Download - Konsep ADC LCD Dan Robot Line Tracer ADC
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