View
71
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA
DASAR 1
Robot Line Follower Analog Saklar Transistor
25 September 2013
Triapani Mukti Gilang A (1127030069)
Intan Dwi Nur Ramdini (1127030042)
M.Arlan Sukma Gumilar (1127030049)
Nia Kurniasari (1127030053)
Syifa Siddiq (1127030067)
Asisten : Roni Permana 1210703030
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG
2013
1
Abstract
Line follower robot is a first step to create an intelligent robot with
the ability of the complex. This line follower robot usually uses a sys-
tem of sensors working. The sensor used is a light sensor. Sensor light
coming from the LDR will receive beruapa input current is generated
from the light, therefore we use the line, the line of bright white to
light and dark black lines to light as the sensor. In addition, the robot
components are transistor as a switch and as an amplifier and compa-
rator IC DC motor as. For mempemudah process we use a simulation
to check the line follower robot works. Program used is proteus simu-
lation program Keywords: LDR, NPN transistor, IC Comparator, DC
motors, LEDs, and simulation proteus
Ringkasan
Robot line follower merupakan langkah awal untuk membuat sebu-
ah robot yang pintar dengan kemampuan yang kompleks. Robot line
follower ini biasanya menggunakan suatu sistem kerja sensor . Sensor
yang digunakan adalah sensor cahaya. Sensor cahaya yang berasal dari
LDR ini akan menerima input beruapa arus yang dihasilkan dari caha-
ya , oleh karena itu disini kita menggunakan garis , garis putih untuk
cahaya terang dan garis hitam untuk cahaya gelap sebagai sensornya.
Selain itu, dalam komponen robot terdapat transistor sebagai saklar
dan IC komparator sebagai penguat dan motor DC sebagai pengge-
rak. Untuk mempemudah pengerjaannya kami menggunakan sebuah
simulasi untuk mengecek robot line follower ini bekerja .Program yang
digunakan ialah program simulasi proteus. Kata Kunci: LDR ,tran-
sistor NPN, IC Komparator, motor DC, LED, dan simulasi proteus
2
1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Robot Line follower merupakan salah satu penggagas dari robot pintar .
Robot line follower in merupakan salah satu aspek penguji bagaimana robot
dapat bekerja dengan baik . Prinsip kerjanya sangat sederhanana, yak-
ni menggunakan prinsip kerja LDR , transistor serta motor Dc . Prinsip
LDR sebagai sensor dan transisitor sebagai saklar membuat motor dc da-
pat bergerak .Untuk pembanding selain membuat robot line follower analog
transistor , kami juga membuat desain Robot line follower IC Kompara-
tor. Oleh karena itu pada prercobaan kali ini kami akan mencoba membuat
simulasi robot line follower pengikut garis hitam dan garis putih
1.2 Tujuan
Adapun tujuan praktikum elektronika dasar kali ini adalah :
1. Dapat mengetahui prinsip kerja sensor cahaya LDR
2. Dapat mengetahui prinsip kerja transistor NPN dan PNP sebagai sa-
klar dan penguat
3. Dapat mengetahui prinsip kerja LED
4. Dapat mengetahui prinsip kerja motor DC
5. Dapat mendesain robot line follower analog sederhana
1.3 Dasar Teori
ROBOT LINE FOLLOWER ANALOG SAKLAR TRANSISTOR
1. Posisi Sensor di Atas Garis Hitam
Prinsip kerja desain line follower dengan posisi sensor di atas garis hi-
tam, pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi LDR men-
jadi besar, sehingga dengan posisi LDR dekat ground maka arus tidak
akan mengalir melalui LDR tetapi memilih untuk langsung menuju ba-
sis transistor 2N3904 yang akan mengaktifkan transistor 2N3904 serta
menyalakan led indicator dan perubahan logika kaki kolektor tran-
sistor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan
3
transistor 2N2907 serta menggerakkan motor DC, sebaliknya padasaat
LDR mendeteksi permukaan putih maka motor DC akan mati.
2. Posisi sensor Diatas Garis Putih
Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas
permukaan putih, pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka
resistansi hambatan LDR menjadi kecil sehingga ada arus yang meng-
alir melalui LDR yang akhirnya akan ada arus menuju basis yang
mengaktifkan transistor 2N3904 serta menyalakan led indicator dan
perubahan logika kaki kolektor transistor 2N3904 akan juga berfungsi
sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta mengge-
rakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi garis hitam
maka motor DC akan mati.
