penerapan fotodioda film ba0.5sr0.5tio3 (bst) sebagai ... · film bst memiliki daerah serapan pada...

PENERAPAN FOTODIODA FILM Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST)

SEBAGAI DETEKTOR GARIS PADA ROBOT LINE

FOLLOWER BERBASIS MIKROKONTROLLER

ATMEGA8535

ADE KURNIAWAN

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2011

ABSTRAK

ADE KURNIAWAN. Penerapan Fotodioda Film Ba0.5Sr0.5Tio3 (BST) sebagai Detektor Garis pada

Robot Line Follower Berbasis Mikrokontroler Atmega8535. Dibimbing oleh: Dr. IRZAMAN

dan ARDIAN ARIF, M.Si.

Pada penelitian ini telah dilakukan pembuatan robot line follower dengan fotodioda film

Ba0,5Sr0,5TiO3 (BST) sebagai detektor garisnya. Film BST dapat menghasilkan arus listrik jika

dikenai cahaya yang mengakibatkan konduktifitas film berubah. Konduktifitas film akan

meningkat, dengan meningkatnya intensitas cahaya yang masuk. Sebagai pengendali robot,

digunakan mikrokontroler Atmega8535. Inputan pada mikrokontroler adalah perubahan tegangan

jatuh pada film akibat perubahan intensitas cahaya. Perubahan tegangan jatuh sangat kecil

sehingga perlu diperkuat oleh rangkaian penguat operasional. Mikrokontroler memberikan

instruksi kepada kedua motor sebagai respon terhadap input yang diberikan. Sebelum

diaplikasikan sebagai detektor garis, film diuji dengan variasi warna sumber cahaya dan bidang

pantul. Film BST memiliki daerah serapan pada panjang gelombang cahaya tampak sehingga pada

penelitian ini digunakan lampu LED sebagai sumber cahaya. Robot pada penelitian ini

menggunakan film yang diproses annealing selama 29 jam karena memiliki sensitivitas tertinggi.

Sebagai sumber cahaya digunakan LED berwarna biru karena memiliki kontras yang tinggi untuk

membedakan bidang berwarna gelap dan terang

Kata Kunci : BST, fotodioda, detektor garis, mikrokontroler, rangkaian penguat operasional.

3

PENERAPAN FOTODIODA FILM Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST) SEBAGAI

DETEKTOR GARIS PADA ROBOT LINE FOLLOWER BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA8535

ADE KURNIAWAN

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2011

Judul Skripsi : Penerapan fotodioda film Ba0.5Sr0.5Tio3 (BST) sebagai detektor garis pada

robot line follower berbasis mikrokontroler Atmega8535

Nama : Ade Kurniawan

NIM : G74070059

Disetujui:

Pembimbing 1 Pembimbing 2

Dr. Ir. Irzaman, M.Si

NIP. 19630708 199512 1001

Ardian Arif, M.Si

NIP. 19720311 200604 1011

Diketahui :

Ketua Departemen Fisika

Dr. Ir. Irzaman, M.Si

NIP. 19630708 199512 1001

Tanggal Lulus:

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala anugrah dan

rahmat-nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Penerapan

Fotodioda Film Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST) sebagai Detektor Garis pada Robot Line Follower Berbasis

Mikrokontroler AtMega8535. Penulisan ini diharapkan dapat menjadi sumbangan pemikiran yang

nantinya dapat terus dikembangkan bagi perkembangan teknologi di Indonesia pada masa

mendatang. Seiring dengan terselesaikan skripsi ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang

tak terhingga kepada:

1. Kedua orang tua yang selalu memotivasi dan memberi arahan bagi penulis, serta menjadi

sumber kekuatan agar tetap maju.

2. Bapak, Dr. Irzaman selaku pembimbing utama yang selalu memotivasi dan mendukung

untuk setiap ide dan kreativitas yang muncul pada penelitian ini

3. Bapak Ardian Arif, M. Si selaku pembimbing kedua yang telah memberikan arahan dan

bimbingannya untuk menyelesaikan skripsi ini.

4. Bapak Abdul Jamil, M. Si dan ibu Mersi Kurniati, M.Si selaku penguji yang telah

memberikan masukan dan saran dalam perbaikan dan penyelesaian skripsi ini.

5. Drs. M. Nur Indro, M.Sc atas revisi dan masukan dalam penulisan skripsi ini.

6. Orang-orang yang selalu memberikan dukungan dan motivasi. Tim peneliti Barium

Strontium Titanate(BST), Johan, Dani dan Hilal. Dan teman-teman seperjuangan

fisika 44.

7. Bapak Warya di Laboratorium MOCVD, Laboratorium Fisika Material Elektronik

Institut Tekhnologi Bandung, yang sudah membantu dalam proses metalisasi.

8. Dosen dan Staff Departemen Fisika FMIPA IPB yang membantu secara langsung dan

tidak langsung, serta dalam teknis pelaksanaan penelitian.

9. Semua pihak yang membantu pelaksanaan penelitian ini, yang tak dapat dituliskan satu

per satu pada halaman ini.

Akhir kata, semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat untuk kita semua. Penulis juga

menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran yang membangun

sangat penulis harapkan bagi kemajuan aplikasi material yang dikembangkan ini. Semoga Allah

SWT senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-Nya untuk kita semua. Amin.

Bogor, Oktober 2011

Penulis

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor, Jawa Barat pada tanggal 12 Maret 1989. Penulis

menyelesaikan masa studi di SDN 1 Citapen selama enam tahun, SMPN 1 Ciawi selama tiga

tahun, dan melanjutkan ke SMUN 1 Ciawi di Bogor dan lulus pada tahun 2007. Penulis

melanjutkkan pendidikan ke S1 jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

(FMIPA) Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB. Selama masa studi di IPB aktif

dalam beberapa oganisasi kemahasiswaan di IPB sebagai pengurus HIMAFI IPB divisi INSTEK.

Penulis juga menjadi asisten praktikum fisika dasar dari tahun 2009-2011.

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ......................................................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ..................................................................................................................... iv

RIWAYAT HIDUP ........................................................................................................................... v

DAFTAR ISI .................................................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL ........................................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................................... vii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................................... vii

BAB 1. PENDAHULUAN ............................................................................................................... 8

1.1. Latar Belakang ....................................................................................................................... 8

1.2. Tujuan Penelitian ................................................................................................................... 8

1.3. Perumusan Masalah ............................................................................................................... 8

1.4. Hipotesis ................................................................................................................................ 8

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA....................................................................................................... 8

2.1. Barium Stronsium Titanat (BST) ........................................................................................... 8

2.2. Mikrokontroler....................................................................................................................... 9

2.3. Sensor Garis ......................................................................................................................... 10

2.4. Op-amp ................................................................................................................................ 10

2.5. Driver motor DC .................................................................................................................. 11

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ......................................................................................... 11

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................................................. 11

3.2. Alat dan Bahan ................................................................................................................... 11

3.3. Prosedur Penelitian .............................................................................................................. 11

3.3.1. Pembuatan badan dan rangka robot .............................................................................. 11

3.3.2. Pembuatan Komponan Elektronika ............................................................................. 12

3.3.3. Pembuatan film BST .................................................................................................... 13

3.3.4. Pemrograman ................................................................................................................ 13

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................................... 13

4.1. Pembuatan Film BST ........................................................................................................... 13

