ROBOT LINE FOLLOWER SEDERHANA

Mengenal Komponen Elektronika
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 keeping sejajar. Kapasitor ini terdiri dari dua buah keping metal sejajar yang dipisahkan oleh isolator yang disebut dielektrik. Bila kapasitor dihubungkan ke batere kapasitor terisi hingga beda potensial antara kedua terminalnya sama dengan tegangan batere. Jika batere dicabut, muatan-muatan listrik akan habis dalam waktu yang sangat lama, terkecuali bila sebuah konduktor dihubungkan pada kedua terminal kapasitor.

Dioda
Dioda adalah devais semikonduktor yang mengalirkan arus satu arah saja. Dioda terbuat dari Germanium atau Silicon yang lebih dikenal dengan Dioda Junction. Dioda juga digunakan pada adaptor yang berfungsi sebagai penyearah dari sinyal AC ke DC.

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.

Relay
Transistor tidak dapat berfungsi sebagai sebagai switch (saklar) tegangan DC atau tegangan tinggi .Selain itu, umumnya tidak digunakan sebagai switching untuk arus besar (>5 A). Dalam hal ini, penggunakan relay sangatlah tepat. Relay berfungsi sebagai saklar yang bekerja berdasarkan input yang dimilikinya.

Keuntungan relay :
· dapat switch AC dan DC, transistor hanya switch DC
· Relay dapat switch tegangan tinggi, transistor tidak dapat
· Relay pilihan yang tepat untuk switching arus yang besar
· Relay dapat switch banyak kontak dalam 1 waktu

Kekurangan relay :
· Relay ukurannya jauh lebih besar daripada transistor
· Relay tidak dapat switch dengan cepat
· Relay butuh daya lebih besar disbanding transistor
· Relay membutuhkan arus input yang besar


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. Gambar di bawah memperlihatkan bentuk dan simbol untuk jenis NPN. (Pada transistor PNP, panah emitor berlawanan arah).



Gambar Simbol Transistor NPN dan PNP


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).

Mengenal 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.



Gambar Sensor Cahaya LDR

Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR(Light Dependent Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.
Prinsip inilah yang akan kita gunakan untuk mengaktifkan transistor untuk dapat menggerakkan motor DC (mirip dengan dinamo pada mainan mobil-mobilan anak-anak). Perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut akan menyebabkan perubahan beda tegangan pada input basis transistor, sehingga akan mengaktif/nonaktifkan transistor. Penerapan lain dari sensor LDR ini ialah pada Alarm Pencuri.

Robot Line Follower Berbasis LDR
Rangkaian Robot Line follower pada intinya ialah 2 buah motor DC yang aktif berdasarkan input dari sensor LDR, jika LDR mendeksi garis putih (terang) dan garis hitam(gelap) maka akan ada perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut, yang akan mengaktif/menonaktifkan transistor 2N3904. Untuk mengatur input tegangan ke basis agar dapat membuat transistor 2N3904 saturasi, maka digunakan pembagi tegangan, dalam hal ini trimpot / potensiometer 50k-100k. Perubahan logika pada transistor 2N3904 juga akan menyebabkan LED menyala atau mati, sebagai indikator apakah LDR membaca garis hitam/putih. Perubahan logika pada kaki kolektor 2N3904 juga sebagai input pada basis 2N2907, yang akan mengaktifkan/menonaktifkan motor DC, dimana transistor 2N2907 merupakan transistor switching standar. Perhatikan gambar berikut:

Gambar Rangkaian Line Follower dengan LDR

Anda dapat menggunakan sebagian barang bekas untuk membuat robot ini, misalnya menggunakan roda BB REXONA sebagai roda robot. Komponen dan peralatan lengkap yang diperlukan ialah :
ü 2 buah sensor cahaya LDR
ü PCB IC bolong
ü 2 buah transistor 2N3904
ü 2 buah transistor 2N2907
ü 2 buah Trimpot/potensiometer 50k-100k
ü 2 buah resistor 3.3K
ü 2 buah resistor 1K
ü 2 buah LED (Light Emiting Dioda)
ü Spacer (kaki PCB)
ü Acrilic body robot ukuran diameter 20 cm.
ü Solder, timah solder dan kabel secukupnya
ü Kotak baterai 6V
ü Roda bekas penghilang BB REXONA
ü 2 buah motor DC dengan gearbox GT1 dan roda untuk GT1
Atau
ü 2 buah motor DC dengan gearbox GT5 dan rubber Wheel untuk GT5 (lebih bagus)
ü Bor PCB
ü Lem Lilin
ü Multitester analog /digital

