Arduino Circuit for Prototype of Line Follower
- Azis Wibowo
- Bayu Prasetyo
- Edo Aulia Billifany
- Slamet Triyono
- Yoga Sulistyawan
- Bayu Prasetyo
- Edo Aulia Billifany
- Slamet Triyono
- Yoga Sulistyawan
Group-5 Electrical Engineering Major of President University
Jababeka - Cikarang
Abstrak
Teknologi
diciptakan dengan tujuan untuk memudahkan segala aktifitas manusia dalam hal
memenuhi kebutuhan dan kehendaknya. Dengan teknologi, sesuatu yang tidak
mungkin kita pikirkan menjadi mungkin untuk diciptakan. Memang teknologi tidak
akan ada habisnya dari yang lama hingga terbaru. Oleh karena itu, setiap
manusia dituntut agar mampu beradaptasi dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi tersebut. Salah satu bentuk penerapan dari iptek adalah adanya robot
yang dapat membantu manusia dalam mengerjakan segala hal. Dan sebagai objek
penelitian kami untuk mengetahui cara kerja dan fungsi teknologi dalam sistem
robot, maka kami mencoba untuk membuat robot line follower. Terdapat 3 (tiga)
bagian penting di dalam robot line follower yakni bagian sensor, komparator dan
driver.
Kata Kunci : Robot Line Follower,
Simulasi Arduino, Sensor Garis, Motor Driver
Pendahuluan
Robot adalah
seperangkat alat mekanik yang bisa melakukan tugas fisik, baik dengan
pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah
didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Robot bersifat otomatis, yakni
dapat melakukan berbagai pekerjaan secara berulang-ulang. Mesin robot
dilengkapi dengan pengontrol yang berisi perintah-perintah yang harus dilakukan
oleh robot.
Salah satu
jenis robot otomatis yang tidak terlalu rumit dalam pembuatannya adalah robot
line folower atau robot line. Robot line follower merupakan salah satu bentuk
robot yang paling banyak digunakan baik untuk kompetisi robot ataupun
penelitian bagi sebagian orang.
Dari
penjelasan tersebut, penulis membuat sebuah rangkaian dari robot line follower
yang nantinya digunakan sebagai simulasi dari robot line follower sebelum
diaplikasikan dalam bentuk riil agar proses pembuatan program dari robot line
follower dan pengaturan programnya bisa lebih tepat untuk meminimalisir
kesalahan dalam program tersebut, sehingga dalam proses pembuatannya nanti bisa
lebih efektif dan efisien.
Dalam
perancangan rangkaian robot line follower ini menggunakan software proteus. Dimana
dalam rangkaian robot line follower ini terdapat 3 bagian utama, yaitu bagian
sensor, komparator dan driver. Untuk bagian sensor dalam software proteus ini
menggunakan Torch Ldr, dan komparatornya menggunakan IC LM 298N sebagai
pembanding tegangan sedangkan untuk drivernya digunakan 2 buah motor DC sebagai
penggerak rodanya. Sedangkan untuk programnya digunakan bahasa pemrograman C
yang akan dibuat dan di compile menggunakan software Arduino.
Berdasarkan
latar belakang yang telah diuraikan diatas didapatkan suatu perumusan masalah
yaitu bagaimana membuat sebuah rancangan sistem robot line follower, memasukan
suatu perintah program hingga mampu dikerjakan oleh sensor dan gerak mekanik
yaitu dengan menggunakan Mikrokontroller Arduino. IC kontrol yang nantinya akan
membuat peralihan fungsi bahasa pemrograman menjadi perintah yang mampu
mengendalikan pergerakan robot mengikuti lintasan secara otomatis sesuai
pemantulan sensor yang bekerja pada lintasan berwarna hitam.
Metodologi
Penelitian
Gambar 2.
Flowchart Metodologi Penelitian
1. Studi Pustaka
Yaitu mencari
informasi dari beberapa buku-buku referensi, serta situs di internet yang dapat
membantu memperoleh pengetahuan dan pokok permasalahan yang berhubungan dengan
materi penulisan ini.