ROBOT LINE FOLLOWER ANALOG SAKLAR IC KOMPARATOR
1. Posisi Sensor di Atas Garis Hitam
Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas
garis hitam, pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi
LDR menjadi besar dan tidak ada arus yang akan melalui LDR se-
hingga arus listrik akan langsung menuju IC komparator, karena arus
masuk melalui kaki non-inverting maka IC komparator akan membaca
input sebagai nilai maksimum dan memberikan output juga maksi-
mum, agar lebih stabil maka output IC di hubungkan dengan Ground
melalui resistor pull down, arus output IC akhirnya akan menggerak-
an kaki basis transistor 2N222 yang akan menghidupkan motor DC,
sebaliknya saat LDR mendeteksi permukaan putih motor DC akan
mati.
2. Posisi Sensor di Atas Permukaan Putih
Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas
permukaan putih, pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka
resistansi LDR menjadi kecil dan ada arus yang akan melalui LDR
sehingga arus listrik yang menuju IC komparator menjadi minimum,
karena arus masuk melalui kaki inverting maka IC komparator akan
membaca input sebagai nilai minimum dan memberikan output mak-
simum, agar lebih stabilmaka output IC di hubungkan dengan Vcc
melalui resistor pull up, arus output IC akhirnya akan menggerak-
4
an kaki basis transistor 2N222 yang akan menghidupkan motor DC,
sebaliknya saat LDR mendeteksi garis hitam motor DC akan mati.
5
2 Metode Praktikum
2.1 Waktu dan Tempat
Praktikum dilakukan di laboratorium Fisika Fakultas Sains dan Teknologi
UIN Sunan Gunung Djati Bandung. Praktikum ini dilakukan pada hari
Jum’at tanggal 20 September 2013 pukul 13.00-15.00 WIB
2.2 Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali
ini antara lain:
1. Komputer
2. Program Proteus :
simulasi LDR ,simulasi LED ,simulasi Transistor NPN dan PNP, simu-
lasi IC Komparator ,simulasi Motor DC ,simulasi Resistor , simulasi
kabel penghubung ,simulasi voltmeter
2.3 Prosedur Percobaan:
Line Follower Analog Transistor Garis Hitam
Mengaktifkan program simulasi proteus
Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 1)
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap
6
(a) Gambar 1
Line Follower Analog Transistor Garis Putih
Mengaktifkan program simulasi proteus
Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 2)
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap
(b) Gambar 2
7
Line Follower IC Komparator Garis Hitam
Mengaktifkan program simulasi proteus
Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 3)
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap
(c) Gambar 3
8
Line Follower IC Komparator Garis Putih
Mengaktifkan program simulasi proteus
Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 4)
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang
Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap
(d) Gambar 3
9
3 Hasil dan Pembahasan
3.1 Data Hasil Pengamatan
1. Line Follower Analog Transistor Sensor Garis
Tabel1. Tegangan pada LDR Sensor Garis Hitam
LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)
LDR 1 0,77 0,12
LDR 2 0,77 0,12
Tabel2. Tegangan pada LDR Sensor Garis Putih
LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)
LDR 1 4,90 3,64
LDR 2 4,90 3,64
2. Line Follower IC Komparator Sensor Garis
Tabel3. Tegangan pada LDR Sensor Garis Hitam
LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)
LDR 1 4,90 0,12
LDR 2 4,90 0,12
Tabel4. Tegangan pada LDR Sensor Garis Putih
LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)
LDR 1 4,90 0,12
LDR 2 4,90 0,12
3.1.1 Pembahasan
Pada percobaan kali ini kami mencoba untuk mendesain sebuah robot line
follower dari simulasi proteus. Pada dasarnya robot line follower menggu-
nakan prinsip kerja dari sensor cahaya .Maka Sensor cahaya tersebut berasal
dari LDR .Kita ketahui bahwa LDR mempunyai karakteristik sebagai beri-
kut apabila terkena cahaya maka resistansinya kecil dan sebaliknya apabila
10
tidak terkena cahaya maka resistansinya besar. Jadi pada saat LDR tertu-
tup dan tidak terkena cahaya maka resistansinya membesar sehingga arus
yang melewati LDR akan terhambat dan mengalir menuju basis npn. Di-
mana karakteristik npn adalah akan menghantar apabila basis lebih positif
daripada emitter dengan mengalirnya arus menuju basis maka npn dalam
kondisi menghantar (kolektor dan emitter ON). Untuk pnp sebaliknya emit-
ter harus lebih positif dari basis, karena kolektor emitter pnp terhubung
dengan sumber tegangan melalui lilitan relay seperti yang telah dijelaskan
bahwa kolektor dan emitter npn ON (saklar tertutup) maka dengan begi-
tu juga kaki basis pnp terhubung langsung dengan kolektor npn sehingga
pnp dalam keadaan menghantar (untuk jenis pnp : diode basis-emiter pnp
dalam kondisi reverse) dengan menghantarnya pnp maka sumber tegangan
