praktikum eldas 1 modul 3

19
LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1 Robot Line Follower Analog Saklar Transistor 25 September 2013 Triapani Mukti Gilang A (1127030069) Intan Dwi Nur Ramdini (1127030042) M.Arlan Sukma Gumilar (1127030049) Nia Kurniasari (1127030053) Syifa Siddiq (1127030067) Asisten : Roni Permana 1210703030 JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2013 1

Upload: triapani-mukti-gilang-anugrah

Post on 30-Dec-2015

69 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

DASAR 1

Robot Line Follower Analog Saklar Transistor

25 September 2013

Triapani Mukti Gilang A (1127030069)

Intan Dwi Nur Ramdini (1127030042)

M.Arlan Sukma Gumilar (1127030049)

Nia Kurniasari (1127030053)

Syifa Siddiq (1127030067)

Asisten : Roni Permana 1210703030

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2013

1

Abstract

Line follower robot is a first step to create an intelligent robot with

the ability of the complex. This line follower robot usually uses a sys-

tem of sensors working. The sensor used is a light sensor. Sensor light

coming from the LDR will receive beruapa input current is generated

from the light, therefore we use the line, the line of bright white to

light and dark black lines to light as the sensor. In addition, the robot

components are transistor as a switch and as an amplifier and compa-

rator IC DC motor as. For mempemudah process we use a simulation

to check the line follower robot works. Program used is proteus simu-

lation program Keywords: LDR, NPN transistor, IC Comparator, DC

motors, LEDs, and simulation proteus

Ringkasan

Robot line follower merupakan langkah awal untuk membuat sebu-

ah robot yang pintar dengan kemampuan yang kompleks. Robot line

follower ini biasanya menggunakan suatu sistem kerja sensor . Sensor

yang digunakan adalah sensor cahaya. Sensor cahaya yang berasal dari

LDR ini akan menerima input beruapa arus yang dihasilkan dari caha-

ya , oleh karena itu disini kita menggunakan garis , garis putih untuk

cahaya terang dan garis hitam untuk cahaya gelap sebagai sensornya.

Selain itu, dalam komponen robot terdapat transistor sebagai saklar

dan IC komparator sebagai penguat dan motor DC sebagai pengge-

rak. Untuk mempemudah pengerjaannya kami menggunakan sebuah

simulasi untuk mengecek robot line follower ini bekerja .Program yang

digunakan ialah program simulasi proteus. Kata Kunci: LDR ,tran-

sistor NPN, IC Komparator, motor DC, LED, dan simulasi proteus

2

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Robot Line follower merupakan salah satu penggagas dari robot pintar .

Robot line follower in merupakan salah satu aspek penguji bagaimana robot

dapat bekerja dengan baik . Prinsip kerjanya sangat sederhanana, yak-

ni menggunakan prinsip kerja LDR , transistor serta motor Dc . Prinsip

LDR sebagai sensor dan transisitor sebagai saklar membuat motor dc da-

pat bergerak .Untuk pembanding selain membuat robot line follower analog

transistor , kami juga membuat desain Robot line follower IC Kompara-

tor. Oleh karena itu pada prercobaan kali ini kami akan mencoba membuat

simulasi robot line follower pengikut garis hitam dan garis putih

1.2 Tujuan

Adapun tujuan praktikum elektronika dasar kali ini adalah :

1. Dapat mengetahui prinsip kerja sensor cahaya LDR

2. Dapat mengetahui prinsip kerja transistor NPN dan PNP sebagai sa-

klar dan penguat

3. Dapat mengetahui prinsip kerja LED

4. Dapat mengetahui prinsip kerja motor DC

5. Dapat mendesain robot line follower analog sederhana

1.3 Dasar Teori

ROBOT LINE FOLLOWER ANALOG SAKLAR TRANSISTOR

1. Posisi Sensor di Atas Garis Hitam

Prinsip kerja desain line follower dengan posisi sensor di atas garis hi-

tam, pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi LDR men-

jadi besar, sehingga dengan posisi LDR dekat ground maka arus tidak

akan mengalir melalui LDR tetapi memilih untuk langsung menuju ba-

sis transistor 2N3904 yang akan mengaktifkan transistor 2N3904 serta

menyalakan led indicator dan perubahan logika kaki kolektor tran-

sistor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan

3

transistor 2N2907 serta menggerakkan motor DC, sebaliknya padasaat

LDR mendeteksi permukaan putih maka motor DC akan mati.