2. Perancangan Materi
Menentukan
komponen elektronika yang akan digunakan dalam pembuatan proyek robot line
follower berbasis mikrokontroller hingga telah ditentukan komponen-komponen
yang digunakan yaitu sebagai berikut :
a) Mikrokontroller
Arduino
b) L298N
Motor Driver Board
c) Dua buah
Motor DC
d) IR Sensor
Module
e) Power
Supply
f) Kabel
Jumper Male-Female, Male-Male dan Female-Female
Simulasi
Software dan Perancangan
Simulasi
merupakan cara duplikasi keadaan riil menggunakan simulator yang dirancang
mewakili keadaan yang sebenarnya. Dalam simulasi perancangan dan pengujian
rangkaian robot line follower berbasis mikrokontroller Arduino ini berupa
sebuah rangkaian virtual komponen elektronika penyusun alat otomatis yang
disusun sesuai dengan rancangan yang di inginkan dalam software khusus.
Dalam
simulasi ini diciptakan rangkaian yang semirip mungkin dengan keadaan riil
dengan fokus pengujian software yang akan diaplikasikan secara riil, Dalam
perancangan simulasi ini digunakan software proteus, dalam rangkaian simulasi
di dalam proteus digunakan device atau komponen elektronika yang semirip
mungkin dengan keadaan sebenarnya. Sedangkan programnya menggunakan bahasa C
dan dibuat menggunakan software Arduino.
Gambar 3. Simulasi
Mikrokontroler Arduino dengan Proteus
Gambar 4. Rangkaian Arduino dengan Komponen lain
Gambar 5.
Compile Program Arduino Line Follower
Proteus
adalah sebuah software untuk mendesain rangkaian kelistrikan Untuk melakukan
simulasi arduino dengan Proteus Anda membutuhkan tambahan file yang harus di
download. File tersebut merupakan library Arduino untuk Proteus. Karena secara
default Proteus tidak menyediakan simulator arduino, jadi Anda harus
menambahkan sendiri. File library simulator arduino tersebut. Setelah rangkaian
selesai digambar dalam Proteus dan program untuk arduino juga telah disiapkan
kita hanya perlu mengkompilasi program di software Arduino ke dalam rangkaian
yang ada di dalam Proteus sebagai simulasi untuk memastikan jika program
arduino dan rangkaian berjalan sesuai keinginan untuk kemudian dimasukan ke
dalam komponen Arduino dengan cara mengompile file program ke dalama Arduino
yang telah disambungkan ke PC.
Untuk lebih
mengetahui tentang software Proteus, berikut beberapa fitur-fitur yang ada di
dalamnya :
1) Memiliki
kemampuan untuk mensimulasikan hasil rancangan baik digital maupun analog
maupun gabungan keduanya mendukung simulasi yang menarik dan simulasi secara
grafis,
2) Mendukung
simulasi berbagai jenis microcontroller seperti yang kami gunakana yaitu
Arduino,
3) Mendukung
instrument-instrument virtual seperti voltmeter, ampermeter, oscciloscope,
logic analyser, dll,
4) Memiliki
kemampuan menampilkan berbagi jenis analisis secara grafis seperti transient,
frekuensi, noise, distorsi, AC dan DC, dll.
5) Mendukung
berbagai jenis komponenkomponen analog,
6) Mendukung
open architecture sehingga kita bisa memasukkan program seperti program C dan
C++ untuk keperluan simulasi yang bisa diinput langsung ke dalam
mikrokontroller
7) Mendukung
pembuatan PCB yang diupdate secara langsung dari program ISIS ke program
pembuat PCB-ARES. ISIS dipergunakan untuk keperluan pendidikan dan perancangan.
Beberapa fitur
Robot Line
Follower
Gambar 6.
Robot Line Follower
Robot line
follower (Robot Pengikut Garis) sebuah robot yang dapat berjalan mengikuti
sebuah lintasan, ada yang menyebutnya dengan line tracker, line tracker robot
dan sebagainya. Garis yang dimaksud adalah lintasan dengan warna lain dengan
permukaan yang kontras dengan warna garisnya, kami lebih memilih garis berwarna
hitam diatas permukaan berwarna putih untuk lebih mudah dalam pengaplikasian
cara kerja pada tempat yang diinginkan.