4.2. Uji Sensitivitas Film BST .................................................................................................... 13

4.3. Rancangan Film BST Sebagai Sensor Garis ........................................................................ 14

4.5. Rangkaian Pengendali Sistem .............................................................................................. 19

4.6. Pengujian ............................................................................................................................. 19

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................................... 21

5.1. Kesimpulan .......................................................................................................................... 21

5.2. Saran .................................................................................................................................... 21

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................................... 21

LAMPIRAN .................................................................................................................................... 23

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Hasil pengujian sensitivitas film BST ........................................................................... 13

Tabel 4.2. Tabel warna dan panjang gelombang cahaya tampak .................................................... 16

Tabel 4.3. Hasil pengujian film BST pada bidang pantul dengan warna LED putih ...................... 17

Tabel 4.4. Hasil pengujian film BST pada bidang pantul dengan warna LED merah ..................... 17

Tabel 4.5. Hasil pengujian film BST pada bidang pantul dengan warna LED biru ........................ 17

Tabel 4.5. Hasil pengujian film BST pada bidang pantul dengan warna LED hijau ....................... 18

Tabel 4.7. Hasil pengujian input pada driver motor dan arah pergerakan motor ............................ 19

Tabel 4.8. Hasil pengujian fungsional sensor .................................................................................. 20

Tabel 4.9. Hasil pengujian fungsional robot dengan variasi sudut tikungan. .................................. 21

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin AtMega8535 ....................................................................................... 9

Gambar 2.2. Hubungan keluaran fotodioda dengan intensitas cahaya ............................................ 10

Gambar 2.3. Ilustrasi mekanisme sensor garir ................................................................................ 10

Gambar 2.4. Op-amp Inverting ...................................................................................................... 11

Gambar 2.5. Op-amp Non Inverting .............................................................................................. 11

Gambar 2.6. Konfigurasi pin IC L293D ......................................................................................... 11

Gambar 3.1. Diagram alur penelitian ............................................................................................. 12

Gambar 4.1. Perubahan tegangan jatuh film BST ........................................................................... 14

Gambar 4.2. Sensitivitas film BST pada rangkaian bias maju dan mundur .................................... 14

Gambar 4.3. Skema rangkaian lengkap robot line follower ........................................................... 15

Gambar 4.4. Rangkaian penguat ..................................................................................................... 15

Gambar 4.5. Ilustrasi prinsip kerja sensor gari ................................................................................ 16

Gambar 4.6. Tegangan keluaran film 1 (29A) dengan variasi warna LED dan bidang pantul ....... 18

Gambar 4.7. Tegangan keluaran film 2 (29B) dengan variasi warna LED dan bidang pantul ....... 18

Gambar 4.8. Posisi sensor dan arah pergerakan roda pada robot ketika pada (a) lintasan lurus. (b)

Tikungan ke kiri. (c) Tikungan ke Kanan. (d) Keluar lintasan. ................................... 20

DAFTAR LAMPIRAN Halaman

Lampiran 1. Program robot line follower ........................................................................................ 24

Lampiran 2. Gambar rancangan robot line follower ....................................................................... 26

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Film Barium Stronsium Titanat (BST)

berpotensi sebagai sensor cahaya (fotodioda)

dan sensor suhu.1-2

Film BST dapat dibuat

dengan beberapa metode diantaranya Pulsed

Laser Deposition (PLD), Metal Organic

Solution Deposition (MOSD), Sol-antikann

Gel Process dan RF Magnetron Sputtering.3

Selain itu juga terdapat Metode Chemical

Solution Deposition (CSD) yang telah lama

dikembangkan untuk penumbuhan perovskite

thin film semenjak tahun 1980-an dan

dipublikasikan oleh Fukashima et al.4

Dalam

penelitian ini film BST dibuat dengan metode

chemical solution deposition (CSD) karena

metode ini memiliki keunggulan yaitu

prosedurnya mudah, biayanya relatif murah

dan mendapatkan hasil yang bagus.

Robot merupakan sebuah mesin yang

memiliki kecerdasan tertentu untuk

membantu tugas-tugas manusia mengerjakan

hal yang kadang sulit atau tidak bisa

dilakukan manusia secara langsung. Misalnya

untuk menangani material radio aktif, merakit

mobil dalam industri perakitan mobil,

menjelajah planet mars, sebagai media

pertahanan atau perang, dan sebagainya. Line

Follower Robot (Robot Pengikut Garis)

adalah robot yang dapat berjalan mengikuti

sebuah lintasan, ada yang menyebutnya

dengan Line Tracker, Line Tracker Robot dan

sebagainya. Garis yang dimaksud adalah

garis berwarna gelap di atas permukaan

berwarna terang atau sebaliknya.

Film BST yang dibuat ini diharapkan

menjadi sensor cahaya (fotodioda). Dimana

fotodioda ini dapat dikembangkan menjadi

detektor garis. Detektor garis memanfaatkan

sifat pemantulan cahaya pada bahan. Sebuah

bahan disinari dengan cahaya yang kemudian

dipantulkan dan ditangkap oleh film BST.

Perbedaan warna garis dan bidang ini akan

menghasilkan perbedaan intensitas cahaya

yang dipantulkan. Jika film BST dikenai

cahaya maka material tersebut akan

menghasikan beda potensial, dimana beda

potensial ini berupa beda potensial analog.

Beda potensial ini akan dikuatkan dengan

penguat tegangan (Op Amp). Sinyal keluaran

yang masuk akan diolah Mikrokontroler

ATMega8535 menjadi pergerakan robot.

1.2. Tujuan Penelitian

1.Membuat film Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST)

sebagai sensor cahaya fotodioda.

2.Merancang sebuah robot line follower

yang berbasiskan pada

mikrokontroler.

3.Mengaplikasikan fotodioda BST

sebagai detektor garis pada robot line

follower.

1.3. Perumusan Masalah

Apakah film Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST) dapat

dimanfaatkan sebagai detektor garis pada

robot line follower ?

1.4. Hipotesis

Film BST memiliki sifat peka terhadap

perubahan intensitas cahaya, sehingga dapat

dimanfaatkan sebagai detektor garis pada

robot line follower.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Barium Stronsium Titanat (BST)

Barium Stronsium Titanat (BST)

merupakan material ferroelektrik yang

berpotensi untuk dijadikan sensor cahaya.

Pembuatan film BST dapat dilakukan dengan

beberapa metode, diantaranya adalah pulsed

laser deposition (PLD), sol gel process,

dan metode chemical solution deposition

(CSD).5-7

Persamaan reaksi untuk BST ialah :

xBa(CH3COO)2 + 1-xSr(CH3COO)2 +

Ti(C12H28O4) + 22O2 →

BaxSr1-xTiO3 + 17H2O + 16CO2

Temperatur dimana sifat ferroelekrik

bahan dapat bekerja atau temperatur curie

Barium Titanat murni sebesar 130 °C.

Dengan penambahan Stronsium, temperatur

curie Barium Titanat menurun menjadi

temperatur kamar sehingga bisa diaplikasikan

pada suhu kamar.8

Pengujian arus tegangan pada film BST

menunjukan bahwa film BST merupakan

fotodioda.9 Fotodioda merupakan piranti

semikonduktor untuk mendeteksi cahaya.

