H Bridge

    H Bridge atau jembatan H adalah adalah salah satu rangkaian yang digunakan untuk

mengendalikan motor DC. Pada dasarnya rangkaian ini tersusun atas empat saklar yang

berbentuk seperti rangkaian dibawah ini:

Dari gambar tersebut terlihat bahwa keempat saklar disusun sedemikian rupa sehingga

membentuk huruf H, dari bentuk inilah mengapa rangkaian ini disebut jembatan H. Cara

kerja saklar diatas adalah jika saklar satu dan saklar tiga ditekan maka motor akan berputar

kearah kanan, begitu juga sebaliknya jika saklar dua dan saklar empat ditekan maka motor

akan berputar kearah kiri.

  Jembatan H seperti pada gambar diatas tentu saja nelum dapat dikontrol secara digital

(karena masih menggunakan saklar analog). Supaya rangkaian jembatan H dapan

dikendalikan secara digital maka keempat saklar tersebut diganti menjadi transistor (bisa juga

dengan MOSFET atau saklar elektronik lainnya,) sehingga rangkaian akan menjadi seperti

dibawah ini :

Dengan rangkaian diatas maka driver motor dapat dikontrol secara digital, dapat juga

dikontrol melalui mikrokontroler dengan menghubungkan push button dengan pin output

mikrokontroler.

Klasifikasi Sensor

Secara umum berdasarkan fungsi dan penggunaannya sensor dapat dikelompokan

menjadi 3 bagian yaitu:

a. sensor thermal (panas)

b. sensor mekanis

c. sensor optik (cahaya)

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas /

temperature / suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu.

Contohnya; bimetal, termistor, termokopel, RTD, photo transistor, photo dioda, photo

multiplier,photovoltaik, infrared pyrometer, hygrometer, dsb.

Sensor mekanis adalah sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti

perpindahan atau pergeseran atau posisi, gerak lurus dan melingkar, tekanan, aliran, level

dsb.

Contoh; strain gage, linear variable deferential transformer (LVDT), proximity,

potensiometer, load cell, bourdon tube, dsb.

Sensor optic atau cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari

sumber

cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengernai benda atau ruangan.

Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer

optic, dsb.

Ada banyak sekali jenis sensor pada robot, diantaranya akan dituliskan dibawah ini :

1. Touch Sensor. Adalah jenis sensor yang akan mendeteksi ketika disentuh, ibarat kulit.

Touch Sensor pada dasarnya adalah saklar yang memiliki berbagai jenis bentuk. Pada robot

digunakan untuk misalnya; mendeteksi objek yang ada pada tangan robot, mencegah

terjadinya tabrakan pada robot beroda, dan masih banyak lagi. Contoh touch sensor yang

paling sederhana adalah Push Button.

2. Light Sensor. Sensor ini mendeteksi cahaya atau peka terhadap cahaya disekitarnya.

Dengan sensor ini robot dapat mengetahui gelap dan terang suatu objek, tempat, siang atau

malam. Untuk menentukan gelap dan terang suatu tempat biasa menggunakan LDR Sensor,

sementara untuk keperluan Robot Pengikut Garis (Line Follower) menggunakan InfraRed

Sensor.

3. Color Sensor. Sama seperti light sensor atau Infra Red sensor, color sensor juga bisa

mendeteksi gelap terang dengan menangkap warna hitam dan putih. Tapi selain itu, Color

Sensor juga dapat mendeteksi warna lainnya seperti merah, biru, kuning, dan sebagainya.

Pada aplikasinya color sensor juga bisa digunakan untuk membuat robot Line Follower,

bahkan yang lebih canggih, yaitu: dapat mengikuti garis dengan warna yang lebih spesifik.

4. Distance Sensor. Adalah jenis sensor yang digunakan untuk mendeteksi objek dengan cara

mengukur jarak objek tersebut. Sensor ini bisa mengukur jarak dengan sangat akurat. Dalam

robot, Distance Sensor berguna sebagai mata. Robot dapat melihat objek didepannya dengan

sensor ini. Contoh Distance Sensor yang paling sering digunakan adalah Ultrasonic sensor.

Cara kerjanya sama persis seperti mulut dan telinga pada kelelawar.