Pengujian
Cara Kerja Sensor & Driver Motor
1. Prinsip Kerja Sensor Garis
Sensor garis
yang sering digunakan pada robot line follower (robot pengikut garis),
digunakan juga sebagai pendeteksi objek dengan permukaan bidang pantul yang
kontra. Didesain menggunakan sensor photodiode. Selain menggunakan photodiode
dapat juga dirancang dengan menggunakan phototranssistor, infra red, dan masih
banyak laennya. Sensor photodiode adalah salah satu jenis sensor peka cahaya
(photodetector). Photodiode akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi linear
terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap
power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density
disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor
ketika photodiode tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur.
Hubungan
antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya yang diterimanya
ketika dipanjar mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier. Hubungan
antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya ditunjukkan dengan menggunakan garis lintas hitam sebagai pemantul cahaya seperti gambar berikut :
Gambar 7.
Hubungan keluaran photodiode dengan intensitas cahaya
Pada
rancangan sensor photodiode di atas, nilai resistansinya akan berkurang
bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Untuk pemberi
pantulan cahayanya digunakan LED superbright, komponen ini mempunyai cahaya
yang sangat terang, sehingga cukup untuk mensuplai pantulan cahaya ke
photodiode. Berikut adalah kerja dari sensor photodiode, saat
photodiode tidak terkena cahaya maka nilai resistansinya akan besar atau dapat
diasumsikan tak hingga, sehingga tidak ada arus bocor yang mengalir menuju
komparator. Saat
photodiode terkena cahaya, maka photodiode akan bersifat sebagai sumber
tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil, sehingga akan ada arus
bocor yang mengalir ke komparator.
2. Prinsip Kerja Driver Motor
Gambar 8.
Rangkaian Driver Motor
L298 adalah
driver motor berbasis H-Bridge, mampu menangani beban hingga 4A pada tegangan
6V – 46V. Dalam chip terdapat dua rangkaian H-Bridge. Selain itu driver ini
mampu mengendalikan 2 motor sekaligus
dengan arus beban 2 A. berikut gambar rangkaian driver motor L298.
Rangkaian
driver motor untuk output motor DC digunakan dioda, hal ini ditujukan agar driver motor dapat
menahan arus balik yang datang dari motor DC. Input driver motor berasal dari
mikrokontroler utama, untuk MOT 1A dan MOT 1B untuk menggerakan motor 1, ENABLE
1 untuk mengatur kecepatan motor 1 menggunakan PWM, selanjutnya untuk MOT 2A
dan MOT 2B untuk menggerakan motor 2, ENABLE 2 untuk mengatur kecepatan motor 2
menggunakan PWM.
Gambar 9.
Tabel Kebenaran untuk Dua Motor
Secara konsep
rangkaian ini terdiri dari 4 saklar yang tersusun sedemikian rupa sehingga
memungkinkan motor dapat teraliri arus dengan arah yang berkebalikan. Yaitu
searah jarumjam dan berlawanan arah jarumjam. Pada rangkaian driver motor ini,
saklar-saklar tersebut digantikan oleh transistor atau MOSFET yang dikerjakan
pada daerah saturasi dan cut-off (Switch). Berikut cara kerja dari H-Bridge
motor.
Cara H-Bridge
bekerja adalah ketika S1 dan S4 tertutup (diagonal) dan lainnya terbuka maka
arus akan mengalir dari batery ke kutub positif motor kemudian keluar ke kutub
negatif motor,maka motor akan berputar kearah kanan. Ketika S2 dan
S3 tertutup (diagonal) dan lainnya terbuka,maka arus akan mengalir
sebaliknya,motor juga akan berputar kearah sebaliknya. Jika semua
saklar tertutup, maka motor akan berhenti, dan jika ini diteruskan maka akan
menyebabkan rangkaian menjadi”short circuit“.
