LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA DASAR 1

Robot Line Follower Analog Saklar

Transistor

Husni Taufiq Muslim(1127030036)

Asisten: Delia Noor Wahidah

September 27, 2013

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2013

1

Abstract

Some of the tools used as Line Follower Robot design manufacture.

LDR light sensor is a light sensitive resistor. LDR sensor detects when

the black color, the resistance of the LDR. While current LDR sensor

detects the color white, the LDR resistance small. NPN and PNP

transistors function as switches that turn on the current to the motor.

LED is an indicator that detects the presence or absence of current

flowing from the negative to the positive pole, so that the LEDs can be

turned on or off. DC motors can detect the current flowing from the

negative to the positive pole, so that the DC motor can move or die.

In this lab praktikan line follower robot designed by LDR sensor on

the black and white stripes, and a line follower robot with comparator

IC sensor in the black and white stripes.

Keywords: Robot, Line Follower, LDR, NPN and PNP Transistors

, LEDs, and DC Motors.

Ringkasan

Beberapa diantara alat yang digunakan sebagai desain pembuatan

Robot Line Follower. Sensor cahaya LDR adalah resistor yang peka

terhadap cahaya. Saat sensor LDR mendeteksi warna hitam, maka

resistansi LDR besar. Sedangkan saat sensor LDR mendeteksi warna

putih, maka resistansi LDR kecil. Transistor NPN dan PNP berfungsi

sebagai saklar yaitu arus untuk menghidupkan motor. LED adalah in-

dikator yang mendeteksi ada atau tidak adanya arus yang mengalir

dari kutub positif ke negatif, sehingga LED bisa menyala atau mati.

Motor DC bisa mendeteksi arus yang mengalir dari kutub positif ke

negatif, sehingga motor DC bisa bergerak atau mati. Dalam prak-

tikum ini praktikan mendesain robot line follower dengan sensor LDR

di atas garis hitam dan putih, dan robot line follower dengan sensor

IC Komparator di atas garis hitam dan putih.

Kata kunci: Robot, Line Follower, LDR, Transistor NPN dan

PNP, LED, dan Motor DC.

1

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Kini kemajuan teknologi semakin berkembang sangat pesat dalam berbagai

bidang pada kehidupan manusia, khususnya pada bidang elektronika. Hal

ini ditandai dengan adanya berbagai peralatan yang diciptakan dan dapat

dioperasikan serta digunakan secara otomatis (tidak perlu manual seperti

pada masa sebelumnya). Disebabkan oleh kemajuan teknologi inilah maka

berkembang suatu ilmu yang merupakan suatu pecahan dari ilmu elektronika

yaitu bidang ilmu robotika. Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat

melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manu-

sia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dahulu

(kecerdasan buatan).

Diantara banyaknya robot yang telah dibuat oleh banyak orang, ada yang

dikenal dengan robot line follower, yaitu sebuah susunan benda serta rangka-

ian komponen elektronik yang dilengkapi dengan roda dan digerakkan oleh

motor, dimana robot tersebut dirancang untuk bernavigasi dan bergerak

secara otomatis mengikuti sebuah alur garis yang dibuat. Robot Line Fol-

lower ini memiliki jenis dan bentuk serta memiliki beberapa sistem penggerak

dan pengendali sebagai pengatur kinerja yang beraneka ragam sesuai dengan

kreativitas pembuatnya. Sebuah robot yang dapat bergerak mengikuti se-

buah garis ini, lazim pula disebut robot tracker disebabkan lajunya mengikuti

garis yang disusun seperti track (jalur/jalan). Robot tersebut dapat mengikuti

garis hitam disebabkan sebuah sensor yakni sensor cahaya LDR dan IC kom-

parator.

Seperti layaknya manusia, manusia dapat berjalan mengikuti jalan yang

ada tanpa menabrak dan sebagainya dikarenakan manusia memiliki mata

sebagai penginderanya. Begitu juga robot line follower ini, dia memiliki

sensor garis yang berfungsi seperti mata jika pada manusia. Sensor garis ini

mendeteksi adanya garis atau tidak pada permukaan lintasan robot tersebut,

dan informasi yang diterima sensor garis kemudian diteruskan ke prosesor

untuk diolah sedemikian rupa dan akhirnya hasil informasi hasil olahannya

2

akan diteruskan ke penggerak atau motor agar motor dapat menyesuaikan

gerak tubuh robot sesuai garis yang dideteksinya. Pada perancangan proyek

Robot Line Follower kali ini akan dibahas dan dianalisis lebih dalam terhadap

sistem pengendalinya yaitu dengan sensor cahaya LDR dan IC komparator.1

Untuk keberhasilan perancangan ini diperlukan untuk memperdalam penge-

tahuan tentang Teknik Dasar mengenai robotika. Perlunya menciptakan

proses belajar yang bersifat komunikatif dengan langsung melakukan prak-

tik kerja di lapangan. Perlunya menciptakan suasana belajar mengajar yang

menyenangkan. Perlunya dapat menumbuhkan semangat dalam bekerja sama

dan kebersamaan antar individu. Perlunya menambah kreativitas individu.

