Modul Robot Cleaner

7/31/2019 Modul Robot Cleaner

1/13

MODUL ROBOT Cleaner

ITSEXPOEco Robot Solusi Hidup Modern Yang

Hijau

By: rizkipain/4961_ Robotika ITS 1


2/13

Komponen Elektronika

1. Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah

arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan

umumnya terbuat dari bahan karbon . Dari hukum Ohms diketahui, resistansi berbanding

terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor

disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol (Ohmega).

Tipe resistor yang umum adalah berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga di kiri dan

kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan

pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna

tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries

Association) seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut.

Gambar 1. Tabelkode warna Resistor dan

bentuk resistor

Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya.

Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 gelang (tidak termasuk

gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4

gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turutmenunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.

2.Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit

pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi

lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya

(BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari

sirkuit sumber listriknya.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di

satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistoradalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Beberapa transistor juga

dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan

By: rizkipain/4961_ Robotika ITS

Warna Nilaifaktor

pengaliToleransi

Hitam 0 1

Coklat 1 10 1%

Merah 2 100 2%

Jingga 3 1.000

Kuning 4 10.000

Hijau 5 100.000

Biru 6 106

Violet 7 107

Abu-abu 8 108

Putih 9 109

Emas - 0.1 5%

Perak - 0.01 10%

Tanpawarna

- - 20%

2
http://id.wikipedia.org/wiki/Alat_semikonduktorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Alat_semikonduktor


3/13

komponen-komponen lainnya.Pada umumnya terdapat dua jenis transistor yaitu transistor

BJT(Bipolar Junction Transistor) dan FET (Field Effect Transistor).

Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan

dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT,

arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan

ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran

arus utama tersebut.Untuk transistor BJT dapat dianalogikan sebagai 2 buah dioda seperti tampak pada

gambar dibawah ini:

Gambar 2. Penampang Transistor dan lambangnya

Jenis transistor tersebut yaitu transistor tipe NPN (Negatif - Positif - Negatif) dan

PNP(Positif Negatif - Positif). Dan perbedaan ini secara garis besar terletak pada arah arus

yang melewati tiap terminal dari komponen ini. Pada tipe NPN arah arus ditunjukkan pada

gambar a dan tipe PNP pada gambar b.

Cara kerja transistor BJT :

Untuk NPN : apabila Potensial Basis > Potensial Emitor maka arus mengalir dari

Colector ke Emitor(sesuai panah). Untuk PNP : apabila Potensial Basis < Potensial Emitor maka arus mengalir dari Emitor

ke Colector(sesuai panah).

Tiap transistor memliki penguatan intern (hFE) sendiri, penguatan ini sesuai dengan

rumus dasar transistor:

dan

namun karena nilai IB sangat kecil dibanding IC maka dapat dianggap

Keterangan : IE = Arus yang melalui EmitorIC = Arus yang melalui CollectorIB = Arus yang melalui Basis

Pada pelatihan ini digunakan transistor tipe BJT dengan model TO 92 (9012 dan9013)

Gambar 4. Bentuk Transistor model TO 92


IC = hFE .IB IE = IB + IC

IE = IC
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Depletion_zone&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Depletion_zone&action=edit&redlink=1


4/13

Dan secara umum transistor memiliki tegangan saturasi antara basis dan emitorsebesar 0,7 Volt untuk transistor tipe Silikon dan 0,2 untuk transistor tipe Germanium. Nilaitegangan yang melebihi batas saturasi tersebut menyebabkan transistor rusak (terbakar).

3. Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalammerancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan

energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh

sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik.

Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya.

Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila

kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya.

Gambar 5 . Bentuk-bentuk kapasitor

Nilai dan satuan kapasitor adalah Farad dan biasanya disingkat F.