2. Posisi sensor Diatas Garis Putih

Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas

permukaan putih, pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka

resistansi hambatan LDR menjadi kecil sehingga ada arus yang meng-

alir melalui LDR yang akhirnya akan ada arus menuju basis yang

mengaktifkan transistor 2N3904 serta menyalakan led indicator dan

perubahan logika kaki kolektor transistor 2N3904 akan juga berfungsi

sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta mengge-

rakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi garis hitam

maka motor DC akan mati.

ROBOT LINE FOLLOWER ANALOG SAKLAR IC KOMPARATOR

1. Posisi Sensor di Atas Garis Hitam

Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas

garis hitam, pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi

LDR menjadi besar dan tidak ada arus yang akan melalui LDR se-

hingga arus listrik akan langsung menuju IC komparator, karena arus

masuk melalui kaki non-inverting maka IC komparator akan membaca

input sebagai nilai maksimum dan memberikan output juga maksi-

mum, agar lebih stabil maka output IC di hubungkan dengan Ground

melalui resistor pull down, arus output IC akhirnya akan menggerak-

an kaki basis transistor 2N222 yang akan menghidupkan motor DC,

sebaliknya saat LDR mendeteksi permukaan putih motor DC akan

mati.

2. Posisi Sensor di Atas Permukaan Putih

Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas

permukaan putih, pada saat LDR mendeteksi 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 memberikan output mak-

simum, agar lebih stabilmaka output IC di hubungkan dengan Vcc

melalui resistor pull up, arus output IC akhirnya akan menggerak-

4

an kaki basis transistor 2N222 yang akan menghidupkan motor DC,

sebaliknya saat LDR mendeteksi garis hitam motor DC akan mati.

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 hari

Jum’at tanggal 20 September 2013 pukul 13.00-15.00 WIB

2.2 Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali

ini antara lain:

1. Komputer

2. Program Proteus :

simulasi LDR ,simulasi LED ,simulasi Transistor NPN dan PNP, simu-

lasi IC Komparator ,simulasi Motor DC ,simulasi Resistor , simulasi

kabel penghubung ,simulasi voltmeter

2.3 Prosedur Percobaan:

Line Follower Analog Transistor Garis Hitam

Mengaktifkan program simulasi proteus

Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 1)

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap

6

(a) Gambar 1

Line Follower Analog Transistor Garis Putih

Mengaktifkan program simulasi proteus

Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 2)

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap

(b) Gambar 2

7

Line Follower IC Komparator Garis Hitam

Mengaktifkan program simulasi proteus

Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 3)

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap

(c) Gambar 3

8

Line Follower IC Komparator Garis Putih

Mengaktifkan program simulasi proteus

Membuat rangkaian pada program sesuai gambar (lih.gbr 4)

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR terang

Menguji dan menganalisis tegangan output saat LDR gelap

(d) Gambar 3

9

3 Hasil dan Pembahasan

3.1 Data Hasil Pengamatan

1. Line Follower Analog Transistor Sensor Garis

Tabel1. Tegangan pada LDR Sensor Garis Hitam

LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)

LDR 1 0,77 0,12

LDR 2 0,77 0,12

Tabel2. Tegangan pada LDR Sensor Garis Putih

LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)

LDR 1 4,90 3,64

LDR 2 4,90 3,64

2. Line Follower IC Komparator Sensor Garis

Tabel3. Tegangan pada LDR Sensor Garis Hitam

LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)

LDR 1 4,90 0,12

LDR 2 4,90 0,12

Tabel4. Tegangan pada LDR Sensor Garis Putih

LDR Tegangan Gelap (Volt) Tegangan Terang (Volt)