yang melalui relay mengalir sehingga menginduksi lilitan relay dan menim-
bulkan medan magnet yang dapat menarik saklar pada relay. Saklar yang
terhubung dengan tegangan dapat mengalir melaui R dan LED dengan be-
gitu LED pun menyala . Saat LED menyala maka akan ada arus yang
terhubung sehingga komponen yang lain pun ikut bergerak . Namun hal ini
dapat dibedakan berdasarkan jenis rangkaiannya , apakah sistem mengenal
sensor cahaya yang digunakan adalah gelap ataupun terang . Oleh karena
itu pada percobaan kali ini kami menggunakan prinsip yang sama namun
diterapkan pada sensor yang berbeda , yakni ;
Prinsip Kerja Line Follower Analog Transistor
Sensor yang digunakan terdiri dari LDR. Sensor ini nilai resistansinya akan
berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Un-
tuk sensor cahayanya digunakan LED-red, komponen ini mempunyai cahaya
yang cukup terang, sehingga cukup untuk mensuplai cahaya ke LDR .Jika
LDR tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar atau dapat
kita asumsikan tak hingga. Sehingga arus yang mengalir pada NPN sangat
kecil atau dapat diasumsikan dengan logika .Maka saat tidak terkena ca-
hay Robot Line Follower diasumsikan LDR mendeteksi garis hitam. Maka
resistansi LDR menjadi besar, sehingga dengan posisi LDR dekat ground
maka arus tidak akan mengalir melalui LDR tetapi memilih untuk langsung
menuju basis transistor 2N3904 yang akan mengaktifkan transistor 2N3904
serta menyalakan led indicator dan perubahan logika kaki kolektor transis-
tor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor
11
2N2907 serta menggerakkan motor DC.
Jika LDR terkena cahaya, maka LDR akan bersifat sebagai sumber tegang-
an dan nilai resistansinya akan menjadi kecil, sehingga akan ada arus yang
mengalir ke NPN dan berlogika 1.Prinsip kerja untuk desain line follower
dengan posisi sensor di atas permukaan putih, pada saat LDR mendetek-
si permukaan putih maka resistansi hambatan LDR menjadi kecil sehingga
ada arus yang mengalir melalui LDR yang akhirnya akan ada arus menuju
basis yang mengaktifkan transistor 2N3904 serta menyalakan led indicator
dan perubahan logika kaki kolektor transistor 2N3904 akan juga berfungsi
sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta menggerakkan
motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka motor
DC akan mati.
Prinsip Kerja Line Follower IC Komparator
Komparator pada rangaian ini menggunakan IC LM 339 yang didalamnya
berisi rangkaian Op Amp digunakan untuk membandingkan input dari sen-
sor. Dimana input akan dibandingkan dari Op Amp IC LM 339 yang output
berpulsa high. Sehingga tidak perlu adanya pull up pada outputnya. IC ini
dapat bekerja pad range 3 volt sampai 30 volt dan dapat bekerja dengan
normal mulai tegangan 6 volt. Dalam rangkaian ini juga terdapat LED, yang
berfungsi sebagai indikator. Untuk mengatur tagangan pada pembanding,
disambungkan Variable Resistor (VR) diantara kedua OP Amp IC LM 339.
1. Jika tidak ada arus yang mengalir dari rangkaian sensor ke rangkaian ini
maka tegangan masukan untuk rangkaian ini adalah 0 Volt, akibatnya pada
IC 1 tegangan di terminal (+) ¿ (-), maka LED-A on, sedangkan pada IC 2
sebaliknya LED-B off.
2. Jika ada arus yang mengalir dari rangkaian sensor ke rangkaian ini maka
tegangan masukan untuk rangkaian ini mendekati Vcc, akibatnya pada IC
2 tegangan di terminal (+) ¡ (-), maka LED-B on, sedangkan pada IC 1
sebaliknya maka LED-A off.
Kondisi antara titik A dan b akan selalu keterbalikan.
Pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi LDR menjadi be-
sar dan tidak ada arus yang akan melalui LDR sehingga arus listrik ak-
an langsung menuju IC komparator, karena arus masuk melalui kaki non-
inverting maka IC komparator akan membaca input sebagai nilai maksimum
dan memberikan output juga maksimum, agar lebih stabil maka output IC
12
di hubungkan dengan Ground melalui resistor pull down, arus output IC
akhirnya akan menggerakan kaki basis transistor 2N222 yang akan menghi-
dupkan motor DC, sebaliknya saat LDR mendeteksi permukaan putih motor
DC akan mati.
Driver adalah rangkaian yang tersusun dari transistor yang digunakan untuk
menggerakkan motor DC. Dimana komponen utamanya adalah transistor
yang dipasang sesuai karakteristiknya.Pada saat input dari R mendapat in-
put, maka ada arus yang mengalir pada rangkaian, akibatnya transistor akan
menyala karena basis terbias, sehingga motor berputar. Sehingga saat input
dari R yang lain berlogika 1 maka input B akan berlogika 0, jadi transistor
akan mati Pada saat input dari R lain mendapat input, maka ada arus yang
mengalir pada rangkaian, akibatnya transistor akan menyala karena basis
terbias, sehingga motor Berputar tapi dengan arah yang berlawanan.
Pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka resistansi LDR menjadi
kecil dan ada arus yang akan melalui LDR sehingga arus listrik yang menuju
IC komparator menjadi minimum, karena arus masuk melalui kaki inverting
maka IC komparator akan membaca input sebagai nilai minimum dan mem-
berikan output maksimum, agar lebih stabilmaka output IC di hubungkan
dengan Vcc melalui resistor pull up, arus output IC akhirnya akan meng-
gerakan kaki basis transistor 2N222 yang akan menghidupkan motor DC,
sebaliknya saat LDR mendeteksi garis hitam motor DC akanmati
3.1.2 Analisi Data
Adapun yang mempengaruhi praktikum kali ini yakni , kami tidak mela-
kukan percobaan secara eksperimen langsung , sehingga kami belum dapat
membandingkan hasil tegangan input maupun output dari masing-masing
tegangan. Pada praktikum kali ini kami hanya membandingkan dan menga-
nalisis hasil simulasi dan teori yang kami dapat , oleh karena itu kekuarang-
an yang kami miliki adalah kekurangan saat pembahasan karena kami tidak
menggali lebih dalam apa yang kami lakukan dalam praktikum kali ini .Pa-
da percobaan kali ini kami tidak berkesepatan untuk mengetahui cara kerja
robot line follower dalam aplikasinya secara langsung . Robot line follower
13
yang dibuat hanya simulasi maka , kami belum mengetahui perbedaan dan
penjelasan yang sesungguhnya ketika Robot benar mengenai garis hitam
maupun garis putih .Selain itu saat robot berbelok dan mengenai sebuah
garis kami belum melihat dan mengetahui secara pasti . Dari pembahas-
an makan kami hanya dapat menjelaskan sesuai teori aja sedangkan secara
aplikasi kami belum dapat menjelaskannya secara langsung .
4 Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan,dapat disimpulkan bahwa pada sensor
LDR dengan menggunakan IC komparatormaupun transistor berada diatas
garis hitam ketika sensor berada pada posisi gelap maka LED akan menyala
dan motor akan bergerak.Sedangkan pada sensor LDR denganmenggunakan
IC komparator maupun transistor berada diatas garis putih ketika sensor
berada pada posisi terang maka LED akan menyala dan motor akan ber-
gerak . Dapat dikatakan bahwa masing-masing komponen sangat berperan
penting dalam hal menggerakan motor DC. LDR berfungsi sebagai sensor
. Transistor dan IC Komparator merupakan Saklar dan penguat , dimana
masing - masing komponen akan bergerak sesuai input yang diberikan dari
LDR . Output dari transistor dan IC Komparator akan diteruskan kepa-
da motor DC sehingga Robot Line Follower akan bergerak sesuai dengan
komponen dan rangkaian yang diinginkan.
14
Pustaka
[1] Ahmad,Jayadi.2007. ”‘ Elektronika Dasar”..E-book
[2] Robertson , Christopher. Fundamental Electrical and Electronic Prin-
ciples Third Edition..E-Book
[3] Mike James ,Stan Amos . ”‘ Principles of Transistor Cirquit , Ninth
Edition” .E-book
[4] Tim Pengajar SMP Kelas 1.1996.”Keterampilan Elektonika Da-
sar”.Bandung
[5] William H, dkk .2005.”RANGKAIAN LISTRIK Edisi Keenam Jilid 1.
Erlangga ”.Jakarta
[6] http://fisikasirintocoy.blogspot.com/2013/01/transistor-npn-pnp.html
[7] http://elcorobotics2012.blogspot.com/2013/06/cara-kerja-line-
follower.html
15
LAMPIRAN
(e) LDR Gelap (f) LDR Terang
(g) LDR 1 Gelap (h) LDR 1 Terang (i) LDR 2 Gelap (j) LDR 2 Terang
Gambar 1: Hasil Simulasi Line Follower Analog Garis Hitam
16
(a) LDR Gelap (b) LDR Terang
(c) LDR 1 Gelap (d) LDR 1 Terang (e) LDR 2 Gelap (f) LDR 2 Terang
Gambar 2: Hasil Simulasi Line Follower Analog Garis Putih
17
(a) LDR Gelap (b) LDR Terang
(c) LDR 1 Gelap (d) LDR 1 Terang (e) LDR 2 Gelap (f) LDR 2 Terang
Gambar 3: Hasil Simulasi Line Follower IC KOmparator Garis Hitam
18