Nilai satuan ini dianggap terlalu dasar, sehingga satuan Farad ini diperkecil lagi menjadi satuan-

satuan sebagai berikut :

microfarads (F) nanoFarads (nF) picoFarads (pF)

0.000001F = 0.001nF 1pF

0.00001F = 0.01nF 10pF

0.0001F = 0.1nF 100pF

0.001F = 1nF 1000pF

0.01F = 10nF 10,000pF

0.1F = 100nF 100,000pF

1F = 1000nF 1,000,000pF

10F = 10,000nF 10,000,000pF

100F = 100,000nF 100,000,000pF

1 F = 1 Farad = 1.000.000 Mikro Farad = 106 uF

1 uF = 1000 nF = 100 KpF

1 uF = 1.000.000 pico Farad = 106 pF

Nilai kapasitor selain dituliskan dengan kode warna seperti pada resistor, kebanyakan dituliskan

dengan simbol-simbol angka seperti ini :

0.1 artinya o.1 uF

0.001 artinya 0.001 uF

102 artinya 10 x 102 pF = 100 pF = 1 KpF

203 artinya 20 x 103 pF = 200 PF = 20 KpF

http://en.wikipedia.org/wiki/Faradhttp://en.wikipedia.org/wiki/Farad


5/13

4. Dioda

Dioda atau diode adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai

penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katode.

Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai

sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan

katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian

anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi

tersebut terjadi hanya pada diode ideal-konseptual.

Pada diode faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk diode yang terbuat dari

bahan silikon) pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik.

Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Diode yang

terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V.

Gambar 6 . Bentuk dan lambang dioda (1N4148)

5. LED (Light Emitting Diode)

LED merupakan komponen yang dapat mengahasilkan emisi cahaya. Led juga

merupakan bentuk lain dari dioda sehingga strukturnyapun sama dengan dioda.Pada saat

elektron menerjang sambungan P-N diketahui bahwa bukan hanya energi listrk yang

melewatinya tetapi juga ada energi cahaya dan energi panas. Led digunakan untuk

mengahsilakan cahaya secara efisien.Untuk mendapatkan emisi cahaya dari semikonduktor

doping yang dipakai adalah Galium, Arsenic dan Phosphorus.Jenis doping ini menentukan

warna dari LED yang dihasilkan.

Gambar 7. Bentuk LED dan lambangnya

Pada saat ini warna LED yang ada di pasaran adalah merah, hijau dan kuning.Ada juga

LED yang bisa memancarkan lebih dari satu warna seperti merah, hijau dan kuning secara

bergantian. Struktur dari LED tersusun atas material semikonduktor seperti Galium Arsenida

Phosphida (GaAsP), Galium Fosfida (GaP) dan Galium Aluminium Fosfida (GaAlP).

Karakteristiknya apabila diberi forward bias maka pertemuan antar kutub akan memendarkan

cahaya dan warna cahaya tergantung dari jenis dan kadar material pertemuan. Intensitas cahaya

http://var/www/apps/conversion/current/tmp/scratch10859///w/index.php%3Ftitle=Penyearah&action=edithttp://var/www/apps/conversion/current/tmp/scratch10859///w/index.php%3Ftitle=Tegangan_halang&action=edithttp://var/www/apps/conversion/current/tmp/scratch10859///w/index.php%3Ftitle=Tegangan_halang&action=edithttp://var/www/apps/conversion/current/tmp/scratch10859///w/index.php%3Ftitle=Penyearah&action=edithttp://var/www/apps/conversion/current/tmp/scratch10859///w/index.php%3Ftitle=Tegangan_halang&action=edithttp://var/www/apps/conversion/current/tmp/scratch10859///w/index.php%3Ftitle=Tegangan_halang&action=edit


6/13

yang dihasilkan berbanding lurus dengan arus maju yang mengalirinya. Dalam keadaan

menghantar tegangan maju pada LED merah adalah 1.6 sampai 2.2 Volt, LED kuning 2.4 Volt,

LED hijau 2.7 Volt. Sedangkan pada saat terbalik tegangan reverse pada LED merah adalah 3

Volt, LED kuning dan hijau maksimal 5 Volt.