LDR 1 4,90 0,12

LDR 2 4,90 0,12

3.1.1 Pembahasan

Pada percobaan kali ini kami mencoba untuk mendesain sebuah robot line

follower dari simulasi proteus. Pada dasarnya robot line follower menggu-

nakan prinsip kerja dari sensor cahaya .Maka Sensor cahaya tersebut berasal

dari LDR .Kita ketahui bahwa LDR mempunyai karakteristik sebagai beri-

kut apabila terkena cahaya maka resistansinya kecil dan sebaliknya apabila

10

tidak terkena cahaya maka resistansinya besar. Jadi pada saat LDR tertu-

tup dan tidak terkena cahaya maka resistansinya membesar sehingga arus

yang melewati LDR akan terhambat dan mengalir menuju basis npn. Di-

mana karakteristik npn adalah akan menghantar apabila basis lebih positif

daripada emitter dengan mengalirnya arus menuju basis maka npn dalam

kondisi menghantar (kolektor dan emitter ON). Untuk pnp sebaliknya emit-

ter harus lebih positif dari basis, karena kolektor emitter pnp terhubung

dengan sumber tegangan melalui lilitan relay seperti yang telah dijelaskan

bahwa kolektor dan emitter npn ON (saklar tertutup) maka dengan begi-

tu juga kaki basis pnp terhubung langsung dengan kolektor npn sehingga

pnp dalam keadaan menghantar (untuk jenis pnp : diode basis-emiter pnp

dalam kondisi reverse) dengan menghantarnya pnp maka sumber tegangan

yang melalui relay mengalir sehingga menginduksi lilitan relay dan menim-

bulkan medan magnet yang dapat menarik saklar pada relay. Saklar yang

terhubung dengan tegangan dapat mengalir melaui R dan LED dengan be-

gitu LED pun menyala . Saat LED menyala maka akan ada arus yang

terhubung sehingga komponen yang lain pun ikut bergerak . Namun hal ini

dapat dibedakan berdasarkan jenis rangkaiannya , apakah sistem mengenal

sensor cahaya yang digunakan adalah gelap ataupun terang . Oleh karena

itu pada percobaan kali ini kami menggunakan prinsip yang sama namun

diterapkan pada sensor yang berbeda , yakni ;

Prinsip Kerja Line Follower Analog Transistor

Sensor yang digunakan terdiri dari LDR. Sensor ini nilai resistansinya akan

berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Un-

tuk sensor cahayanya digunakan LED-red, komponen ini mempunyai cahaya

yang cukup terang, sehingga cukup untuk mensuplai cahaya ke LDR .Jika

LDR tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar atau dapat

kita asumsikan tak hingga. Sehingga arus yang mengalir pada NPN sangat

kecil atau dapat diasumsikan dengan logika .Maka saat tidak terkena ca-

hay Robot Line Follower diasumsikan LDR mendeteksi 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 transis-

tor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor

11

2N2907 serta menggerakkan motor DC.

Jika LDR terkena cahaya, maka LDR akan bersifat sebagai sumber tegang-

an dan nilai resistansinya akan menjadi kecil, sehingga akan ada arus yang

mengalir ke NPN dan berlogika 1.Prinsip kerja untuk desain line follower

dengan posisi sensor di atas permukaan putih, pada saat LDR mendetek-

si permukaan putih maka resistansi hambatan 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 transistor 2N3904 akan juga berfungsi

sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta menggerakkan

motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka motor

DC akan mati.

Prinsip Kerja Line Follower IC Komparator

Komparator pada rangaian ini menggunakan IC LM 339 yang didalamnya

berisi rangkaian Op Amp digunakan untuk membandingkan input dari sen-

sor. Dimana input akan dibandingkan dari Op Amp IC LM 339 yang output

berpulsa high. Sehingga tidak perlu adanya pull up pada outputnya. IC ini

dapat bekerja pad range 3 volt sampai 30 volt dan dapat bekerja dengan

normal mulai tegangan 6 volt. Dalam rangkaian ini juga terdapat LED, yang

berfungsi sebagai indikator. Untuk mengatur tagangan pada pembanding,

disambungkan Variable Resistor (VR) diantara kedua OP Amp IC LM 339.

1. Jika tidak ada arus yang mengalir dari rangkaian sensor ke rangkaian ini

maka tegangan masukan untuk rangkaian ini adalah 0 Volt, akibatnya pada

IC 1 tegangan di terminal (+) ¿ (-), maka LED-A on, sedangkan pada IC 2

sebaliknya LED-B off.

2. Jika ada arus yang mengalir dari rangkaian sensor ke rangkaian ini maka

tegangan masukan untuk rangkaian ini mendekati Vcc, akibatnya pada IC

2 tegangan di terminal (+) ¡ (-), maka LED-B on, sedangkan pada IC 1

sebaliknya maka LED-A off.

Kondisi antara titik A dan b akan selalu keterbalikan.

Pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi LDR menjadi be-

sar dan tidak ada arus yang akan melalui LDR sehingga arus listrik ak-

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

inverting maka IC komparator akan membaca input sebagai nilai maksimum

dan memberikan output juga maksimum, agar lebih stabil maka output IC

12

di hubungkan dengan Ground melalui resistor pull down, arus output IC

akhirnya akan menggerakan kaki basis transistor 2N222 yang akan menghi-

dupkan motor DC, sebaliknya saat LDR mendeteksi permukaan putih motor

DC akan mati.

