LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

DASAR 1

Konsep ADC , LCD dan Robot Line Tracer ADC

7 Nopember 2013

Triapani Mukti Gilang A (1127030069)

Intan Dwi Nur Ramdini (1127030042)

M.Arlan Sukma Gumilar (1127030049)

Nia Kurniasari (1127030053)

Syifa Siddiq (11270300067)

Asisten : Hadian 1211203016

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2013

1

Abstract

Line tracer robot is a robot that can follow a line that is supported

by the Combination of electronic components that are equipped with

wheels and driven by the motor. Control the speed of rotation depends

on the boundary and the friction between the tire with the floor robot.

Robot designed to navigate and moves automatically to follow a plot

line that was made. To read a line, a robot equipped with optical

sensors that front tip of the robot. Line follower robot has a type

and form as well as having several propulsion systems and controls

as a regulator of a wide range of performance in accordance with the

creativity of its makerKeyword:Line Tracer robot , Control, Navigate

,Sensors

Ringkasan

Robot Line Tracer adalah sebuah robot yang dapat mengikuti ga-

ris yang didukung oleh rangkain komponen elektronika yang dileng-

kapi dengan roda dan digerakan oleh motor. Pengendalian kecepatan

sangat bergantung pada batas putaran dan pergesekan antara ban ro-

bot dengan lantainya. Robot tersebut dirancang untuk bernavigasi

dan bergerak secara otomatis mengikuti sebuah alur garis yang dibu-

at.Untuk membaca garis, robot dilengkapi dengan sensor optik yang

diletakkkan diujung depan dari robot tersebut. Line follower robot ini

memiliki jenis dan bentuk serta memiliki beberapa sistem penggerak

dan pengendali sebagai pengatur kinerja yang beraneka ragam sesu-

ai dengan kreatifitas pembuatnya . Kata Kunci:Robot Line Tracer ,

kontrol , Navigasi , Sensor

2

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Di dalam sistem kontrol digital, sebagai pengendali (controller) dipergu-

nakan komputer, mikroprosesor, mikrokontroler ataupun rangkaian logika

lainnya untuk mengolah dinamika sistem. Dari segi bentuk sinyal yang be-

kerja di dalam sistem, dapat kita bedakan bahwa pada sistem analog, maka

sinyal masukan, sinyal yang diproses oleh pengendali maupun sinyal keluar-

an adalah berupa sinyal analog. Sedangkan pada sistem digital, maka sinyal

masukan umumnya juga berupa sinyal analog, sedangkan sinyal yang dip-

roses oleh pengendali adalah sinyal digital, dan sinyal keluaran umumnya

juga berupa sinyal analog. Dalam percobaan kali ini sinyal analog berupa

resistansi ldr yang akan diubah oleh mikrokontroler dengan konsep ADC

yang akan menjadi sinyal digital berupa tampilan pada LCD . Oleh karena

itu kali ini kami akan mencoba praktium mengenai konsep ADC dan LCD

terhadap Robot Kontrol Digital .

1.2 Tujuan

Adapun tujuan praktikum elektronika dasar kali ini adalah :

1. Dapat mengetahui dan memahami sistem sensor pada robot digital

2. Dapat mengetahui dan memahami prinsip input dan output mikro-

kontroler berbasis sensor cahaya

3. Dapat menampilkan data dan karakter dengan interface LCD

4. Dapat memahami prinsip kerja ADC untuk mengubah data analog

sensor menjadi digital pada robot line follower digital

5. Dapat mendesain, memprogram, dan membuat line follower digital

6. Dapat mengetahui aplikasi dari robot line follower digital

1.3 Dasar Teori

ADC adalah suatu rangkaian yang mengubah data berupa tegangan analog

ke data digital. ADC ini digunakan bila ada inputan tegangan analog. IC

ADC yang ada seperti 0804, 0808, 0832 adalah IC ADC yang sudah ada

3

dari pabrik dan bisa dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhan. dianggap da-

pat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. Hal hal yang

juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksi-

mum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal,

resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu kon-

versinya.

Secara singkat prinsip kerja dari ADC adalah semua bit bit diset kemudi-

an diuji dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan.

Dengan rangkain yang paling tepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8

clock dan keluaran DAC merupakan nilai analog yang ekivalen dengan ni-

lai register SAR. Apabola konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali

mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini

akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. De-

ngan demikian, output digital akan tetap tersimpan sekalipun akan dimulai

siklus konversi yang baru.