Fotodioda adalah piranti semikonduktor yang

mengandung sambungan p-n, dan biasanya

9

mengandung lapisan intrinsik antara lapisan

n dan p. Cahaya diserap di daerah

persambungan atau daerah intrinsik

menimbulkan pasangan elektron-hole.9

2.2. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem

mikroprosesor lengkap yang dikemas dalam

sebuah chip. Mikrokontroler dapat

menggantikan fungsi komputer dalam

pengendalian kerja. Keuntungan penggunaan

mikrokontroler adalah sistem elektronik akan

menjadi lebih mudah dan ringkas dan

rancang bangun sistem elektronik akan lebih

cepat karena sebagian besar dari sistem

adalah perangkat lunak yang mudah

dimodifikasi.10

Mikrokontroler tersusun atas

mikroprosesor dan piranti pendukungnya.

Sistem kerjanya diatur berdasarkan program

dalam bahasa pemrograman yang digunakan,

ada beberapa bahasa pemrograman yang

dapat digunakan, pada umumnya semua

bahasa pemrograman dapat diaplikasikan ke

mikrokontroler, akan tetapi membutuhkan

kompiler yang mendukung mikrokontroler

tersebut. Bahasa pemrograman yang biasa

digunakan dalam memrogram mikrokontroler

produksi Atmel adalah bahasa Assembler,

bahasa C, C++, Basic, ataupun Turbo pascal.

ATMega8535 merupakan salah satu

mikrokontroler 8 bit buatan Atmel untuk

keluarga Alv and Vegard’s Risc processor

(AVR). Mikrokontroler keluarga AVR,

menggunakan arsitektur RISC. (Reduced

Instruction Set Computing) 8 bit. Pada sistem

RISC sebagian besar kode instruksinya

dikemas dalam satu siklus clock. instruksi

dijalankan, instruksi lain berikutnya akan di-

prefetch dari memori program.

ATMega8535 memiliki fitur sebagai

berikut:11

1. Sistem mikrokontroler 8 bit berbasis

RISC dengan kecepatan maksimal

16 MHz.

2. Memiliki memori flash 8 KB,

SRAM sebesar 512 byte dan

EEPROM (Electrically Erasable

Programmable Read Only Memory)

sebesar 512 byte.

3. Memiliki ADC (Pengubah analog-

ke-digital) internal dengan ketelitian

10 bit sebanyak 8 saluran.

4. Memiliki PWM (Pulse Wide

Modulation) internal sebanyak

4 saluran.

5. Portal komunikasi serial (USART)

dengan kecepatan maksimal

2,5 Mbps.

6. Enam pilihan mode sleep, untuk

menghemat penggunaan daya listrik.

Mikrokontroler ATMega8535 juga

memiliki 40 pin, yang dimana setiap pin

memiliki fungsi tertentu. Gambar 2.1 adalah

konfigurasi pin pada mikrokontroler

ATMega8535.

Deskripsi pin pada mikrokontroler

ATMega8535:12

1. Vcc : pin masukan

sumber tegangan.

2. Ground : pin masukan

ground

3. Port A (PA0..PA7) : pin I/O dua

arah dan pin masukan ADC.

4. Port B (PB0..PB7) : pin I/O dua

arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer/ Counter, komparator

analog,dan SPI

5. Port C (PC0..PC7) : pin I/O dua


TWI,komparator analog dan Timer

Oscillator.

6. Port D (PD0..PD7) : pin I/O dua


komparator analog, interupsi

eksternal, dan komunikasi serial

7. RESET : pin untuk

me-reset mikrokontroler.

8. XTAL1 : pin masukan

clock internal dan masukan

inverting Oscillator amplifier

internal

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin AtMega8535.12

http://id.wikipedia.org/wiki/Mikrokontroler

http://id.wikipedia.org/wiki/Atmel

http://id.wikipedia.org/wiki/Atmel_AVR

http://id.wikipedia.org/wiki/RISC

http://id.wikipedia.org/wiki/Mikrokontroler

http://id.wikipedia.org/wiki/EEPROM

http://id.wikipedia.org/wiki/Pengubah_analog-ke-digital

http://id.wikipedia.org/wiki/Pengubah_analog-ke-digital

10

9. XTAL2 : pin keluaran

inverting Oscillator amplifier

10. AVCC : pin masukan

tegangan untuk ADC

11. AREF : pin masukan

tegangan referensi ADC

2.3. Sensor Garis

Sensor garis adalah sensor yang dapat

mendeteksi adanya garis atau tidak pada

suatu permukaan. Sensor garis sering

digunakan pada robot line follower (robot

pengikut garis), digunakan juga sebagai

pendeteksi objek dengan permukaan

bidang pantul yang kontras. Selain

menggunakan fotodioda dapat juga dirancang

dengan menggunakan photo transsistor, infra

red, dan masih banyak lainnya.

Fotodioda adalah salah satu jenis sensor

yang peka terhadap cahaya (photodetector).

Fotodioda 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. Hubungan antara keluaran

sensor fotodioda dengan intensitas cahaya

yang diterimanya ketika dipanjar mundur

adalah membentuk suatu fungsi yang linier.13

Hubungan antara keluaran sensor photodiode

dengan intensitas cahaya ditunjukkan pada

Gambar 2.2.

Pada sensor garis LED berfungsi

sebagai pengirim cahaya ke garis untuk

dipantulkan lalu dibaca oleh sensor

fotodioda. Sifat dari warna putih (permukaan

terang) yang memantulkan cahaya dan warna

hitam (permukaan gelap) yang tidak

memantulkan cahaya digunakan dalam

aplikasi ini.14

Gambar 2.3 adalah ilustrasi

mekanisme sensor garis.

Pada sensor garis fotodioda, nilai

resistansi akan berkurang bila terkena cahaya

dan bekerja pada kondisi reverse bias. Untuk

pemberi pantulan cahaya digunakan LED

superbright, komponen ini mempunyai

cahaya yang sangat terang, sehingga cukup

untuk mensuplai pantulan cahaya ke

fotodioda.

Gambar 2.2. Hubungan keluaran fotodioda

dengan intensitas cahaya.13

Gambar 2.3. Ilustrasi mekanisme sensor garis.14

Saat fotodioda tidak terkena cahaya,

maka nilai resistansinya akan besar atau

dapat diasumsikan tak hingga. Sehingga tidak

ada arus yang mengalir. Saat terkena cahaya,

maka fotodioda akan bersifat sebagai sumber

tegangan dan nilai resistansinya akan

menjadi kecil, sehingga akan ada arus yang

mengalir.

2.4. Op-amp

Op-amp adalah rangkaian penguat

sinyal (signal amplifier). Op-Amp memiliki 4

jenis penguatan dasar; penguat noninverting,

penguat inverting, penguat penjumlahan dan

penguat differensial.15

Berikut ini adalah

parameter Op-Amp yang dianggap berlaku

ideal; (i) arus masukan, tegangan offset

masukan dan impedansi keluaran bernilai nol.