Itulah yang menjadi latar belakang perancangan (simulasi) Robot Line

Follower Analog Saklar Transistor.

1.2 Tujuan

1. Mengetahui prinsip kerja sensor cahaya LDR.

2. Mengetahui prinsip kerja transistor NPN dan PNP sebagai saklar dan

penguat.

3. Mengetahui prinsip kerja LED.

4. Mengetahui prinsip kerja motor DC.

5. Mampu mendesain Robot line follower analog sederhana.

1http://www.bolabot.com/robot-line-follower-digital-dengan-ic.html, diakses tanggal27 September 2013

3

1.3 Dasar Teori

Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik

menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan pro-

gram yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Istilah

robot berawal bahasa Cheko robota yang berarti pekerja atau kuli yang tidak

mengenal lelah atau bosan. Robot biasanya digunakan untuk tugas yang be-

rat, berbahaya, pekerjaan yang berulang dan kotor. Biasanya kebanyakan

robot industri digunakan dalam bidang produksi. Penggunaan robot lain-

nya termasuk untuk pembersihan limbah beracun, penjelajahan bawah air

dan luar angkasa, pertambangan, pekerjaan ”cari dan tolong” (search and

rescue), dan untuk pencarian tambang. Belakangan ini robot mulai mema-

suki pasaran konsumen di bidang hiburan, dan alat pembantu rumah tangga,

seperti penyedot debu, dan pemotong rumput.2

Saat ini hampir tidak ada orang yang tidak mengenal robot, namun

pengertian robot tidaklah dipahami secara sama oleh setiap orang. Seba-

gian membayangkan robot adalah suatu mesin tiruan manusia (humanoid),

meski demikian humanoid bukanlah satu-satunya jenis robot.

Sebagian besar orang berpendapat bahwa untuk menciptakan sebuah

robot merupakan suatu hal yang sangat sulit. Hal tersebut tentu saja benar

jika tidak dilakukan proses pembelajaran secara bertahap yang dimulai dari

pengetahuan dasar tentang robot. Kita dapat memulai mempelajarinya dari

yang sangat sederhana, misalnya saja dengan membuat robot line follower.

Robot line follower adalah robot yang dapat bergerak mengikuti garis

secara otomatis tanpa remote yang mengaturnya. Robot pengikut garis

merupakan salah satu bentuk robot bergerak otomatis yang dirancang un-

tuk penelitian, industri maupun kompetisi robot. Agar sebuah robot dapat

mengikuti garis tebal berwarna hitam tentu diperlukan sebuah sensor, yaitu

sensor cahaya. Sensor ini dapat mendeteksi adanya garis atau tidak pada

permukaan lintasan robot tersebut dan informasi yang diterima sensor ke-

mudian diteruskan ke prosesor untuk diolah sedemikian rupa dan akhirnya

informasi hasil olahannya akan diteruskan ke penggerak atau motor agar mo-

2http:http://id.wikipedia.org/wiki/Robot, diakses tanggal 27 September 2013

4

tor dapat menyesuaikan gerak tubuh robot sesuai garis yang dideteksinya.

Sensor dapat dianalogikan sebagai mata dari sebuah robot. Mata di sini

digunakan untuk membaca garis hitam dan putih dari track robot.

Secara singkatnya Robot Line Follower merupakan suatu bentuk robot

bergerak otonom yang mempunyai misi mengikuti suatu garis pandu yang

telah ditentukan. Robot line follower ini pada bagiannya bawahnya mem-

punyai sensor lantai, sehingga dapat mengetahui keberadaan garis pandu.

Prinsip kerja pendeteksian garis pandu dari robot tersebut adalah bahwa

tiap-tiap warna permukaan memiliki kemampuan memantulkan cahaya yang

berbeda-beda. Warna putih memiliki kemampuan memantulkan cahaya yang

lebih banyak. Sebaliknya, warna-warna gelap memiliki lebih sedikit kemam-

puan memantulkan cahaya. Hal itulah yang digunakan untuk mendeteksi

garis pandu tersebut.

Adapun komponen-komponen pada rangkaian Line Follower terdiri dari:

1. Resistor

Penggunaan resistor dalam rangkaian berfungsi sebagai penghambat

arus listrik, memperkecil arus dan membagi arus listrik dalam suatu

rangkaian. Satuan yang dipakai untuk menentukan besar kecilnya nilai

resistor adalah Ohm atau disingkat dengan Ω.