LDR (light dependent resistor) yaitu salah satu jenis yang peka terhadap

perubahan cahaya. Dalam keadaan gelap, resistansinya 10m Ohm dan da-

lam keadaan terang 1k Ohm. Resistansi LDR akan berubah bersamaan

dengan keadaan disekitarnya yaitu perubahan intensitas cahaya yang meng-

enainya.

Line follower merupakan sebuah robot yang dapat mengikuti garis. Garis

yang digunakan yaitu garis tebal atau garis hitam. Garis tersebut diletakkan

diatas permukaan putih, namun bisa juga dibalik dengan permukaan hitam

dan garis berwarna putih. Fungsi adanya garis ini seperti lintasan atau in-

dra penglihat seperti pada manusia. LDR akan mendeteksi garis kemudian

akan diteruskan ke prosesor sebagai input dan outputnya berupa gerakan

dari motor. Ketika line followernya menggunakan IC komparator maka arus

yang masuk akan diconvert atau dirubah melalui kaki-kakinya yaitu kaki

invertingdan non-converting.

Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Prinsip

kerja dari fotodioda jika sebuah sambungan-pn dibias maju dan diberikan

cahaya padanya maka pertambahan arus sangat kecil sedangkan jika sam-

bungan pn dibias mundur arus akan bertambah cukup besar. Cahaya yang

dikenakan pada fotodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton

yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambung-

an. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi

4

maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan

sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegang-

an sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan

elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas

cahaya yang dikenakan pada fotodioda.

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 Jum’at

tanggal 01 November 2013 pukul 12.40 - 15.00 WIB.

2.2 Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali

ini antara lain:

1. Komputer

2. Program Proteus:

Simulasi : ATMega 16 , L293D, IC Komparator OPM , Resistor ,

Potensiometer , LDR , LED ,LCD , Motor DC , Power Supply ( Vcc

dan Ground)

3. Program CV AVR

2.3 Prosedur Percobaan

2.3.1 Langkah Kerja Robot Line Tracer

Untuk memulai percobaan pertama-tama software proteus diaktifkan, kemu-

dian desain rangkaian dibuat seperti pada gambar rangkaian pada lampir-

an. Untuk membuat desain, komponen dikumpulkan terlebih dahulu agar

mudah. Dalam pencarian component mode diklik, kemudian diklik huruf

P (pick for libraries). Setelah diklik maka akan muncul pick device dan

dibawahnya terdapat keyword. Di keyword itulah ditulis komponen yang

akan dicari seperti ATmega 8, LED, motor DC, L293D, push-buttom, mi-

nres(resistor), capasitor, crystal. Kemudian rangkaian disusun dan di hu-

bungkan.

6

Diagram Alir Robot Line Tracer

Sofware Proteus diaktifkan

Komponen dipilih untuk dirangkai

Rangkaian didesain sesuai gambar

Pemograman robot line follower dibuat dengan CV AVR

Program dieksport pada desaian proteus

Rangkaian diuji dan dianalisis

2.3.2 Langkah Kerja Kalibrasi

Untuk membuat program robot teleoperated ini pertama, code vision AVR

diaktifkan. Diklik file kemudian new. Dipilih project kemudian Atme-

ga,hingga muncul chip : AT mega, dan disetting clock 12.000000 MHz,

PORT,Timer, Alphanumeric LCD, kemudian save. Program mulai ditulis.