Gambar 8. Cara pemasangan LED

Pada pemasangan LED perlu diseri dengan resistor minimal 1kOhm. Hal ini dilakukan

untuk membatasi kuat arus yang akan melewati LED. Pada aplikasi arus bolak-balik sebelum

LED perlu diberi dioda penyearah.

Struktur Sistem Robot

Robo-Cleaner merupakan robot analog yang dikendalikan secara manual melalui sebuah

remot kontrol. Pada aplikasi yang lebih canggih, robo-Cleaner dapat dikendalikan meleui remot

kontrol wireless sehingga dapat dikendalikan jarak jauh. Untuk sistem dari Robo-Cleaner dapat

dijelaskan melalui blok diagram berikut ini :

Gambar 9. Blok diagram sistem Robo-Cleaner

Remote Control

Remote control adalah pengendali dari pergerakan robot baik itu maju, mundur, belok,

dan menendang. Pada bagian ini terdiri dari beberapa tombol yang tiap tombolnya merupakan

perintah dari pergerakan robot. Pada remot lamgsung dihubungkan dengan baterai 9 V sebagai

sumber tegangan sekaligus penghasil arus. Arus dari baterai ini akan masuk ke driver motor (H-Bridge) untuk menggerakkan motor DC sebagai sumber penggerak robot. Pada prinsipnya

remot pada robo-Cleaner hanya berfungsi sebagai switch yang menghubungkan arus dari

baterai ke driver motor DC. Sebagai tombol pada remot kontrolnya kami menggunakan push

button. Berikut ini adalah cara kerja dari push button sebagai switch pada rangkaian robo-

Cleaner:

Gambar 10. Cara Kerja Push Button


Remote Control

(Pengatur

Gerak)Driver

(H-Bridge)

Plant

(Motor DC)


7/13

Pada gambar di atas Vcc adalah sebagai sumber tegangan (baterai) dihubungkan dengan

suatu tahanan (load) dan push button. Arus akan melewati tahanan jika push button ditekan

sehingga rangkaian tersebut menjadi close loop (arus mencapai ground). Pada remot kontrol

robo-Cleaner, tahanan (load) adalah H-Bridge yang nantinya akan dialiri arus listrik sehingga

mampu menggerakakkan motor DC.

Gambar 11. Remote Robo-Cleaner

Remot kontrol pada robo-Cleaner dihubungkan ke driver motor DC melalui kabel. Tiap

push button dapat mengalirkan arus dari baterai menuju driver. Transistor sebagai komponen

utama driver motor memilki keterbatasan yaitu tidak boleh menerima dua arah arus yang

berbeda pada saat yang bersmaan.

Tips : Hindari penekanan dua tombol pada remot kontrol secara bersamaan karena dapat

merusak driver.

Rangkaian skematik dari remot kontrol Robo-Cleaner

Gambar 12. Skematik Rangkaian Remot Kontrol


Tendang

mundur

Kiri Kanan

majumajumaju

Ke driver


8/13

Rangkaian PCB dari remot kontrol Robo-Cleaner

Gambar 13. PCB Layout Remot Robo-Cleaner

II. 2. Driver Motor DC (H-Bridge)

Bagian ini merupakan bagian yang berfungsi untuk menggerakkan Plant (Objek) yaituMotor DC dimana perubahan arah motor DC tersebut bergantung dari nilai tegangan yangdiinputkan pada input dari Driver itu sendiri. Pada modul ini dibuat suatu konsep DriverH-Bridge (dinamakan H-Bridge sebab bentuk driver ini jika dicermati mirip huruf H dan

bekerja seperti Bridge atau Jembatan yang berfungsi melewatkan arus dari tegangan supplypositif ke motor kemudian ke ground) sehingga diharapkan respon dari remot kontrol kepergerakan motor sangat cepat. Untuk itu digunakan transistor tipe 901x yang mampumemadukan antara kecepatan dan transfer arus yang besar. Selain itu transistor jenis inijuga low cost.

