Secara sederhana, robot
line follower adalah robot yang dapat bergerak mengikuti garis secara
OTOMATIS! Sebenarnya, kalau pembaca googling, banyak sekali tutorial membuat
robot line follower di internet, tapi hampir semuanya ribet dan menggunakan
mikrokontroler yang belum dimengerti oleh bocah” smp dan sma yang banyak
comment di postingan saya sebelumnya. Hehe..
Nah..terlihat bukan di gambar ada sebuah
‘benda’ dengan roda yang dapat bergerak mengikuti garis / jalur berwarna hitam
yang berbelok-belok. ‘Benda’ tersebut mengikuti garis dengan otomatis loh.
Prinsip dasarnya, sama seperti manusia, mata digunakan untuk melihat, kaki/roda
digunakan untuk berjalan, dan otak digunakan untuk berpikir. 3 Komponen utama pada
setiap robot : mata, kaki, dan otak. Sama seperti penjelasan saya pada
postingan sebelumnya, jangan pikirkan robot itu RIBET, pikirkan robot itu
sederhana, jangan dulu mikir yang rumit-rumit, robot line follower yang
sekarang akan saya tunjukkan adalah sesuatu yang SEDERHANA..! tanamkan kata”
sederhana pada pikiran pembaca sebelum memulai.
Okeh..satu gambar lagi sebelum
kita memulai tutorialnya.. Gambar di bawah ini adalah salah
satu contoh track yang digunakan untuk lomba Line Follower Robot. Track yang
cukup unik bukan? Sekarang udah kebayang kan robot yang mau dibuat seperti apa?
Sensor dapat dianalogikan
sebagai ‘mata’ dari sebuah robot. Mata di sini digunakan untuk ‘membaca’ garis
hitam dari track robot. Kapan dia akan berbelok ke kanan, kapan dia berbelok ke
kiri. Semua berawal dari mata bukan? Kita sebagai manusia tahu arah kita
berjalan karena kita memiliki mata. Yaah, sama seperti robot.
Pada robot line follower, sensor
robot yang dapat digunakan ada 3 jenis, yaitu LDR (Light
Dependent Resistor), Photo Dioda, dan Photo Transistor.
Saya tidak akan menjelaskan satu” secara detail, di sini kita gunakan photo
dioda sebagai sensor robot. Kalau yang masih penasaran dengan sensor lainnya,
silahkan tanya om google saja.
Bentuknya mirip seperti LED, yang berwarna ungu bernama receiver (photo dioda)
dan yang berwarna bening bernama transmitter (infrared). Kalau pembaca ingin
membeli di toko elektronik, bilang saja 1 pasang infrared sensor.
Untuk membuat robot ini, kita gunakan 4 pasang sensor seperti di kanan. Sip?
Murah koQ, satu pasangnya 3 ribu rupiah..hehe..
Nah, untuk 4 pasang
sensor..kita perlu membuat 4 rangkaian seperti di samping kiri ini. Cara
kerjanya cukup sederhana, hanya berdasarkan pembagi tegangan. Penjelasan di
paragraf berikutnya aja yaa..hehe.. Lambang LED yang berwarna hitam
adalah transmitter atau infrarednya yang memancarkan cahaya infrared terus
menerus jika disusun seperti rangkaian di samping. Lambang LED yang kanan
adalah receiver atau photo dioda-nya yang menangkap cahaya infrared yang ada di
dekatnya. INGAT masang photo dioda-nya HARUS terbalik, seperti
gambar rangkaian di samping. Dari rangkaian sensor ini, kita ambil OUTPUT (to
comparator, A/D converter, dll) yang ditunjukkan oleh gambar di samping.
Sekarang pertanyaannya, koQ lucu
yaa sensor CUPU kaya gitu bisa baca garis? Cara kerjanya ditunjukkan oleh
gambar di bawah ini.
Ketika transmitter
(infrared) memancarkan cahaya ke bidang berwarna putih, cahaya akan dipantulkan
hampir semuanya oleh bidang berwarna putih tersebut. Sebaliknya, ketika
transmitter memancarkan cahaya ke bidang berwarna gelap atau hitam, maka cahaya
akan banyak diserap oleh bidang gelap tersebut, sehingga cahaya yang sampai ke
receiver tinggal sedikit. Nah, artinya kita sudah bisa membedakan pembacaan
garis dari sensor bukan? Kalau kita sudah tahu, perbedaan cahaya yang diterima
oleh receiver akan menyebabkan hambatan yang berbeda-beda di dalam receiver
(photo dioda) tersebut. Ilustrasinya seperti gambar di bawah ini.