(ii) impedansi masukan dan gainnya bernilai

tak hingga.16

Pada penguat inverting (Gambar 2.4),

sinyal masukan vin, dihubungkan dengan

input minus (-) dan input plus (+)

digroundkan. Faktor penguat ditentukan oleh

perbandingan hambatan (Rin dan Rf) yang

dipakai.17

sinyal yang masuk akan mengalami

pergeseran fasa 1800 pada sinyal keluaran

Besarnya faktor penguatannya dapat ditulis

sebagai:

(2.1)

11

Atau penguatannya adalah

(2.2)

Pada penguat Non-Inverting (Gambar

2.5) sinyal masukan dihubungkan dalam

input plus (+), dan faktor penguat ditentukan

oleh perbandingan hambatan yang dipakai.17

Besarnya faktor penguatannya dapat ditulis

sebagai:

(2.3)

Atau penguatannya adalah

(2.4)

Gambar 2.4. Op-amp Inverting17

Gambar 2.5. Op-amp Non Inverting17

2.5. Driver motor DC

Motor DC (direct current) adalah alat

yang berfungsi mengubah energi listrik

menjadi energi mekanik. Motor DC banyak

digunakan sebagai penggerak dalam berbagai

peralatan. Motor DC berputar sebagai hasil

saling interaksi dua medan magnet. Interaksi

ini terjadi disebabkan arus yang mengalir

pada kumparan.

Arus output dari mikrokontroler sangat

kecil dan tidak kuat untuk menggerakan

motor. Untuk mengendalikan motor maka

diperlukan sebuah rangkaian driver motor.

IC L293D merupakan driver motor yang

dapat menggerakan 2 motor. Rangkaian

driver motor DC dengan IC L293D

diperlihatkan pada Gambar 2.6. Pin Enable A

dan B untuk mengendalikan jalan atau

kecepatan motor, pin Input 1 sampai 4 untuk

mengendalikan arah putaran.

Gambar 2.6. konfigurasi pin IC L293D.18

Pin Enable diberi VCC 5 Volt untuk

kecepatan penuh dan PWM (Pulse Width

Modulation) untuk kecepatan rotasi yang

bervariasi tergantung dari level highnya.

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium

Material dan Elektronika Dasar, Departemen

Fisika IPB dari bulan September 2010 sampai

dengan bulan Mei 2011.

3.2. Alat dan Bahan

Alat dan komponen-komponen yang

digunakan pada penelitian ini ialah fotodioda

BST, solder, timah, PC, mikrokontroler

ATMega8535, IC LM324, IC L293D, PCB,

ACT, Bread Board, Resistor, software

CodeVision AVR C++

Untuk pembuatan film, bahan yang

digunakan adalah bubuk Barium Asetat

[Ba(CH3COO)2, 99%], Stronsium Asetat

[Sr(CH3COO)2, 99%], Titanium

Isopropoksida [Ti(C12O4H28), 97.999%],

Ferium Oksida [(Fe2O3)], 2-Metoksi Etanol,

substrat Si (100) tipe-p, aquades, HF (asam

florida), kaca preparat dan alumunium foil.

3.3. Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian ini meliputi dua

bagian utama yaitu pembuatan serta

karakterisasi film BST dan pembuatan robot.

Gambar 3.1 menunjukan diagram alir

penelitian.

3.3.1. Pembuatan badan dan rangka robot

Badan dan rangka robot dibuat dari

plastik berbentuk kotak dengan ukuran 5 cm

x 15 cm x 5 cm. Badan robot terdiri atas 2

tingkatan, tingkatan pertama berada di bagian

bawah adalah sebagai dudukan sensor,

12

dimana terdapat dua sensor garis yang

diletakkan pada bagian depan bawah robot.

Motor, gearbox dan catu daya diletakan di

tingkatan pertama. Tingkatan kedua berada di

atas tingkat pertama berfungsi sebagai

dudukan rangkaian elektronika dan

mikrokontroler. Roda penggerak

dihubungkan langsung ke motor DC dengan

menggunakan gear box sebagai penguat torsi

motor. Selain kedua roda penggerak utama,

terdapat sebuah roda bantu yang berfungsi

sebagai penjaga keseimbangan pergerakan

robot.

3.3.2. Pembuatan Komponan Elektronika

Pada tahap ini perancangan meliputi

pembuatan rangkaian sensor garis dan

pembuatan rangkaian penggerak motor

(driver motor).

3.3.2.1 Rangkaian Sensor Garis

Sensor garis terdiri atas 2 buah film

BST yang yang masing-masing dirangkai

dengan rangkaian jembatan wheatstone untuk

menambah sensitivitas sensor. Sinyal

tegangan keluaran dari jembatan wheatstone

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

diperkuat oleh rangkainan op-amp. Untuk

op-amp digunakan IC LM-324.

3.3.2.2. Rangkaian Penggerak Motor

(Driver Motor)

Untuk menjalankan motor DC

digunakan sebuah IC L293D. IC L293D

dapat mengontrol dua buah motor DC

sekaligus. Sistem kerja dari L293D adalah

dengan memberikan sinyal kontrol dalam

bentuk logika atau pulsa ke jalur input.

3.3.3. Pembuatan film BST

Film Ba0,5Sr0,5TiO3 dibuat dengan cara

mencampurkan Barium Asetat

[Ba(CH3COO)2, 99%], Stronsium Asetat

[Sr(CH3COO)2, 99%], Titanium

Isopropoksida [Ti(C12O4H28), 97.99%] dan

2-Metoksi Etanol sebagai bahan pelarut.

Larutan dikocok selama satu jam dengan

menggunakan Ultrasonik. Setelah itu larutan

disaring dengan kertas saring untuk

mendapatkan larutan yang bersifat homogen.

Selanjutnya dilakukan penumbuhan

film pada substrat Si (100) tipe-p yang telah

dicuci. Substrat yang telah ditempatkan di

atas piringan spin coating ditetesi larutan

BST sebanyak 3 tetes. Proses selanjutnya

adalah annealing yang bertujuan

mendifusikan larutan BST dengan substrat.

Proses selanjutnya adalah pembuatan

kontak. Bahan kontak yang dipilih adalah

pasta perak 99,99 %. Setelah kontak

terbentuk maka proses selanjutnya adalah

pemasangan hidder.

3.3.4. Pemrograman

Pembuatan program dibuat dengan

menggunakan software CodeVision AVR C.

Bahasa pemrograman yang digunakan

adalah bahasa C.

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pembuatan Film BST

Film BST dibuat dengan cara

mereaksikan Barium Asetat, Stronsium

Asetat dan Titanium Isopropoksida dengan

2-Metoksi Etanol sebagai bahan pelarutnya.

Film BST diproses annealing dengan empat

variasi waktu, yaitu: 8 jam, 15 jam, 22 jam

dan 29 jam. Setiap variasi waktu terdapat

empat buah sampel dan diberi label (A, B, C

dan D). Sehingga dengan proses annealing

8 jam terdapat sampel 8A, 8B, 8C dan 8D.

Begitu pula dengan sampel 15 jam, 22 jam

dan 29 jam.

4.2. Uji Sensitivitas Film BST

Pengukuran sensitivitas film BST,

diperlukan untuk mencari film terbaik yang

akan diaplikasikan pada robot line follower.

Untuk menambah sensitivitas, film dirangkai

dengan rangkaian jembatan wheatstone.

Pada rangkaian ini film dirangkai secara seri

dengan sebuah resistor yang kemudian

diparalelkan dengan dua buah resistor yang

dirangkai seri. Dari rangkaian tersebut

didapatkan nilai tegangan keluaran yang

terjadi akibat pengaruh perubahan intensitas

cahaya.

