokontroler.
Klasifikasi Sensor
Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan
menjadi 3 bagian yaitu:
a. sensor thermal (panas)
b. sensor mekanis
c. sensor optik (cahaya)
Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas /
temperature / suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu.
Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda, photo
multiplier,photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, dsb.
Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti
perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level
dsb.
Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity,
potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.
Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari
sumber
cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan.
Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer
optic, dsb.
Ada banyak sekali jenis sensor pada robot, diantaranya akan dituliskan dibawah ini :
1. Touch Sensor. Adalah jenis sensor yang akan mendeteksi ketika disentuh, ibarat kulit.
Touch Sensor pada dasarnya adalah saklar yang memiliki berbagai jenis bentuk. Pada robot
digunakan untuk misalnya; mendeteksi objek yang ada pada tangan robot, mencegah
terjadinya tabrakan pada robot beroda, dan masih banyak lagi. Contoh touch sensor yang
paling sederhana adalah Push Button.
2. Light Sensor. Sensor ini mendeteksi cahaya atau peka terhadap cahaya disekitarnya.
Dengan sensor ini robot dapat mengetahui gelap dan terang suatu objek, tempat, siang atau
malam. Untuk menentukan gelap dan terang suatu tempat biasa menggunakan LDR Sensor,
sementara untuk keperluan Robot Pengikut Garis (Line Follower) menggunakan InfraRed
Sensor.
3. Color Sensor. Sama seperti light sensor atau Infra Red sensor, color sensor juga bisa
mendeteksi gelap terang dengan menangkap warna hitam dan putih. Tapi selain itu, Color
Sensor juga dapat mendeteksi warna lainnya seperti merah, biru, kuning, dan sebagainya.
Pada aplikasinya color sensor juga bisa digunakan untuk membuat robot Line Follower,
bahkan yang lebih canggih, yaitu: dapat mengikuti garis dengan warna yang lebih spesifik.
4. Distance Sensor. Adalah jenis sensor yang digunakan untuk mendeteksi objek dengan cara
mengukur jarak objek tersebut. Sensor ini bisa mengukur jarak dengan sangat akurat. Dalam
robot, Distance Sensor berguna sebagai mata. Robot dapat melihat objek didepannya dengan
sensor ini. Contoh Distance Sensor yang paling sering digunakan adalah Ultrasonic sensor.
Cara kerjanya sama persis seperti mulut dan telinga pada kelelawar.
5. Sound Sensor. Mendeteksi suara disekitar robot, fungsinya tentu saja seperti telinga.
Melalui program sensor ini bisa membedakan suara yang nyaring, suara yang tidak nyaring,
dan hening. Intensitasnya bisa kita atur manual, atau melalui program, tergantung jenis Sound
Sensor yang dipakai. Bahkan untuk jenis Voice Recognition, itu bisa diprogram untuk
mendengar kata (bahasa) yang digunakan manusia.
6. Balance Sensor. Biasa digunakan untuk membuat robot tetap seimbang. Mengetahui
kemiringan, dan membantu bangun saat robot terjatuh. Salah satu contohnya adalah
Gyroscope, dipakai juga pada Smartphone
7. Gas Sensor. Berfungsi untuk mendeteksi berbagai jenis gas atau asap yang ada disekitar.
Seperti hidung pada manusia, dapat membedakan yang mana gas yang biasa mana gas
yangberbahaya. Contoh penerapan gas Sensor adalah untuk robot penjinak Bom, atau robot
GreenBird.
8. Temperatur Sensor. Sama seperti kulit yang dapat merasakan panas dan dingin. Dengan
temperatur sensor robot dapat mengenali suhu yang ada disekitarnya.
Aktuator
Aktuator adalah perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. Dapat dibuat
dari sistem motor listrik atau motor DC (motor DC servo, motor DC stepper, solenoid dan
sebagainya), sistem pneumatik, dan perangkat hidrolik. Beberapa jenis aktuator berdasarkan
kategori tenaganya yaitu :
a. Aktuator tenaga elektrik, biasanya menggunakan solenoid, motor arus searah
b. Aktuator tenaga hidrolik
c. Aktuator tenaga pneumatik
Salah satu aktuator yang digunakan pada robot manipulator adalah servomotor. Servomotor
adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan
diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam servomotor. Servomotor ini
terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol.
Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran. Sedangkan sudut dari
sumbu servomotor diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel
motor. Contohnya, pada pulsa 1,5 milisecond akan membuat motor berputar sejauh 90° (lebih
sering disebut posisi netral). Jika pulsa lebih pendek dari 1,5 milisecond, maka motor akan
berputar lebih dekat ke 0°. Jika lebih panjang dari 1,5 milisecond, maka akan berputar
mendekati 180°. Dari Gambar 2.9 di bawah, durasi pulsa menentukan sudut dari batang
output.
Servomotor biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti
motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu,
servomotor dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot, servomotor sering
digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian bagian lain yang mempunyai gerakan
terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar. Servomotor adalah motor yang mampu
bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat
dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Servomotor tampak pada dibawah ini.
Servomotor merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol
elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya.
Sistem mekanik servomotor tampak pada Gambar dibawah ini.
Lebih lengkapnya dapat digambarkan bahwa sebuah servomotor memiliki :
a. 3 jalur kabel : power, ground, dan control
b. Sinyal kontrol mengendalikan posisi
c. Operasional dari servomotor dikendalikan oleh sebuah pulsa.
d. Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control.
Jenis-Jenis servomotor diantaranya adalah:
a. Servomotor standar 180°
Servomotor jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan
defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah
– kiri adalah sebesar 180°.
b. Servomotor continuous
Servomotor jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut
putar (dapat berputar secara kontinyu).
Mekanisme Sistem Kontrol Robot
Sistem robot secara umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Ada 3 bagian penting dalam sistem robot ini yaitu Sensor, Rangkaian Mikrokontroler (otak)
dan Aktuator (Penggerak). Blok diagram rancangan robot secara keseluruhan dapat dilihat
pada gambar dibawah ini.
Blok diagram Bagian Rancangan Robot
Blok Diagram Rancangan Sistem Kontrol Robot
Komponen Utama Robot :
Mikrokontroler
Sistem pengendali utama dari robot adalah mikrokontroler Atmega103. mikrokontroler ini
dipakai untuk mengendalikan motor DC (H-brige), motor servo, sensor API (Hamamatsu
R2868), Proximity sensor, PIR sensor, Ultrasonic sensor, Rotary Encoder dan kipas
pemadam api. Mikrokontroler ini juga menghandle sistem Navigasi dan algoritma.
Dipilihnya mikrokontroler ini karena memiliki memori flash yang besar yaitu 128Kb,
keunggulan lainnya memiliki kecepatan yang tinggi 6 MIPS pada kristal 6Mhz, konsumsi
daya yang rendah.
Untuk sistem pemprogrammannya secara SPI untuk
system Programable yaitu pemprograman secara langsung, dapat diprogram
menggunakan bahasa C (CodeVision AVR). Memiliki I/O yang cukup (32 programable I/O
port, 8 ouput line, 8 Analog input line) sehingga semua sistem robot dapat di handle
oleh mikrokontroler Atmega 103.
Dengan dipilihnya mikrokontroler ini robot dapat bermanuver, navigasi dengan kecapatan
dan ketepatan yang maksimal dibandingkan dengan dua buah mikrokontroler sebab dapat
bekerja secara realtime (distribute system) tanpa harus menunggu data dari mikrokontroler
lainnya.
2 Rotary Encoder
Rotary encoder digunakan untuk mengubah atau mengkonversi posisi sudut ke dalam kode
digital yang nanti akan dibaca oleh mikrokontroler. Rotary encoder berfungsi sebagai
feedback yang akan memberitahukan besar sudut putaran dari motor dc. Dengan rotary
encoder diharapkan motor dc pada robot dapat dikendalikan dengan baik.