Kalau cahaya yang dipancarkan ke
bidang putih, sensor akan :
Sebaliknya, kalau cahaya yang
dipantulkan oleh bidang hitam, maka sensor akan :
Setelah kita tahu ilustrasi
sensor, tinjau kembali rangkaian sensornya, bisa kita analogikan seperti :
Tadi kita tahu kalau hambatan
receiver berubah-ubah, jadi otomatis rangkaian sensor yang bagian kanan bisa
kita analogikan seperti gambar. Receiver bisa kita analogikan dengan resistor
variabel, yaitu resistor yang nilai hambatannya bisa berubah. Otomatis, dengan
pembagi tegangan, nilai tegangan di output rangkaian juga akan berubah-ubah
bukan? Jadi, baca putih akan mengeluarkan output dengan tegangan rendah
(sekitar 0 Volt) dan baca hitam akan mengeluarkan output dengan tegangan tinggi
(mendekati Vcc = 5 Volt). Kalau rangkaian sensor pembaca sudah jadi, bisa
dibandingkan dengan punya saya yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Processor yang kita gunakan di
sini bukanlah processor” canggih seperti intel dan amd. Bahkan, kita sama sekali TIDAK
menggunakan mikrokontroler, karena saya anggap mikrokontroler cukup rumit untuk
ukuran smp dan sma. Dalam hal ini, kita gunakan 2 IC (integrated circuit) saja,
yaitu 1 buah LM339 (Komparator) dan 1 buah 74LS00 (NAND gate). Simple bukan? Di bawah ini gambar kedua IC
tersebut :
IC LM339 biasa disebut sebagai komparator.
Yah, dari istilahnya saja sudah ketahuan kalau gunanya adalah untuk meng-compare
(membandingkan). Dengan kata lain, sesuatu yang berbentuk analog harus
dikonversi dulu ke dalam bentuk digital (deretan biner) pada dunia elektronika.
Hal ini bertujuan untuk mempermudah processing. Gambar di bawah ini adalah datasheet
LM339. Coba perhatikan dulu sebentar
Nah, 1 IC LM339 terdiri dari 4 buah
komparator (yang berbentuk segitiga ). Knapa kita hanya gunakan 1 buah
IC ini? Soalnya kita juga hanya menggunakan 4 buah sensor. Kemudian, tinjau
bagian komparator yang di sebelah kanan.
Satu buah komparator terdiri
dari 2 input, yaitu Vin (input masukan dari sensor) dan Vref
(tegangan referensi). Pada dasarnya, jika tegangan Vin lebih besar
dari Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 1 yang berarti 5 Volt atau setara
dengan Vcc. Sebaliknya, jika tegangan Vin lebih kecil dari Vref, maka output Vo
akan mengeluarkan logika 0 yang berarti 0 Volt. Knapa kita bisa membandingkan
seperti ini? Nah, seperti yang sudah saya bahas di poin sensor, sensor akan
menghasilkan tegangan yang berbeda-beda ketika dia membaca bidang putih atau
hitam kan?
Kemudian, jangan lupa untuk
menambahkan resistor pull-up di keluaran komparator (Vo). Hal ini disebabkan
oleh perilaku IC LM339 yang hanya menghasilkan logika 0 dan Z (bukan logika 1),
sehingga si logika Z ini harus kita tarik ke Vcc dengan resistor pull-up agar
menghasilkan logika 1. Sip?
IC 74LS00 merupakan “NAND gate”
yang berguna dalam teknologi digital. NAND gate terkait dengan logika 0 dan 1
serta merupakan gate yang paling simple dan bisa merepresentasikan semua jenis
gate yang ada. Saya rasa bocah smp atau sma blom bisa memahami bagian ini. Jadi
saya skip saja.. Di bawah ini adalah datasheet IC
74LS00.
Sekarang kita tinjau, bagaimana
cara motor bekerja ketika robot berbelok ke kiri dan ke kanan. Lihat ilustrasi
di bawah ini ketika robot akan berbelok ke arah kanan.
Nah..Ketika robot bergerak
lurus, motor akan menyala dua”nya.
Nah..Sekarang knapa tiba” muncul
transistor?!
Jawabannya cukup simple. Output dari IC NAND tidak mungkin kuat untuk mendrive
transistor. Kalau saya tidak salah, output IC hanya sekitar 2 V. Jadi, kita
membutuhkan sambungan langsung motor ke baterai untuk menggerakkannya. Knapa
kita pakai transistor? Ada yang tahu apa guna transistor?
Transistor dapat berfungsi
sebagai saklar / switch on off. Motor tidak menyala terus menerus bukan? Sudah
saya jelaskan di bab sebelumnya, pada jalur tertentu motor akan mati dan
menyala. Nah,, nyala mati motor tersebut diatur oleh transistor. Transistor
yang digunakan di sini adalah NPN. Pada dunia elektronika,
transistor terdiri dari dua jenis, yaitu PNP dan NPN. Berikut ilustrasi
gampangnya terkait dengan motor.
Jadi, sejauh ini kita punya
rangkaian lengkap seperti di bawah ini.
9. Mekanik
Hmm..
sebenarnya,,jujur saja saya kurang mengerti bagian mekanik. Soalnya saya bukan
orang mesin..hehe.. Saya cuma tahu sedikit tips, yaitu
buat gear yang besar” agar torsi-nya besar. Jadi, robotnya bisa berbelok dengan
kuat. Kalau torsi kecil, robot akan sulit untuk berbelok. Gampangnya gitu
aja..hehe..
10. PCB Layout
Berikut ini pcb layout dari sensor
robot line follower, terdiri dari 4 sensor. Layout PCB ini dibuat dengan
menggunakan software eagle.