Pengujian dilakukan pada dua kondisi,

yaitu pada kondisi terang (+ 410 lux) dan

gelap (+ 2 lux). Hasil pengujian dapat

dilihat pada Tabel 4.1 dan Gambar 4.1.

Tegangan keluaran film BST pada kondisi

terang lebih besar dibandingkan pada

kondisi gelap. Hal ini disebabkan karena

nilai konduktivitas listrik akan meningkat

dengan meningkatnya intensitas cahaya yang

jatuh pada permukaan fotodioda.19

Sampel

Tegangan keluaran (mV)

Bias Maju Bias Mundur

Gelap Terang ΔV Δlux ΔV/Δlux Gelap Terang ΔV Δlux ΔV/Δlux

8A 10 21 11 408 0.027 0 0 0 408 0.000

8B 26 29 3 408 0.007 14 18 4 408 0.010

15B 235 297 62 408 0.152 223 266 43 408 0.105

15C 3 9 6 408 0.015 0 0 0 408 0.000

22B 334 393 59 408 0.145 109 153 44 408 0.108

29A 40 84 44 408 0.108 16 94 78 408 0.191

29B 150 250 100 408 0.245 118 210 92 408 0.225

Tabel 4.1. Hasil pengujian sensitivitas film BST

14

Dengan meningkatnya intensitas

cahaya maka semakin banyak elektron yang

tereksitasi dari pita valensi ke pita

konduksi.20

Elektron yang tereksitasi ke pita

konduksi ini akan meningkatkan pembawa

muatan yang pada akhirnya akan

meningkatkan konduktivitas listrik.21

Sensitivitas adalah perubahan

parameter input minimum yang diperlukan

untuk menghasilkan perubahan output

yang dapat dideteksi.22

Atau

perbandingan antara perubahan output

dengan perubahan input (ΔV/Δlux).

Semakin besar perubahan output maka film

semakin sensitif. Dari hasil pengujian, film

BST yang diannealing selama 29 jam

memiliki sensitivitas yang tertinggi. Hal ini

dapat dilihat pada Gambar 4.2, dimana film

yang diannealing selama 29 jam memiliki

perbedaan tegangan yang cukup signifikan

yang mengindikasikan bahwa film tersebut

memiliki sensitivitas yang tinggi.

4.3. Rancangan Film BST Sebagai Sensor

Garis

Robot line follower pada penelitian ini

menggunakan dua buah film BST sebagai

sensor cahaya untuk membaca garis pada

lintasan untuk menentukan arah gerak robot.

Perubahan tegangan jatuh film BST yang

kecil perlu diperkuat oleh rangkaian penguat

agar dapat dibaca oleh mikrokontroler.

Skema rangkaian elektronika lengkap robot

line follower ditunjukan oleh Gambar 4.3.

Rangkaian penguat pada penelitian ini

digunakan rangkaian penguat diferensial

dan penguat noninverting yang ditunjukan

pada Gambar 4.4. Rangkaian penguat

pertama adalah rangkaian penguat

diferensial. Rangkaian penguat diferensial

adalah rangkaian yang membandingkan dua

inputan yang masuk.16

Digunakan rangkaian

Gambar 4.2. Sensitivitas film BST (ΔV/Δlux) pada rangkaian bias maju dan mundur.

.

0

20

40

60

80

100

120

8A 8B 15B 15C 22B 29A 29B

Teg

an

gan

Kel

uara

an

(m

V)

Sampel

Bias Maju

Bias Mundur

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

8A 8B 15B 15C 22B 29A 29B

ΔV

/Δlu

x

Sampel

Bias Maju

Bias Mundur

Gambar 4.1. Perubahan tegangan jatuh film BST pada rangkaian bias maju dan mundur.

16

diferensial pada tahap awal karena film BST

dirangkai dengan jembatan wheatstone yang

memiliki dua keluaran yaitu v1 dan v2.

Rangkaian diferensial merupakan gabungan

antara rangkaian noninverting (OpAmp 1)

dan inverting (OpAmp 2). Gain atau

penguatan untuk rangkaian noninverting

adalah:

(2.4)

Sedangkan untuk rangkaian inverting

(2.2)

Pada rangkaian inverting (OpAmp2),

karena tegangan referensi diberi tegangan

referensi positif (v2) maka nilai penguatanya

akan berharga positif. Sehingga penguatan

total untuk rangkaian diferensial adalah :

(4.1)

Kali.

Untuk rangkaian penguat kedua, yaitu

rangkaian penguat noninverting (OpAmp 3).

Penguatannya adalah:

(2.4)

Kali

Sehingga penguatan total rangkaian

sensor garis adalah 2 x 11 = 22 kali. Setelah

sinyal keluaran film BST diperkuat oleh

rangkaian penguat, film BST kemudian

diaplikasikan pada detektor garis. Prinsip

dari detektor garis adalah dengan cara

memberikan cahaya pada suatu bidang.

Cahaya hasil pemantulan inilah yang akan

dideteksi oleh film BST. Gambar 4.5 adalah

ilustrasi dari detektor garis.

Cahaya dari LED akan dipantulkan

oleh bidang pantul yang kemudian ditangkap

oleh film BST. Tegangan keluaran hasil

pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3; 4.4;

4.5 dan 4.6. Semakin banyak cahaya yang

dipantulkan, maka intensitas yang ditangkap

film BST semakin banyak sehingga

Gambar 4.5. Ilustrasi prinsip kerja sensor garis.

tegangan keluarannya semakin besar.

Sebaliknya, semakin sedikit cahaya yang

dipantulkan maka cahaya yang ditangkap

film BST akan sedikit sehingga tegangan

keluarannya kecil. Pada penelitian ini

digunakan variasi warna LED dan bidang

pantulnya.

Selain dipengaruhi oleh intensitas

cahaya yang dipantulkan oleh bidang pantul,

konduktivitas listrik film BST juga

dipengaruhi oleh panjang gelombang dari

sumber cahaya. Tabel 4.2. menunjukan

rentang panjang gelombang cahaya tampak.

Pada gelombang elektromagnetik, Panjang

gelombang berbanding terbalik dengan

frekuensi. Dari persamaan energi foton

(persamaan 4.2), semakin besar frekuensi

maka energinya semakin besar. Berdasarkan

penelitian LED biru memilki energi tertinggi

selanjutnya adalah LED hijau kemudian

LED merah.

(4.2)

Berdasarkan hasil karakteristik

spektrum serapan panjang gelombang, film

BST memiliki serapan pada panjang

gelombang cahaya tampak.19

Respon dari

sensor cahaya pada rangkaian dimulai pada

intensitas 38 lux dan sangat ekstrim pada

intensitas 400 sampai 580 lux.23

Pada

penelitian ini digunakan lampu LED sebagai

sumber cahaya karena LED menghasilkan

cahaya pada rentang gelombang pada cahaya

tampak.

Tabel 4.2. Tabel warna dan panjang gelombang

cahaya tampak.

Warna Panjang gelombang

Ungu 380 - 450 nm

Biru 450 - 495 nm

Hijau 495 - 570 nm

Kuning 570 - 590 nm

Jingga 590 - 620 nm

Merah 620 - 750 nm

(4.1)

Film BST

Sinar Pantul

17

Tabel 4.3. Hasil pengujian film pada bidang pantul dengan warna LED putih.