7

Diagram Alir Robot Line Tracer

Sofware Proteus diaktifkan

Komponen dipilih untuk dirangkai

Rangkaian didesain sesuai gambar

Pemograman robot line follower dibuat dengan CV AVR

Program dieksport pada desaian proteus

Rangkaian diuji dan dianalisis

8

3 Hasil dan Pembahasan

3.1 Data Hasil Pengamatan

Tabel1. Kondisi Desain Robot Line Follower

No. Desain Gambar

1. Maju gbr.1

2. Diam gbr.2

3. Belok Kanan gbr.3

4. Belok Kiri gbr.4

Tabel2. Kondisi Kalibrasi

No. Desain Gambar

1. Mati gbr.5

2. Nyala gbr.6

3. Message Mati gbr.7

4. Message Nyala gbr.8

Tabel3. Program CV AVR Kondisi Gerak Robot Line Follower

No. PORT LOGIKA PIN

1. PORTD.0 1

2. PORTD.1 0

3. PORTD.2 1

4. PORTD.3 0

Tabel4. Program CV AVR Kondisi Diam

No. PORT LOGIKA PIN

1. PORTD.0 0

2. PORTD.10 0

3. PORTD.20 0

4. PORTD.30 0

9

Tabel5. Program CV AVR Kondisi Belok Kanan

No. PORT LOGIKA PIN

1. PORTD.0 1

2. PORTD.10 0

3. PORTD.20 0

4. PORTD.30 1

Tabel6. Program CV AVR Kondisi Belok Kiri

No. PORT LOGIKA PIN

1. PORTD.0 0

2. PORTD.10 1

3. PORTD.20 1

4. PORTD.30 0

3.2 Pembahasan

Di dalam sistem kontrol digital, sebagai pengendali (controller) dipergu-

nakan komputer, mikroprosesor, mikrokontroler ataupun rangkaian logika

lainnya untuk mengolah dinamika sistem. Dari segi bentuk sinyal yang be-

kerja di dalam sistem, dapat kita bedakan bahwa pada sistem analog, maka

sinyal masukan, sinyal yang diproses oleh pengendali maupun sinyal keluar-

an adalah berupa sinyal analog. Sedangkan pada sistem digital, maka sinyal

masukan umumnya juga berupa sinyal analog, sedangkan sinyal yang dip-

roses oleh pengendali adalah sinyal digital, dan sinyal keluaran umumnya

juga berupa sinyal analog. Dari perbedaan sinyal yang bekerja pada sis-

tem analog dan sistem digital, maka pada sistem digital perlukan komponen

yang berfungsi untuk melakukan konversi bentuk sinyal, konverter tersebut

dikenal dengan nama ADC (Analog to Digital Converter) dan DAC (Digital

to Analog Converter). Perbedaan di antara sistem analog dan sistem digital

diperlihatkan dalam berikut. Perbedaan Sistem Kendali Analog Dan Digi-

tal Sinyal digital diperoleh melalui ADC yang berfungsi untuk melakukan

proses pencuplikan (sampling) terhadap sinyal analog sehingga menghasilk-

an sinyal diskrit, selanjutnya setiap sinyal diskrit dilakukan kuantisasi dan

seterusnya dikonversi ke sinyal digital. Umumnya suatu kendalian (plant)

bekerja dengan sinyal analog, oleh karena itu sinyal digital sebagai keluar-

10

an dari pengendali harus dikonversi kembali ke sinyal analog melaui DAC.

Dalam operasi matematikanya, maka setiap blok fungsional di atas perlu

dicari model matematisnya. Dalam sistem analog maka transformasi Lapla-

ce yang digunakan, sedangkan dalam sistem digital yang digunakan adalah

transformasi Z. Didalam buku ini hanya transformasi Z saja yang akan di-

berikan. Penyelesaian terhadap persoalan di dalam bidang kendali akan

melibatkan beberapa hal seperti: Pemilihan sensor untuk mengukur sinyal

umpan balik. Pemilihan aktuator untuk menggerakkan kendalian. Mengem-

bangkan model matematis dari kendalian, sensor dan aktuator Merancang

pengendali berdasarkan model pada point 3 dan kriteria sistem. Melakukan

evaluasi rancangan melalui analisis, simulasi dan menguji perangkat keras-

nya. Melakukan proses iterasi terhadap point 1 s/d 5 untuk memperoleh

respons sistem yang diinginkan. Proses di atas dapat digambarkan pada

gambar berikut Ditinjau dari hubungan antar blok perangkat keras, maka

setiap blok fungsional yang dihubungkan ke pengendali digital (dapat beru-

pa Personnal Computer (PC), Microcontroller , Microprocessor) yang lebih

dikenal dengan peripheral dapat dialamati melalui alamat yang diberikan

kepada peripheral tersebut. Sinyal yang diberikan oleh sensor umumnya ma-

sih sangat lemah sehingga sering kali diperlukan sebuah penguat sinyal. Hal

yang sama juga berlaku untuk sinyal penggerak yang akan diberikan kepa-

da kendalian. Sedangkan peralatan yang disambungkan kepada pengendali

digital biasanya diperlukan suatu pengantara atau interface. Perangkat ini

berfungsi untuk menyesuaikan sinyal antara peripheral dengan pemeroses

digital, ataupun penyesuaian dari segi kecepatan kerja yang berbeda antara

peripheral dan pemeroses digital.