2. Transistor

Transistor adalah suatu bahan yang dapat merubah bahan yang tidak

dapatmenghantarkan arus listrik menjadi bahan penghantar atau seten-

gah menghantar arus listrik. Sifat ini disebut bahan semikonduktor.

Transistor dibedakan menjadi 2, yaitu NPN dan PNP. Cara kerja un-

tuk transistor NPN, jika ada arus yang mengalir dari basis menuju

emitor maka akan ada arus yang mengalir dari collector menuju emi-

tor. Sedangkan cara kerja untuk transistor PNP jika ada arus yang

mengalir dari emitor menuju basis maka akan ada arus yang mengalir

dari emitor menuju collector.

3. LED (Light Emiting Diode) dan LED Superbright

LED biasa berfungsi sebagai lampu indikator pada saat sensor bek-

5

erja, dan bekerja pada bias forward. LED Superbright berfungsi se-

bagai pengirim cahaya ke garis untuk dibaca sensor. Kerjanya ketika

sumber tegangan masuk pada battery on, maka arus masuk sehinnga

Led superbrigth menyala dengan terang yang kemudian dibiaskan pada

photodioda.

4. Photo Dioda

Photo dioda berfungsi sebagai sensor cahaya. Cara pemasangannya

dengan LED indikator yaitu terbalik. Bekerja pada bias reverse.

5. IC (Integrated Circuit)

Komponen IC memilki bentuk fisik kecil, terbuat dari bahan Silikon

dan berwarna hitam. Komponen IC memiliki banyak kaki dan pada

umumnya jumlah kakinya sangat tergantung dari banyaknya kompo-

nen yang membentuk komponen IC tersebut. Letak kaki-kaki disusun

dalam bentuk dua baris atau Dual In Line (DIL). IC yang digunakan

adalah IC LM 324. IC disini digunakan sebagai komparator. Yaitu

membandingkan antara tegangan input dari sensor dengan tegangan

input dari variable resistor. Pulsa outputnya adalah high sehingga

tidak diperlikan adanya pull-up pada rangkaian output.

6. Motor Penggerak (Dinamo)

Motor adalah komponen yang mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik, dalam kasus perancangan robot, umumnya digunakan motor

DC, karena jenis motor tersebut mudah untuk dikendalikan. Kecepatan

yang dihasilkan oleh motor DC berbanding lurus dengan potensial yang

diberikan. Untuk membalik arah putarnya cukup membalik polaritas

yang diberikan.3

3Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Pelatihan Line Tracer, ITS, 2006.

6

2 Metode Praktikum

2.1 Waktu dan Tempat

Praktikum ini berlangsung pada tanggal 21 September 2013, bertempatkan

di Laboratorium Fisika UIN Sunan Gunung Djati Bandung.

2.2 Alat dan bahan yang digunakan antara lain:

1. Software Proteus

2.3 Prosedur Percobaan:

Dengan menggunakan sotware proteus praktikkan mendesain robot line fol-

lower sederhana sesuai gambar desain. Desain proteus robot line follower

analog dengan sensor LDR di atas garis hitam, Desain proteus robot line

follower analog dengan sensor LDR di atas permukaan hitam, Desain pro-

teus robot line follower analog dengan menggunakan IC komparator sensor

di atas garis hitam, dan Desain proteus robot line follower analog dengan

menggunakan IC komparator sensor di atas permukaan putih disusun dan

kemudian system kerja dari setiap komponen-komponennya dianalisis.4

Berikut gambar-gambar rangkaiannya:

4Sanjaya, M. ”Membuat robot bersama Profesor Bolabot” (2013). Penerbit GavaMedia . Yogyakarta

7

8

2.4 Diagram Alir

Tampilkan software Proteus pada Komputer/Laptop

Desain robot line follower analog dengan sensor LDR di atas garis hitam

Desain robot line follower analog dengan sensor LDR di atas garis putih

Desain robot line follower analog dengan IC komprator sensor di atas garis hitam

Desain robot line follower analog dengan IC komprator sensor di atas garis putih

Analisis perbedaan sistem pengendali (Sensor LDR dan IC Komprator)

—

9

3 Analisis Data dan Pembahasan

3.1 Analisis Data

Sensor LDR diatas Garis Hitam.

Saat sensor LDR berada di atas permukaan 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 transistor 2N3904

akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907

10

serta menggerakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi per-

mukaan putih maka motor DC akan mati.

11

Sensor LDR diatas Garis Putih.

Saat sensor LDR berada di atas permukaan putih maka resistansi ham-

batan 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 transis-

tor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor

2N2907 serta menggerakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mende-

teksi garis hitam maka motor DC akan mati.