Sensor 1 (Sampel 29 A)

Warna Tegangan Keluaran (V)

Bidang Pantul Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Rataan

Putih 5,62 5,80 5,72 5,71

Hitam 3,63 3,64 3,68 3,65

Merah 4,42 4,42 4,37 4,40

Biru 5,20 5,05 5,07 5,11

Hijau 4,70 4,87 4,75 4,77

Sensor 2 (Sampel 29 B)



Putih 4,44 4,75 5,26 4,82

Hitam 2,57 2,52 2,49 2,53

Merah 3,00 3,03 3,01 3,01

Biru 3,53 3,51 3,53 3,52

Hijau 3,44 3,32 3,32 3,36

Tabel 4.4. Hasil pengujian film pada bidang pantul dengan warna LED merah.




Putih 4,23 4,67 4,20 4,37

Hitam 2,94 2,77 2,68 2,80

Merah 3,50 3,32 3,32 3,38

Biru 3,30 3,14 3,14 3,19

Hijau 3,32 3,22 3,15 3,23




Putih 4,01 3,98 3,97 3,99

Hitam 2,15 2,19 2,10 2,15

Merah 3,44 3,34 3,35 3,38

Biru 2,64 2,50 2,58 2,57

Hijau 3,13 3,09 3,09 3,10

Tabel 4.5. Hasil pengujian film pada bidang pantul dengan warna LED biru.




Putih 5,18 5,83 5,26 5,42

Hitam 2,90 3,20 3,32 3,14

Merah 3,25 4,07 3,92 3,75

Biru 4,18 5,31 4,97 4,82

Hijau 3,50 4,37 4,43 4,10




Putih 4,50 4,64 4,57 4,57

Hitam 2,02 2,12 2,10 2,08

Merah 2,35 2,32 2,30 2,32

Biru 2,29 3,22 3,22 2,91

Hijau 2,75 2,68 2,69 2,71

18

Tabel 4.6. Hasil pengujian film pada bidang pantul dengan warna LED hijau.




Putih 4,97 4,20 4,28 4,48

Hitam 3,27 3,10 3,12 3,16

Merah 3,42 3,16 3,15 3,24

Biru 3,59 3,44 3,46 3,50

Hijau 3,66 3,51 3,50 3,56




Putih 2,56 2,52 2,56 2,55

Hitam 1,69 1,68 1,70 1,69

Merah 1,70 1,73 1,73 1,72

Biru 1,81 1,92 1,90 1,88

Hijau 1,88 1,98 1,96 1,94

Gambar 4.6. Tegangan keluaran film 1 (29A) dengan variasi warna LED dan bidang pantul.

Gambar 4.7. Tegangan keluaran film 2 (29B) dengan variasi warna LED dan bidang pantul.

Pengujian pada penelitian ini digunakan

lampu LED berwarna putih, biru, merah dan

hijau. Pemilihan lampu LED dikarenakan

LED memiliki intensitas cahaya yang tinggi

yang fokus. Berdasarkan pengukuran dengan

Luxmeter didapat intensitas LED putih 1984

lux, LED merah 423 lux, LED biru 724 lux

dan Led hijau 1294 lux.

Sebagai bidang pantul uji digunakan

bidang berwarna putih, hitam, merah, biru

dan hijau. Pada Gambar 4.6 dan 4.7 didapat

untuk semua LED, bidang pantul berwarna

putih menghasilkan tegangan keluaran yang

terbesar dan bidang pantul berwarna hitam

menghasilkan tegangan keluaran yang

terkecil.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

LED Putih LED Merah LED Biru LED Hijau

Teg

an

gan

Kel

uara

n (

V)

LED

Putih

Hitam

Merah

Biru

Hijau

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

LED Putih LED Merah LED Biru LED Hijau

Teg

an

gan

Kel

uara

n (

V)

LED

Putih

Hitam

Merah

Biru

Hijau

19

Tabel 4.7. Hasil pengujian input pada driver motor dan arah pergerakan motor

Hal ini disebabkan karena bidang pantul

berwarna putih akan memantulkan hampir

semua panjang gelombang cahaya sehingga

intensitas yang diterima film besar.

Sebaliknya, bidang berwarna hitam menyerap

hampir semua panjang gelombang cahaya

sehingga cahaya yang diterima film BST

sedikit.Untuk LED berwarna merah,

didapatkan tegangan pada bidang berwarna

merah merupakan tertinggi kedua setelah

putih. Hal ini disebabkan karena bidang

merah akan memantulkan cahaya merah dan

menyerap cahaya lainnya. LED merah

memancarkan cahaya merah yang akan

dipantulkan kembali oleh bidang berwarna

merah sehingga pada bidang merah cahaya

yang ditangkap film BST banyak. Demikian

pula untuk LED biru dan hijau, akan

memiliki tegangan keluaran yang besar pada

bidang pantul yang memiliki warna yang

sama dengan sumber cahayanya. LED biru

memiliki perbedaan tegangan yang terbesar

untuk masing-masing bidang pantul

dibandingkan LED lainnya sehingga pada

penelitian ini dipakai LED biru sebagai

sumber cahaya pada rangkaian sensor garis.

4.4. Rangkaian Driver Motor DC

Rangkaian driver motor dc terdiri dari

sebuah IC L293D. Gerak kedua motor

ditentukan oleh input yang diberikan pada IC.

Terdapat enam jalur input pada IC L293D

yang terdiri atas dua jalur PWM (pulse width

modulator) untuk pengaturan kecepatan dan

empat jalur untuk arah pergerakan motor.

Kecepatan motor akan diatur oleh variasi

lebar pulsa yang diberikan oleh

mikrokontroler sebagai input PWM. Dari

hasil pengujian didapat beberapa

kemungkinan kondisi input yang dapat

diberikan dan arah pergerakan motor.

Tabel 4.7 menunjukan hasil pengujian

kemungkinan input dan output yang

dihasilkan.

4.5. Rangkaian Pengendali Sistem

Rangkaian penengendali sistem adalah

sebuah mikrokontroler 8 bit Atmega8535

yang akan mengendalikan rangkaian

pendukung pada sistem robot. Tegangan

keluaran dari rangkaian sensor garis adalah

sinyal inputan bagi mikrokontroler.

Mikrokontroler menggunakan ADC dengan

resolusi 8 bit = 255 desimal. Dengan

tegangan referensi 4,8 volt maka

mikrokontroler dapat membedakan tegangan

yang masuk sebesar 0,0188 volt.Untuk bisa

membedakan garis, pertama pada kondisi

awal robot berada pada bidang hitam dan

mikrokontroler akan membaca tegangan

input. Tegangan awal ini akan diartikan

bahwa sensor sedang berada di atas bidang

hitam. Jika tegangan input mengalami

kenaikan yang cukup signifikan maka

mikrokontroler akan menyimpulkan bahwa

sensor sedang berada di atas bidang putih.

4.6. Pengujian

Pengujian dilakukan secara keseluruhan

pada rancangan yang sudah diintegrasikan

menjadi sebuah robot line follower.

Pengujian yang pertama adalah pengujian

fungsional sensor. Pengujian ini untuk

memeriksa kesesuaian input yang diberikan

dengan output yang ditunjukan oleh

pergerakan motor. Tabel 4.8 menunjukan

hasil pengujian fungsional sensor.