Perakitan
Langkah-langkah untuk merakit robot ini sebagai berikut :
1. Siapkan PCB IC bolong, lalu pasang dan solderlah komponen sesuai rangkaian diatas.
2. Beri tegangan 6V, atur pemberian cahaya pada LDR tersebut dengan membuka atau menutup permukaan LDR tersebut dengan jari atau kertas, atur trimpot/potensiometer sehingga hasilnya optimal. Bagian ini ialah bagian yang paling kritis di dalam pembuatan robo tini, karena kalau tuning tidak tepat, aka robot beralan tidak sesuai jalur yang dibuat.
3. Jika sudah selesai, pasanglah apda acrilic dengan tampilan seperti berikut :





Roda depan
LDR
Roda





Gambar Desain Robot Line Follower dengan LDR

4. Pasanglah PCB dan pendukungnya pada acrilic. Hubungkan kabel motor DC ke keluaran PCB. Hubungkan baterai 6V ke input Supply PCB.


Gambar Robot Line Follower dengan LDR tampak bawah


5. Jika sudah dirakit cobalah jalankan pada lantai yang sudah dipasang jalur hitam berkelok (dapat menggunakan lakban), maka robot akan beralan mengikuti jalur tersebut. Jika sensor kurang sensitif, putarlah perlahan-lahan trimpot/potensiometer robot tersebut, untuk hasil yang optimal. Pastikan sensor LDR berada cukup dekat dengan lantai. Jika putaran motor terlalu cepat, Anda dapat mengatur besar tegangan motor DC tersebut, misal menggunakan IC variabel regulator LM317.

Gambar Hasil Robot Line follower Sederhana

SENSOR CAHAYA

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor cahaya sangat luas penggunaannya, salah satu yang paling populer adalah kamera digital. Pada saat ini sudah ada alat yang digunakan untuk mengukur cahaya yang mempunyai 1 buah foton saja.
Di bawah ini adalah jenis-jenis sensor cahaya, di antaranya:
Detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, dimana mmolekul silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen. Pengembang fotografis menyebabkan terbaginya molekul yang berdekatkan secara sama.
Fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya
Sel fotovoltaik atau sel matahari yang menghasilkan tegangan dan memberikan arus listrik ketika dikenai cahaya
Fotodioda yang dapat beroperasi pada mode fotovoltaik maupun fotokonduktif
Tabung fotomultiplier yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron ketika dikenai cahaya, kemudian elektron-elektron tersebut akan dikuatkan dengan rantai dynode.
Tabung cahaya yang mengandung fotokatoda yang memancarkan elektron ketika dikenai cahaya, dan umumnya bersifat sebagai fotoresistor.
Fototransistor menggabungkan salahsatu dari metode penyensoran di atas
Detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor, tapi kedua yang terakhir kurang sensitif.
Detektor cryogenic cuku tanggap untuk mengukur energi dari sinar-x tunggal, serta foton cahaya terlihat dan dekat dengan inframerah (Enss 2005).