Dalam driver transistor berfungsi sebagai saklar yang mengalirkan arus ke motor.Arus yang mampu melewati Collector Emitor transistor tipe 901x adalah maksimumsebesar 800 mA dan memiliki hFE sebesar 300, maka nilai arus basis maksimum yangdapat disuplaikan ke basis setelah dikalkulasi adalah sebesar 2,6 mA.

Untuk lebih jelasnya mengenai prinsip kerja dari driver ini, lihat gambar disamping.

Motor akan bergerak ke suatu arah tertentu (misalnyaarah Kanan) jika saklar A dan D ON, serta saklar B dan COFF, sebaliknya jika saklar A dan D OFF serta saklar B danC ON maka motor akan bergerak ke arah sebaliknya(misalnya Kiri). Pada driver ,kondisi realnya arah arusditunjukan pada gambar berikut :

Gambar 14.Transistor sebagai saklar



9/13

V IN1 V IN2

Gambar 15a. Arah Arus saat kondisi VIN1 HIGH dan VIN2 LOW

V IN1 V IN2

Gambar 15b. Arah Arus saat kondisi VIN2 HIGH dan VIN1 LOW

Tips : Untuk memahami gambar 15a dan 15b, perhatikan arah panah dari komponentransistor (terminal Emitor nya) untuk mengetahui hubungan arah panah yang menunjukkanperjalanan arus dan arah arus yang melewati transistor.



10/13

Rangkaian Utama

Bagian ini merupakan bagian pokok dari robot. Pada bagian ini terdapat driver H-Bridge

yang membuat robot dapat bergerak. Semua komponen elektronik dirangkai pada satu board

circuit (PCB).Tips : Hati-hati saat menyolder komponen pada PCB, amati agar tidak ada track yang saling

tersambung terkena timah solder. Kalau masih belum bisa menyolder tanyakan pada trainer

atau asisten terdekat.

Rangkaian skematik dari electronics kit Robo-Cleaner adalah sebagai berikut :

Gambar PCB dari Robo-Cleaner



11/13


12/13

Roda

Untuk dapat berpindah tempat robot membutuhkan piranti tambahan yang

biasanya berupa roda atau kaki, kali ini kita menggunakan roda. Roda yang digunakan

berbahan plastik dengan bagian luar dilapisi karet, hal ini diperlukan agar tidak terjadi

slip sat roda berputar.

Tips : Pada pemasangan roda ,usahakan posisi ban benar-benar lurus anatara

satu dengan yang lain sehingga arah laju pergerakan robot juga lurus.

Roda Bebas

Pergerakan mobile robot yang dinamis akan membutuhkan suatu piranti yang

memungkinkan robot bergerak dengan leluasa. Piranti tersebut berupa roda bebas yang

dapat bergerak ke segala arah dan tidak mengganggu pergerakan roda robot.

Pemasangan roda bebas bisa berada di depan atau di belakang tergantung dari desain

tiap peserta.

Bumper

Pada Robo-Cleaner sangat diperlukan tambahan bodi agar dapat menggiring

sampah atau membuat sampah selalu dalam penguasaan dan jangkauan untuk dapat

ditendang. Bumper pada robo-Cleaner dipakai untuk meletakkan sampah agar dapat

dibawa atau digiring ke tempat sampah. Bahan bumper bisa terbuat dari apa saja

misalnya plastik, acrylic, atau logam Aluminium. Pada pelatihan kali ini digunakan

bahan dari acrylic karena mudah dibentuk dan ringan.

Tips : Pembuatan bumper depan jangan terlalu panjang karena dapat

mempengaruhi mobilitas dari robot dan menambah beban motor sehingga boros

terhadap baterai.



13/13

List Komponen:

Remote Control:

1. Pin header2. 5 buah push button

3. 2 buah Dioda 4148

Minimum System:

1. Pin header

2. 10 buah dioda 4148

3. 8 buah Transistor 9013

4. 4 buah Transistor 9012

5. 4 buah Resistor 1,2K ohm

6. 8 buah Resistor 470 ohm7. 4 Buah Kapasitor 1u Farad

8. 4 buah led


Modul Robot Cleaner

Documents

Transcript of Modul Robot Cleaner