12

IC Komprator diatas Garis Hitam.

Saat sensor LDR berada di atas garis hitam maka resistansi LDR men-

jadi besar dan tidak ada arus yang akan melalui LDR sehingga arus listrik

akan langsung menuju IC komparator, karena arus masuk melalui kaki non-

inverting maka IC komparator akan membaca input sebagai nilai maksi-

mum dan memberikan output juga maksimum, agar lebih stabil maka out-

put IC di hubungkan dengan Ground melalui resistor pull down, arus out-

put IC akhirnya akan menggerakan kaki basis transistor 2N222 yang akan

menghidupkan motor DC,

13

IC Komprator diatas Garis Putih.

Saat sensor LDR di atas 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 stabil maka 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 akan mati.5

5Winarmo and Arifianto, D. ”Bikin Robot Itu Gampang. (2011). Kawan Pustaka .Jakarta

14

3.2 Pembahasan

Dalam praktikum ini akan dibahas mengenai bagaimana cara kerja sensor

LDR dan sensor IC komparator pada robot line follower pada permukaan

garis hitam dan putih. Telah diketahui bahwa sensor LDR merupakan sen-

sor yang peka terhadap perubahan intensitas cahaya. Pada saat LDR gelap

atau tidak tersinari cahaya (diatas permukaan hitam) hambatan pada sensor

ini besar sehingga arus mengallir menuju transistor NPN dan transistor ak-

tif, lampu LED menyala, lalu ada arus yang mengalir ke transistor PNP dan

aktif kemudian motor akan menyala. Sebaliknya pada saat LDR tersinari

cahaya (diatas permukaan putih) maka LDR ini memiliki hambatan yang

kecil dan tiak ada arus yang mengalir menuju transistor sehingga motorpun

mati atau tidak menyala.

Untuk IC komparator ini merupakan cip yang tidak diprogram yang didalam-

nya terdapat banyak ribuan transistor. Pada sensor IC komparator ini ketika

pada permukaan gelap (tidak ada cahaya) arus menuju komparator maksi-

mum, arus maksimum oleh IC komparator di inverting menjadi minimum

(0), tidak ada arus yang mennuju basis transistor sehingga transistor NPN

tidak aktif dan motorpun mati atau tidak menyala. Sebaliknya ketika sensor

ini diatas permukaan putih ( ada cahaya) arus menuju komparator minimum

, arus di inverting menjadi maksimum, transistor NPN aktif dan motorpun

menyala.

15

4 Kesimpulan

Dari praktikum ini praktikan dapat mengetahui prinsip kerja dari sensor ca-

haya LDR, transistor NPN dan PNP sebagai saklar dan penguat, LED, mo-

tor DC dan mampu mendesain robot line follower analog sederhana. Dalam

praktikum ini didesain robot line follower dengan sensor cahaya LDR di atas

garis putih dan hitam, dan robot line follower dengan sensor IC Komparator

di atas garis putih dan hitam.6

Sensor cahaya LDR adalah resistor yang peka terhadap cahaya, saat sen-

sor LDR mendeteksi warna hitam maka resistansi LDR besar dan sebaliknya

saat sensor LDR mendeteksi warna putih maka resistansi LDR kecil. Transis-

tor NPN dan PNP berfungsi sebagai saklar yaitu arus untuk menghidupkan

motor. LED adalah indikator yang mendeteksi ada atau tidaknya arus yang

mengalir dari kutub positif ke negatif sehingga LED bisa menyala atau mati.

Motor DC bisa mendeteksi arus yang mengalir dari kutub positif ke negatif

sehingga motor DC bisa bergerak atau mati.7

6Floyd and Buchla. ”Fundamental of analog circuits”. (2008). Prentice Hall . NewJersey

7Giancoli, Douglas C. ”Physics For Scientists dan Engineer”. (2009).Prentice Hall

16

References

[1] http://www.bolabot.com/robot-line-follower-digital-dengan-ic.html, di-

akses tanggal 27 September 2013

[2] http:http://id.wikipedia.org/wiki/Robot, diakses tanggal 27 September

2013

[3] Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Pelatihan Line Tracer, ITS,

2006.

[4] Sanjaya, M. ”Membuat robot bersama Profesor Bolabot” (2013). Pener-

bit Gava Media . Yogyakarta

[5] Winarmo and Arifianto, D. ”Bikin Robot Itu Gampang. (2011). Kawan

Pustaka . Jakarta

[6] Floyd and Buchla. ”Fundamental of analog circuits”. (2008). Prentice

Hall . New Jersey

[7] Giancoli, Douglas C. ”Physics For Scientists dan Engineer”.

(2009).Prentice Hall

17