Input

Output Motor Kanan Motor Kiri Hex

Input 1 Input 2 Input 3 Input 4

0 0 0 1 01 Motor kiri mundur dan motor kanan diam

0 0 1 0 02 Motor kiri maju dan motor kanan diam

0 1 0 0 04 Motor kiri diam dan motor kanan maju

0 1 0 1 05 Motor kanan maju dan motor kiri mundur

0 1 1 0 06 Kedua motor maju

1 0 0 0 08 Motor kiri diam dan motor kanan mundur

1 0 0 1 09 Kedua motor mundur

1 0 1 0 0A Motor kanan mundur dan motor kiri maju

20

Tabel 4.8. Hasil pengujian fungsional sensor.

No Posisi Sensor Biner

Input

Hasil yang

diharapkan

Hex

Output Hasil Uji

1 Kedua sensor

berada pada

bidang hitam.

00 Robot bergerak maju

(kedua roda bergerak

maju).

06 Berhasil

2 Sensor kanan

berada pada

bidang putih dan

sensor kiri berada

pada bidang

hitam.

01 Robor berbelok ke

kiri (roda kanan

bergerak maju dan

roda kiri bergerak

mundur).

05 Berhasil

3 Sensor kanan

berada pada

bidang hitam dan

sensor kiri berada

pada bidang

putih.

10 Robor berbelok ke

kanan (roda kanan

bergerak mundur

dan roda kiri

bergerak maju).

0A Berhasil

4 Kedua sensor

berada pada

bidang putih.

11 Robot diam (kedua

roda diam).

00 Berhasil

(a) (b) (c) (d)

Gambar 4.8. Posisi sensor dan arah pergerakan roda pada robot ketika pada (a) lintasan lurus. (b) Tikungan

kekiri. (c) Tikungan kekanan. (d) Keluar lintasan.

Lintasan yang yang diuji adalah garis

hitam di atas bidang putih. Pada kondisi

awal robot berada pada bidang putih. Jika

kedua sensor berada pada bidang hitam

maka pada kondisi ini robot bergerak maju

(Gambar 4.8 (a)). Jika robot menemukan

tikungan ke kiri maka sensor kiri akan

berada pada garis atau bidang hitam dan

sensor kanan berada pada bidang putih

(Gambar 4.8 (b)). Pada kondisi ini roda

kanan akan bergerak maju dan roda kiri

bergerak mundur. Sehingga robot berputar

ke kanan. Sebaliknya jika robot menemukan

tikungan ke kanan maka sensor kiri yang

berada pada bidang putih dan sensor kanan

berada pada bidang hitam (Gambar 4.8 (c)).

Sehingga pada kondisi ini robot harus

diputar kekiri untuk berbelok kekiri. Kondisi

terakhir adalah jika robot keluar lintasan dan

kedua sensor berada pada bidang putih. Pada

kondisi ini kedua roda diam sehingga robot

berhenti (Gambar 4.8 (d)). Pengujian yang

kedua adalah pengujian fungsional robot.

Robot akan berjalan pada sebuah jalur hitam

di atas bidang putih yang akan

mengarahkannya bergerak ke kanan kekiri

atau lurus. Tabel 4.9 menunjukan hasil

pengujian fungsional robot dengan variasi

sudut belokan. Berdasarkan hasil pengujian

didapat bahwa kedua sensor memiliki

kinerja yang sama. Pada sudut tikungan 0

sampai 60 derajat robot dapat berbelok

dengan baik. Pada sudut di atas 65 derajat

sudut tikungan terlalu tajam dan sensor tidak

dapat mendeteksi adanya tikungan sehingga

robot tidak dapat berbelok dan keluar

lintasan.

21

Tabel 4.9. Hasil pengujian fungsional robot

dengan variasi sudut tikungan.

No Sudut

tikungan

Hasil uji

Belok

kanan

Belok

Kiri

1 00 Berhasil Berhasil







8 650 Tidak

berhasil

Tidak

berhasil

9 700 Tidak

berhasil

Tidak

berhasil

BAB 5.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Film BST menunjukkan perubahan nilai

konduktivitas listrik ketika intensitas cahaya

yang jatuh pada film berubah. Berdasarkan

uji sensitivitas, secara keseluruhan film BST

yang di annealing selama 29 jam adalah film

paling baik. Dengan demikian film inilah

yang diaplikasikan sebagai detektor garis

pada robot line follower.

Sebagai pengendali robot, digunakan

mikrokontroler Atmega8535. Inputan pada

mikrokontroler adalah perubahan tegangan

jatuh pada film akibat perubahan intensitas

cahaya. Perubahan tegangan jatuh sangat

kecil sehingga perlu diperkuat oleh rangkaian

penguat operasional. Rangkaian penguat yang

digunakan pada penelitian ini adalah

rangkaian penguat diferensial dan penguat

noninverting. Film memiliki daerah serapan

pada panjang gelombang cahaya tampak

sehingga pada penelitian ini digunakan lampu

LED sebagai sumber cahaya. Sebagai sumber

cahaya digunakan LED berwarna biru (450 -

495 nm) karena memiliki kontras yang

tertinggi untuk membedakan bidang

berwarna gelap dan terang.

Mikrokontroler memberikan instruksi

kepada kedua motor sebagai respon terhadap

input sensor. Lintasan yang yang diuji adalah

garis hitam di atas bidang putih. Robot

bergerak maju jika kedua sensor berada pada

bidang hitam. Jika robot menemukan

tikungan ke kiri maka sensor kiri akan berada

pada garis atau bidang hitam dan sensor

kanan berada pada bidang putih. Pada kondisi

ini roda kanan akan bergerak maju dan roda

kiri bergerak mundur. Sehingga robot

berputar ke kiri untuk berbelok ke kiri.

Sebaliknya jika robot menemukan tikungan

ke kanan maka robot berputar ke kanan.

Kondisi terakhir adalah jika robot keluar

lintasan dan kedua sensor berada pada bidang

putih. Pada kondisi ini kedua roda diam

sehingga robot berhenti. Berdasarkan hasil

pengujian, robot dapat berjalan dengan baik

dengan sudut tikungan dibawah 600.

5.2. Saran

Film dengan material ferroelektrik

memiliki respon terhadap perubahan cahaya,

suhu, tekanan dan konsentrasi suatu gas

sehingga masih banyak pengembangan yang

bisa dilakukan untuk aplikasi lain seperti

sebagai sensor gas, suhu atau tekanan. Perlu

dilakukan variasi perlakuan dalam proses

pembuatan film untuk mendapatkan respon

yang paling dominan dari keempat respon

yang ada. Selain itu perlu dicari rangkaian

penguat yang dapat membangkitkan dan

membedakan sinyal listrik berdasarkan

respon yang diterimanya. Sehingga

kedepannya akan didapatkan satu sensor yang

dapat merespon empat hal sekaligus.

Agar berhati-hati dalam pemasangan

kabel pada kontak karena kabel dan pasta

perak mudah bergeser keluar area kontak

sehingga menyebabkan penurunan

sensitivitas film. Pisahkan catu daya untuk

masing-masing rangkaian mikrokontroler,

motor dan rangkaian penguat agar tidak

saling membebani dan mempengaruhi

rangkaian lainnya.

Perlu dipasang berbagai jenis sensor

pada rancangan robot agar robot bisa

membaca lingkungan dengan lebih baik.