Dari
Rangakian diatas saya hanya mengunakan 1 pin direction untuk memutar motor
yaitu jika diberi logika low (0) maka arahnya CCW dan sebaliknya jika logika
high (1) maka arahnya CW. Untuk mosfet yang saya gunakan adalah tipe p–channel
dan tipe n–channel yaitu IRF 9540 dan IRF 540. Mosfet yang digunakan memiliki
ratting tegangan dan arus 100 V dan 23 A untuk IRF9540 (p-channel) serta 100 V dan 33 A untuk IRF540
(n-channel).
Kesimpulan
Rangkaian
robot line follower berbasis mikrokontroler Arduino ini terdiri dari beberapa
blok diagram. Blok-blok diagram tersebut terdiri dari blok Arduino, blok
sensor, blok driver motor. Blok Arduino yang merupakan komponen utama yang
difubgsikan untuk menyimpan perintah dalam bentuk program. Blok sensor adalah
blok yang berisi rangkaian sensor yang berfungsi untuk mendeteksi adanya cahaya
atau dalam keadaan riil mendeteksi adanya garis hitam sebagai jalurnya untuk
kemudian mengirimkan data ke mikrokontroler untuk di proses apakah robot ini
akan bergerak maju atau berbelok. Blok driver motor ini adalah sebagai blok
output dari rangkaian robot line follower.
Rangkaian
robot line follower berbasis mikrokontroler Arduino dapat dimodifikasi
komponen-komponennya sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan baik itu
mikrokontrolernya maupun IC nya, yang tentunya juga akan merubah beberapa
bagian dari programnya apabila mikrokontrolernya mempunyai basis berbeda karena
harus menyesuaikan dengan keadaan port dari masing-masing mikrokontroler yang
berbeda satu sama lainnya.
Saran
Berikut ini
adalah beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan robot
pengikut garis:
1. Robot
pengikut garis yang kami buat tidak bisa berhenti secara otomatis untuk itu
bisa dimodifikasi dengan menuliskan program stop pada listing program.
2. Robot tidak
mampu mengikuti garis dengan tikungan yang tajam, dikarenakan dari bentuk
mekanisme robot yang kurang sempurna, juga karena kesensitifan sensor masih
kurang, maka sebaiknya dibuat mekanisme yang fleksibel terhadap tikungan yang
tajam, juga dengan menambahkan sensor sehingga akan lebih sensitif.
Daftar Pustaka
Achmad Zakki
Falani, Setyawan Budi. 2015. “Robot Line Follower Berbasis Mikrokontroler
Atmega 16 dengan Menampilkan Status Gerak pada LCD”,
https://www.researchgate.net/publication/324821640_ROBOT_LINE_FOLLOWER_BERBASIS_MIKROKONTROLER_ATMEGA_16_DENGAN_MENAMPILKAN_STATUS_GERAK_PADA_LCD,
diakses pada 11 Desember 2018 pukul 19.58 WIB.
Belajar
Elektronika. “Pengertian Fungsi dan Jenis Robot”,
http://belajarelektronika.net/pengertian-fungsi
dan-jenis-jenis-robot/, diakses pada 15 Desember 2018 pukul 13.44 WIB.
Eko Rudiawan
Zamzuri. 2015. “Simulasi Arduino dengan Proteus”,
http://eko-rudiawan.com/simulasi-arduino-dengan-proteus/,
diakses pada 15 Desember 2018 pukul 14.30 WIB.
Fahmizal.
2014. “Cara Kerja Sensor Garis” ,
https://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/cara-kerja-sensor-garis/,
diakses pada 15 Desember 2018 pukul 15.16 WIB.
Lawliet.
2017. “Cara Kerja Driver Motor”,
http://blitarjay.blogspot.com/2017/03/cara-kerja-driver-motor-l298.html,
diakses pada 18 Desember 2018 pukul 01.16 WIB.
Makalah LFR.
2013. “Makalah Robot Line Follower”,
http://makalahlfr.blogspot.com/2013/12/makalah-robot-line-folower-robot.html,
diakses pada 18 Desember 2018 pukul 06.30 WIB.
Comments
Post a Comment