MEKATRONIK

Istilah “mechatronics” (diindonesiakan sebagai mekatronika) pertamakali muncul di Jepang pada tahun 1969 Istilah ini muncul dari kalangan industri, yaitu Yaskawa Electric. Kemudian pada tahun 1972, kata “mechatronics” menjadi merek dagang yang dimiliki oleh Yaskawa Electric. Istilah ini kemudian tersebar luas penggunaannya di kalangan industri. Agar banyak kalangan semakin bebas menggunakan kata “mechatronics” ini, pada tahun 1982 Yaskawa memutuskan untuk melepaskan haknya atas kata tersebut. Sejak saat itu kata tersebut mempunyai makna yang lebih luas, dan pada saat ini telah diterima sebagai istilah teknik untuk menggambarkan cara pandang atau pemikiran dalam bidang teknik /rekayasa ( Dikutip dari artikel elang parikesit/ Harian kedaulatan rakyat Des 2005 )
Mekatronik sesungguhnya adalah sebuah pemikiran atau sebuah konsep berfikir tentang pnyelesaian suatu permasalahan/ persoalan dengan multi skill.
Melihat dari definisi awalnya mekatronika hanya terdiri dari elemen-elemen elektronik, elektric dan mekanikal. Dan dengan perkembangan teknologi komputer yang terintegrasi dengan segala bidang, maka teknologi komputer menjadi bagian dari bidang mekatronika, Sehingga mekatronika menjadikan bidang skill (keterampilan) yang sangat luas yaitu, suatu bidang yang mengintegrasikan teknik elektronika, kelistrikan, mekanik (pemesinan), teknologi komputer , komunikasi, dan mikroelektronika