Seperti sensor sonar untuk mengetahui jarak

di depan robot agar robot tidak bertabrakan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Sanjib, Saha. (2000). Study of pulsed

laser ablated Barium Strontium Titanate

thin films for dynamic random access

Memory Application [Thesis].

Bangalore India: Material Research

Centre, Indian Institute of Science.

2. Azizahwati. (2002). Studi Morfologi

Permukaan Film Pb0.525Zr0.475TiO3 yang

22

ditumbuhkan dengan metode DC

Unbalanced Magnetron Sputtering.

Jurnal Nasional Indonesia. Universitas

Riau, 5 (1). 50-56.

3. Giridharan, N.V., Ramasamy, P.,

Jayavel, R. (2001). Structural,

Morphological and Electrical Studies on

Barium Strontium Titanate Thin Films

Prepared by Sol-Gel Technique. Crystal

Growth Centre, Anna University,

Chennai, India, 36 (1), 65-72.

4. Schwartz, R.W. (1997). Chemical

Solution Deposition of Perovskite Thin

Films. Department of Ceramic and

Materials Engineering, Clemson

University, Clemson, South Carolina

29634-0907, 9 (11), 2325-2340.

5. Darmasetiawan, H. (2005). Optimal

Penumbuhan Film BaTiO3 yang

didadah Indium dan Vanadium (BIVT)

serta penerapannya sebagai Sel Surya.

Institut Pertanian Bogor.

6. Tae Gon Ha. (2006). Cu-Dopping Effect

on the Dielectric and Insulation

Properties of Sol-Gel Derived

Ba0,7Sr0,3TiO3 Thin Film. Journal of

korean Physical Society, (49). 571-574

7. Irzaman, Arif, A., Syafutra, H., Romzie,

M. (2009). Studi konduktivitas listrik,

kurva I-V dan celah energi fotodioda

berbasis film semikonduktor BST yang

didadah galium menggunakan metode

chemical solution deposition (CSD).

Jurn Apl Fis 5(1): 22-30.

8. Fuad, A. (1999). Karakterisasi

Kapasitansi Tegangan Film

Ferroelektrik Ba0,5Sr0,5TiO3 dengan

struktur Metal-Ferroelektrik-

Semikonduktor (MFS) dan potensi

penerapannya pada memori.

Proceedings, Industrial Electronic

Seminar .

9. Budianto, Hary. (2007). Robot dengan

Sistem Pendeteksi Sensor Garis untuk

Mengangkat Barang [skripsi]. Medan :

Fakultas Matematika dan Ilmu

pengetahuan Alam, Universitas Sumatra

Utara.

10. Syamsurizal, M. (2008). Rancang

Bangun Alat Tomografi Impedansi

Listrik untuk pencitraan Buah Mangga

[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut

Pertanian Bogor.

11.Wardhana, L. (2006). Belajar sendiri

Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535

simulasi, Hardware, dan Aplikasi.

Yogyakarta: Penerbit Andi Yogyakarta.

12. [Atmel Corp]. (2003). 8-bit AVR

Microcontroller with 8K Bytes In-

System Programmable Flash. [tempat

tidak diketahui]: Atmel Corp.

13. Kuncoro, Giri. 9 Januari 2009.

Membuat Robot Line Follower

Sederhana. WordPress.

http://Pentriloquist.wordpress/2009/01/

09/membuat-robot-line-follower-

sederhana. diakses 19 Februari 2010.

14. Fahmizal. 25 Juli 2010. Merancang

Rangkaian Sensor Garis. WordPress.

http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/

merancang-rangkaian-sensor-garis.

diakses 8 September 2010.

15. Mancini, R. (2003). Op Amps for

Everyone. United States of America:

Elsevier.

16. Clayton, G., Winder, S. (2005).

Operational Amplifiers. Kastawan W,

penerjemah; Santika, W, editor.

England: Elsevier Ltd. Terjemahan dari:

Operational Amplifiers.

17. Steven T. Karris. Electronic Devices

and Amplifier Circuits with MATLAB

Applications. United States of America:

Orchard Publications.

18. [Anonim].19 Juli 2008. DC Motor

Control. Extremeelectronics.

http://extremeelectronics.co.in/avr-

tutorials/dc-motor-control. diakses 7

Februari 2011.

19. Syafutra, H. (2010). Pengintegrasian

Sensor Cahaya Tampak Berbasis Film

Material Ferroelektrik Ba0,25Sr0,75TiO3

pada Mikrokontroler ATMega8535

[Thesis]. Bogor: Fakultas Matematika


Pertanian Bogor.

20. Omar, M.A. (1993). Elementary Solid

State Physics. Addison-Wesley

Publishing Company.

21. Milan, J., Lauhon, L., Allen, J. (2005).

Photoconductivity of semiconducting

CdS Nanowires. Spring 2(1):43-47.

22. Johnson, M. (2004). Photodetection and

Measurement: Maximizing Performance

in Optical Systems. United States of

America: The McGraw-Hill Companies.

23.Huriawati, H. (2009). Sintesis Film BST

didadah Niobium dan Tantalum serta

Aplikasinya Sebagai Sensor Cahaya

[Thesis]. Bogor: Fakultas Matematika


Pertanian Bogor.

http://pentriloquist.wordpress/2009/01/09/membuat-robot-line-follower-sederhana



http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/merancang-rangkaian-sensor-garis

http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/merancang-rangkaian-sensor-garis

http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/dc-motor-control

http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/dc-motor-control

LAMPIRAN

24

Lampiran 1. Program robot line follower

/*

Date : 26/04/2011

Author : Ade Kurniawan

Company : Fisika IPB

*/

#include <mega8535.h>

#include <delay.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x60

// Read the 8 most significant bits

// of the AD conversion result

unsigned char read_adc(unsigned char adc_input)

{

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCH;

}

void main(void)

{

int X, Y, A, B, i, sensorA, sensorB ;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84;

SFIOR&=0xEF;

Delay_ms(3000);

DDRC=0xFF;

DDRD=0xFF;

DDRB=0xFF;

// Baca tegangan awal untuk menentukan tegangan referensi

// Tegangan referensi = nilai tengah antara tegangan putih & hitam

A = read_adc(1);

X = A+40;

B = read_adc(7);

Y = B+30;

while (1)

{

25

//kedua sensor berada pada bidang hitam (maju)

if ((sensorA << X) && (sensorB << Y)) {

PORTD = 0x06;

delay_ms(20);}}

//sensor kanan putih & sensor kiri hitam (belok kiri)

if ((sensorA >= X) && (sensorB << Y)) {

PORTD = 0x05;

delay_ms(20);}}

//sensor kanan hitam & sensor kiri putih (belok kanan)

if ((sensorA << X) && (sensorB >= Y)) {

PORTD = 0x0A;

delay_ms(20);}}

//kedua sensor berada pada bidang putih (diam)

if ((sensorA >= X) && (sensorB >= Y)) {

PORTD = 0x00;

delay_ms(20);}}

};

}

26

Lampiran 2. Gambar rancangan robot line follower

Film BST

Badan Robot

Robot line follower

Rangkaian Penguat dan driver motor

penerapan fotodioda film ba0.5sr0.5tio3 (bst) sebagai ... · film bst memiliki daerah serapan pada...

Documents