Driver adalah rangkaian yang tersusun dari transistor yang digunakan untuk

menggerakkan motor DC. Dimana komponen utamanya adalah transistor

yang dipasang sesuai karakteristiknya.Pada saat input dari R mendapat in-

put, maka ada arus yang mengalir pada rangkaian, akibatnya transistor akan

menyala karena basis terbias, sehingga motor berputar. Sehingga saat input

dari R yang lain berlogika 1 maka input B akan berlogika 0, jadi transistor

akan mati Pada saat input dari R lain mendapat input, maka ada arus yang

mengalir pada rangkaian, akibatnya transistor akan menyala karena basis

terbias, sehingga motor Berputar tapi dengan arah yang berlawanan.

Pada saat LDR mendeteksi 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 stabilmaka 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 akanmati

3.1.2 Analisi Data

Adapun yang mempengaruhi praktikum kali ini yakni , kami tidak mela-

kukan percobaan secara eksperimen langsung , sehingga kami belum dapat

membandingkan hasil tegangan input maupun output dari masing-masing

tegangan. Pada praktikum kali ini kami hanya membandingkan dan menga-

nalisis hasil simulasi dan teori yang kami dapat , oleh karena itu kekuarang-

an yang kami miliki adalah kekurangan saat pembahasan karena kami tidak

menggali lebih dalam apa yang kami lakukan dalam praktikum kali ini .Pa-

da percobaan kali ini kami tidak berkesepatan untuk mengetahui cara kerja

robot line follower dalam aplikasinya secara langsung . Robot line follower

13

yang dibuat hanya simulasi maka , kami belum mengetahui perbedaan dan

penjelasan yang sesungguhnya ketika Robot benar mengenai garis hitam

maupun garis putih .Selain itu saat robot berbelok dan mengenai sebuah

garis kami belum melihat dan mengetahui secara pasti . Dari pembahas-

an makan kami hanya dapat menjelaskan sesuai teori aja sedangkan secara

aplikasi kami belum dapat menjelaskannya secara langsung .

4 Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan,dapat disimpulkan bahwa pada sensor

LDR dengan menggunakan IC komparatormaupun transistor berada diatas

garis hitam ketika sensor berada pada posisi gelap maka LED akan menyala

dan motor akan bergerak.Sedangkan pada sensor LDR denganmenggunakan

IC komparator maupun transistor berada diatas garis putih ketika sensor

berada pada posisi terang maka LED akan menyala dan motor akan ber-

gerak . Dapat dikatakan bahwa masing-masing komponen sangat berperan

penting dalam hal menggerakan motor DC. LDR berfungsi sebagai sensor

. Transistor dan IC Komparator merupakan Saklar dan penguat , dimana

masing - masing komponen akan bergerak sesuai input yang diberikan dari

LDR . Output dari transistor dan IC Komparator akan diteruskan kepa-

da motor DC sehingga Robot Line Follower akan bergerak sesuai dengan

komponen dan rangkaian yang diinginkan.

14

Pustaka

[1] Ahmad,Jayadi.2007. ”‘ Elektronika Dasar”..E-book

[2] Robertson , Christopher. Fundamental Electrical and Electronic Prin-

ciples Third Edition..E-Book

[3] Mike James ,Stan Amos . ”‘ Principles of Transistor Cirquit , Ninth

Edition” .E-book

[4] Tim Pengajar SMP Kelas 1.1996.”Keterampilan Elektonika Da-

sar”.Bandung

[5] William H, dkk .2005.”RANGKAIAN LISTRIK Edisi Keenam Jilid 1.

Erlangga ”.Jakarta

[6] http://fisikasirintocoy.blogspot.com/2013/01/transistor-npn-pnp.html

[7] http://elcorobotics2012.blogspot.com/2013/06/cara-kerja-line-

follower.html

15

LAMPIRAN

(e) LDR Gelap (f) LDR Terang

(g) LDR 1 Gelap (h) LDR 1 Terang (i) LDR 2 Gelap (j) LDR 2 Terang

Gambar 1: Hasil Simulasi Line Follower Analog Garis Hitam

16

(a) LDR Gelap (b) LDR Terang

(c) LDR 1 Gelap (d) LDR 1 Terang (e) LDR 2 Gelap (f) LDR 2 Terang

Gambar 2: Hasil Simulasi Line Follower Analog Garis Putih

17

(a) LDR Gelap (b) LDR Terang

(c) LDR 1 Gelap (d) LDR 1 Terang (e) LDR 2 Gelap (f) LDR 2 Terang

Gambar 3: Hasil Simulasi Line Follower IC KOmparator Garis Hitam

18

(a) LDR Gelap (b) LDR Terang

(c) LDR 1 Gelap (d) LDR 1 Terang (e) LDR 2 Gelap (f) LDR 2 Terang

Gambar 4: Hasil Simulasi Line Follower IC KOmparator Garis Putih

19