Pada percobaan robot line follower digital terdapat 4 gerakan yang diuji ya-

itu gerakan maju, gerakan mundur, gerakan belok kanan, dan gerakan belok

kiri. Untuk mendapatkan gerakan-gerakan tersebut diperlukan pemrogram-

an melalui software CodeVision AVR. Penulisan logika akan berpengaruh

terhadap gerakan yang dihasilkan oleh motor. Seperti pada data dan hasil

pengamatan, PIN B berfungsi sebagai inputan dari LDR atau sensor, yang

dipengaruhi oleh cahaya. Sedangkan PIN D adalah output dari inputan PIN

B tersebut. Output dari PIN D akan menghasilkan gerakan pada motor

DC,berupa gerakan maju, mundur, belok kanan, dan belok kiri.Pada PIN

B, akan bernilai 0 jika LDR dikenai cahaya atau mendeteksi sensor. Dan

PIN B akan bernilai 1 jika LDR tidak dikenai cahaya atau tidak mendeteksi

11

sensor. Ketika LDR mendeteksi cahaya maka resistansinya besar,kemudian

masuk ke IC komparator melalui kaki non-inverting dan diconvert output-

nya menjadi minimum sehingga arus yang mengalir kecil. Sedangkan LDR

tidak medeteksi cahaya atau dalam keadaan gelap maka resistansinya akan

kecil, kemudian masuk ke IC komparator melalui kaki non-inverting dan di-

convert outputnya menjadi maksimum sehingga arus yang mengalir besar.

Keadaan motor ketika bergerakan maju yaitu kedua motor berputar searah

jarum jam. Ketika belok kiri, maka motor satu akan berputar berlawanan

arah arum jam, sedangkan motor 2 akan berputar searah jarum jam. Untuk

gerakan belok kanan, maka motor satu akan berputar searah jarum jam dan

motor 2 akan berputar berlawanan arah jarum jam. Untuk berhenti maka

kedua motor akan mati.

3.3 Analisi Data

Pada Percobaan Kali ini , tidak menemui hambatan yang terlalu signifikan

, namun pada saat mencoba Line Tracer , rangkaian tidak dapat berge-

rak semestinya , namun setelah program CV AVR diulang dan disesuaikan

rangkaian dapat bekerja sesuai yang diharapkan

4 Kesimpulan

Dari praktikum yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

Robot line tracer dapat mengikuti garis sesuai dengan sensor yang ditangkap

baik sensor tersebut menangkap garis hitam atau garis putih . Ketika sensor

mendeteksi garis maka sensor akan mengalirkan arus pada rangkaian dan

arus akan diteruskan pada motor driver sehingga berkondisi low agar dapat

menghasilkan gerakan . Agar motor dapat bergerak maka kondisi logika

pada tiap-tiap pin harus menghasilkan suatu beda potensial , sehingga PIN

harus memiliki kondisi 0-1 atau 1-0 , sedangkan untuk diam kondisi logika

pin 0-0 karena agar tidak memiliki beda potensial . Pada percobaan kali

ini kami mampu untuk mendesaian rangkaian robot line follower digital .

Data yang terdapat pada logika CV AVR dapat ditampilkan pada LCD

dengan cara mengatur program alphanumeric lcd saat penyusunan program

. ADC memiliki prinsip kerja mengubah sinyal analog menjadi digital ,

untuk hal ini sinyal analog berasal dari ldr , dan sinyal digital berupa data

yang ditampilkan pada lcd .

12

Pustaka

[1] Ahmad,Jayadi.2007. ”‘ Elektronika Dasar”..E-book

[2] Andrianto,H.Pemrograman mikrokontroler AVR ATmega 16 menggu-

nakan bahasa C (Code Vision AVR . ,Bandung ,Penerbit Informati-

ka,2008

[3] Arianto D dan Winarno .Bikin Robot Itu Gampang ,Jakarta ,Kawan-

Pustaka,2011

[4] Balch, MarkComplete Digital Design- A Comprehensive Guide to Digi-

tal Electronics and Computer System Architecture ,e-book

[5] Mike James ,Stan Amos . ”‘ Principles of Transistor Cirquit , Ninth

Edition” .E-book

[6] Robertson , Christopher. Fundamental Electrical and Electronic Prin-

ciples Third Edition..E-Book

13

LAMPIRAN

14

(a) gbr.1

(b) gbr.2

(c) gbr.3

(d) gbr.4

Gambar 1: Kondisi Desain Robot Line Follower

15

(a) gbr.5

(b) gbr.6

(c) gbr.7

(d) gbr.8

Gambar 2: Kondisi Kalibrasi

16