SISTEM WIRELES DENGAN SATELIT

Sistem Wireless dengan Satelit Sistem komunikasi satelit LEO (Low Earth Orbit) merupakan pengembangan terakhir sistem komunikasi satelit bergerak yang sekarang sudah ada, seperti INMARSAT, AMSC. Sistem komunikaasi satelit bergerak (mobile communications satellites) yang beroperasi sekarang ini menggunakan satelit ang beredar 36.000 km di atas permukaan bumi dan mempunyai waktu edar sekitar 24 jam. Ditambah dengan lintasan yang berimpit dengan bidang katulistiwa, dari suatu titik bumi, satelit kelihatan seolah-olah bergerak (GEO= Geostationary Earth Orbit). Dengan sistem GEO dikembangkan : a) Fixed Satellite Service (contohnya PALAPA INTELSAT, dll) yang memungkinkan terjalinnya suatu hubungan komunikasi dan pertukaran informasi yang sangat handal antara dua titik, tidak peduli apakah informasi tersebut berupa suara (telepon), data maupun video (televisi). b) Satelit Komunikasi Bergerak (Mobile Communications Satellites), yaitu digunakan untuk memberikan jasa pelayanan komunikasi bagi pemakai yang bergerrak, baik di darat, di laut, maupun di udara. Contohnya ialah INMARSAT.
Dengan tingkat pencapaian teknologi yang ada saat ini, sistem GEO ini baru dapat memberikan pelayanan kepada pemakai jasa satelit melewati terminal yang relatif masih mahal dan berukuran transportabel (briefcase size), seperti terminal INMARSATM. Jenis Informasi yang dilewatkannya pun baru suara dan data, dengan kecepatan lebih rendah. Terasa bagi pemakai bahwa terminal ini masih merupakan investasi yang mahal di samping biaya per menitnya juga masih tinggi. Yang diinginkan ialah suatu terminal yang ringan seperti cellular handset type terminal dengan biaya sewa komunikasi terjangkau.
Di lain pihak, seiring dengan perkembangan ekonomi, lintasan GEO ini terasa semakin penuh, sehingga semakin susah untuk mendapatkan "slot" untuk menempatkan satelitnya. Sejalan dengan kemampuan teknologi , orang berpaling lagi ke sistem satelit, yang beredar dengan orbit rendah (LEO= Low Earth Orbit Satellites). Karena orbitnya rendah, waktu edarnya lebih cepat (2 sampai 3 jam) sehingga dari suatu titik di permukaan bumi, satelit kelihatan bergerak dan mengalami waktu-waktu terbit dan terbenam (lihat gambar -1). Maka untuk menjamiin kelangsungan hubungan, perlu diorbitkannya beberapa satelit (sistem satelit), yang diletakkan di angkasa dengan pola tertentu sesuai dengan misi yang diembannya. Susunan demikian disebut konstelasi sistem LEO. Contohnya ialah IRIDIUM dengan 66 satelit yang terletak pada 6 bidang orbit polar dengan 11 satelit pada masing-masing garis edar.
Keuntungannya adalah karena jaraknya dekat, ditambah dengan sistem Vocaded, terminal di bumi bisa berukuran kecil menjadi handheld. Dengan antena yang agak omni, terminal dapat menangkap sinyal satelit dari saat terbit sampai terbenam dalam lintasannya, atau sampai ia dapat menangkap sinyal satelit LEO berikutnya. Namun, untuk keperluan penjejakan satelit, hanya stasiun pengendali (gateway) yang perlu mempunyai antena dengan kemampuan tracking.
Sesuai dengan sifat alamiahnya, baik LEO, GEO maupun MEO ( Medium Earth Orbit dengan ketinggian antena LEO dan GEO) masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan seperti terlihat dalam Tabel-1. Kekurangan LEO ialah jumlah satelitnya, umumnya lebih banyak untuk mencakup daerah tertentu, dibandingkan MEO atau GEO, yang berarti biaya investasi maupun operasionalnya lebih tinggi. Pada ketinggian edar LEO, umur satelit menjadi berkurang dibandingkan ketinggian MEO atau GEO. Namun seperti telah diuraikan sebelumnya, satelit LEO mampu memberikan daya pancar pada permukaan bumi lebih tinggi dari pada MEO atau GEO, sehingga terminal tipe handheld dapat bekerja. Disamping itu secara teoritis jumlah sel dalam suatu daerah cakupan bisa lebih banyak, yang berarti juga kapasitasnya bisa lebih banyak.
Dengan demikian, sifat yang menonjol dari sistem LEO adalah terminal yang kecil dan "mobile" dengan cakupan global yang memenuhi kebutuhan para pengusaha pada saat ini. Dengan perkembangan teknologi, harganya pun tidak begitu mahal, yaitu harga terminal hanya US $ 1500,- dan biaya pulsa adalah US$ 0.30 s.d. US$ 3.00 permenit.
Dari segi penggunaannya, sistem-sistem LEO dapat dibagi dalam dua sistem:
Sistem yang dapat beroperasi dengan mem"bypass" jaringan telekom yang ada. Dalam group ini hanya IRIDIUM yang baru dapat digolongkan kedalamnya (lihat gambar-2).
Sistem yang bekerja melalui jaringan telekom yang ada. Sehingga dapaat dianggap sebagai perluasan sistem-sistem Cellular ataupun jaringan telekom yang ada (lihat Gambar-3). Dalam group ini termasuk : Global Star, Ellipsat, Constellation dan Odessy. Tidak ada yang aneh dalam desain kedua sistem ini., karena masing-masing ditujukan untuk pasar yang sesuai. IRIDIUM akan menarik pasar-pasar segmen atas (CEO global companies, Luxury pleasure boats, kedutaan-kedutaan, dsb), sedang Global Star dan lain-lain, manrik kalangan dunia usaha menengah keatas. Namun demikian persentase terbesar hubungan komunikasi dari setiap pelanggan, adalah hubungan lokal dan interlokal. Dalam group kedua ini, Aries dan Odessy hanya menawarkan jasanya di Amerika Serikat. Namun bagi negara-negara berkembang seperti Indonesia, kehadiran sistem LEO tidak hanya dapat dimanfaatkan oleh pangsa pasar selular dan traveller, namun juga cocok untuk daerah terpencil dan daerah pedesaan, yang membutuhkkan akses ke dalam jaringan PSTN. Dengan cara tradisional, bisa saja untuk daerah tertentu-karena kondisi geografisnya-biaya akses ke PSTN mahal serta implementasinya relatif lebih lama. Dengan sistem LEO yang tepat, akses ke PSTN bisa dalam waktu yang amat singkat dan biaya bisa lebih murah. Tetapi dengan sistem LEO, seperti juga dengan sistem INMARSAT, hanya dapat dilewatkan sinyal yang kecepatannya relatif rendah. LEO tidak/belum difikirkan untuk menggantikan fixed satellite service yang kecepatan bitnya umumnya cenderung tinggi.