3. Actuator. Bagian ini seperti otot pada manusia. Fungsinya adalah untuk menggerakan
robot. Untuk robot yang beroda biasanya menggunakan DC Motor, sebagai pemutar roda,
dan membuat robot berpindah tempat. Dan untuk robot yang berjalan menggunakan kaki,
Motor Servo adalah pilihan yang tepat. Motor Sevo adalah DC Motor yang dapat diatur
putarannya. Untuk jenis yang linear Hidraulic, dan pneumatic juga digunakan untuk
penggerak robot.
4.Sensor. Jika manusia memiliki indera maka robot memiliki sensor. Ada banyak jenis-jenis
sensor robot, manusia hanya memiliki 5 indera, robot bisa memiliki sensor dengan jumlah
yang tidak terbatas. Karena robot mahluk elektronik, dan teknologi yang cepat berkembang.
5. Batterai
Sumber tegangan utama robot ini berasal dari batterai NI-cad 12V 600mAh. Namun
mengingat motor dc memerlukan daya yang lumayan besar maka dipasang sebuah batterai
NI-CAD 12V lagi untuk motor dc. Jadi jumlah baterai yang dipakai sebanyak 2 buah.
6. Kabel. Jika sebelumnya battery seperti darah, maka kabel ini seperti urat jalan mengalirnya
darah pada setiap komponen pada robot, dan juga sebagai saraf yang menjadi jalan data untuk
input dan output.
7. Frame. Sebagai tulang yang menyangga antara servo pada robot. Juga yang membentuk
robot menjadi berbagai macam, dan penunjang penampilan robot. Untuk robot beroda seperti
line follower frame cukup berbentuk kotak, atau lingkaran saja, sebagai penyangga DC Motor
dan tempat meletakan controller.
8. Chassis. Rangka utama pada robot, biasanya menjadi badan bagi si robot. Biasanya sebuah
chassis pada robot dipasang berbagai macam frame, dengan jumlah lebih banyak.
9. Support. Adalah komponen pendukung terbentuknya robot, seperti baud dan mur.
Komponen Dasar Elektron
Berikut ini merupakan Fungsi dan Jenis-jenis Komponen Elektronika dasar yang sering
digunakan dalam Peralatan Elektronika beserta simbolnya.
A. Resistor
Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah Komponen Elektronika Pasif yang
berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.
Satuan Nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm (Ω). Nilai Resistor biasanya diwakili
dengan Kode angka ataupun Gelang Warna yang terdapat di badan Resistor. Hambatan
Resistor sering disebut juga dengan Resistansi atau Resistance.
Jenis-jenis Resistor diantaranya adalah :
a. Resistor yang Nilainya Tetap
b. Resistor yang Nilainya dapat diatur
Resistor Jenis ini sering disebut juga dengan Variable Resistor ataupun
Potensiometer.
c. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya.
Resistor jenis ini disebut dengan LDR atau Light Dependent Resistor
d. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan perubahan suhu.
Resistor jenis ini disebut dengan PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC
(Negative Temperature Coefficient)
Gambar dan Simbol Resistor :
B. Kapasitor (Capacitor)
Kapasitor atau disebut juga dengan Kondensator adalah Komponen Elektronika Pasif yang
dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu. Fungsi-fungsi Kapasitor
(Kondensator) diantaranya adalah dapat memilih gelombang radio pada rangkaian Tuner,
sebagai perata arus pada rectifier dan juga sebagai Filter di dalam Rangkaian Power Supply
(Catu Daya). Satuan nilai untuk Kapasitor (Kondensator) adalah Farad (F)
Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :
a. Kapasitor yang nilainya Tetap dan tidak ber-polaritas.
Jika didasarkan pada bahan pembuatannya maka Kapasitor yang nilainya tetap terdiri dari
Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyster dan Kapasitor Keramik.
b. Kapasitor yang nilainya Tetap tetapi memiliki Polaritas Positif dan Negatif.
Kapasitor tersebut adalah Kapasitor Elektrolit atau Electrolyte Condensator (ELCO) dan
Kapasitor Tantalum
c. Kapasitor yang nilainya dapat diatur.
Kapasitor jenis ini sering disebut dengan Variable Capasitor.
Gambar dan Simbol Kapasitor :
C. Induktor (Inductor)
Induktor atau disebut juga dengan Coil (Kumparan) adalah Komponen Elektronika Pasif
yang berfungsi sebagai Pengatur Frekuensi, Filter dan juga sebagai alat kopel (Penyambung).
Induktor atau Coil banyak ditemukan pada Peralatan atau Rangkaian Elektronika yang
berkaitan dengan Frekuensi seperti Tuner untuk pesawat Radio. Satuan Induktansi untuk
Induktor adalah Henry (H).
Jenis-jenis Induktor diantaranya adalah :
a. Induktor yang nilainya tetap
Induktor yang nilainya dapat diatur atau sering disebut dengan Coil Variable.
Gambar dan Simbol Induktor :
D. Dioda (Diode)
Diode adalah Komponen Elektronika Aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik
ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Diode terdiri dari 2 Elektroda
yaitu Anoda dan Katoda.
Berdasarkan Fungsi Dioda terdiri dari :
a. Dioda Biasa atau Dioda Penyearah yang umumnya terbuat dari Silikon dan berfungsi
sebagai penyearah arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC).
b. Dioda Zener (Zener Diode) yang berfungsi sebagai pengamanan rangkaian setelah
tegangan yang ditentukan oleh Dioda Zener yang bersangkutan. Tegangan tersebut
sering disebut dengan Tegangan Zener.
c. LED (Light Emitting Diode) atau Diode Emisi Cahaya yaitu Dioda yang dapat
memancarkan cahaya monokromatik.
d. Dioda Foto (Photo Diode) yaitu Dioda yang peka dengan cahaya sehingga sering
digunakan sebagai Sensor.
e. Dioda Schottky (SCR atau Silicon Control Rectifier) adalah Dioda yang berfungsi
sebagai pengendali .
f. Dioda Laser (Laser Diode) yaitu Dioda yang dapat memancar cahaya Laser. Dioda
Laser sering disingkat dengan LD.
Gambar dan Simbol Dioda:
E. Transistor
Transistor merupakan Komponen Elektronika Aktif yang memiliki banyak fungsi dan
merupakan Komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam dunia Elektronik
modern ini. Beberapa fungsi Transistor diantaranya adalah sebagai Penguat arus, sebagai
Switch (Pemutus dan penghubung), Stabilitasi Tegangan, Modulasi Sinyal, Penyearah dan
lain sebagainya. Transistor terdiri dari 3 Terminal (kaki) yaitu Base/Basis (B), Emitor (E) dan
Collector/Kolektor (K). Berdasarkan strukturnya, Transistor terdiri dari 2 Tipe Struktur yaitu
PNP dan NPN. UJT (Uni Junction Transistor), FET (Field Effect Transistor) dan MOSFET
(Metal Oxide Semiconductor FET) juga merupakan keluarga dari Transistor.
Gambar dan Simbol Transistor :
F. IC (Integrated Circuit)
IC (Integrated Circuit) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan
ratusan bahkan jutaan Transistor, Resistor dan komponen lainnya yang diintegrasi menjadi
sebuah Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bentuk IC (Integrated Circuit)
juga bermacam-macam, mulai dari yang berkaki 3 (tiga) hingga ratusan kaki (terminal).
Fungsi IC juga beraneka ragam, mulai dari penguat, Switching, pengontrol hingga media
penyimpanan. Pada umumnya, IC adalah Komponen Elektronika dipergunakan sebagai Otak
dalam sebuah Peralatan Elektronika. IC merupakan komponen Semi konduktor yang sangat
sensitif terhadap ESD (Electro Static Discharge).
Sebagai Contoh, IC yang berfungsi sebagai Otak pada sebuah Komputer yang disebut sebagai
Microprocessor terdiri dari 16 juta Transistor dan jumlah tersebut belum lagi termasuk
komponen-komponen Elektronika lainnya.
Gambar dan Simbol IC (Integrated Circuit) :
G. Saklar (Switch)
Saklar adalah Komponen yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan aliran
listrik. Dalam Rangkaian Elektronika, Saklar sering digunakan sebagai ON/OFF dalam
peralatan Elektronika.
Gambar dan Simbol Saklar (Switch) :