5. Sound Sensor. Mendeteksi suara disekitar robot, fungsinya tentu saja seperti telinga.

Melalui program sensor ini bisa membedakan suara yang nyaring, suara yang tidak nyaring,

dan hening. Intensitasnya bisa kita atur manual, atau melalui program, tergantung jenis Sound

Sensor yang dipakai. Bahkan untuk jenis Voice Recognition, itu bisa diprogram untuk

mendengar kata (bahasa) yang digunakan manusia.

6. Balance Sensor. Biasa digunakan untuk membuat robot tetap seimbang. Mengetahui

kemiringan, dan membantu bangun saat robot terjatuh. Salah satu contohnya adalah

Gyroscope, dipakai juga pada Smartphone

7. Gas Sensor. Berfungsi untuk mendeteksi berbagai jenis gas atau asap yang ada disekitar.

Seperti hidung pada manusia, dapat membedakan yang mana gas yang biasa mana gas

yangberbahaya. Contoh penerapan gas Sensor adalah untuk robot penjinak Bom, atau robot

GreenBird.

8. Temperatur Sensor. Sama seperti kulit yang dapat merasakan panas dan dingin. Dengan

temperatur sensor robot dapat mengenali suhu yang ada disekitarnya.

Aktuator

Aktuator adalah perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. Dapat dibuat

dari sistem motor listrik atau motor DC (motor DC servo, motor DC stepper, solenoid dan

sebagainya), sistem pneumatik, dan perangkat hidrolik. Beberapa jenis aktuator berdasarkan

kategori tenaganya yaitu :

a. Aktuator tenaga elektrik, biasanya menggunakan solenoid, motor arus searah

b. Aktuator tenaga hidrolik

c. Aktuator tenaga pneumatik

Salah satu aktuator yang digunakan pada robot manipulator adalah servomotor. Servomotor

adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan

diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam servomotor. Servomotor ini

terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol.

Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran. Sedangkan sudut dari

sumbu servomotor diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel

motor. Contohnya, pada pulsa 1,5 milisecond akan membuat motor berputar sejauh 90° (lebih

sering disebut posisi netral). Jika pulsa lebih pendek dari 1,5 milisecond, maka motor akan

berputar lebih dekat ke 0°. Jika lebih panjang dari 1,5 milisecond, maka akan berputar

mendekati 180°. Dari Gambar 2.9 di bawah, durasi pulsa menentukan sudut dari batang

output.

Servomotor biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti

motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu,

servomotor dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot, servomotor sering

digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian bagian lain yang mempunyai gerakan

terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar. Servomotor adalah motor yang mampu

bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat

dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin

kontrolnya. Servomotor tampak pada dibawah ini.

Servomotor merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol

elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya.

Sistem mekanik servomotor tampak pada Gambar dibawah ini.

Lebih lengkapnya dapat digambarkan bahwa sebuah servomotor memiliki :

a. 3 jalur kabel : power, ground, dan control

b. Sinyal kontrol mengendalikan posisi

c. Operasional dari servomotor dikendalikan oleh sebuah pulsa.

d. Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control.

Jenis-Jenis servomotor diantaranya adalah:

a. Servomotor standar 180°

Servomotor jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan

defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah

– kiri adalah sebesar 180°.

b. Servomotor continuous

Servomotor jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut

putar (dapat berputar secara kontinyu).

Mekanisme Sistem Kontrol Robot

Sistem robot secara umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Ada 3 bagian penting dalam sistem robot ini yaitu Sensor, Rangkaian Mikrokontroler (otak)

dan Aktuator (Penggerak). Blok diagram rancangan robot secara keseluruhan dapat dilihat

pada gambar dibawah ini.

Blok diagram Bagian Rancangan Robot

Blok Diagram Rancangan Sistem Kontrol Robot

Komponen Utama Robot :

Mikrokontroler

Sistem pengendali utama dari robot adalah mikrokontroler Atmega103. mikrokontroler ini

dipakai untuk mengendalikan motor DC (H-brige), motor servo, sensor API (Hamamatsu

R2868), Proximity sensor, PIR sensor, Ultrasonic sensor, Rotary Encoder dan kipas

pemadam api. Mikrokontroler ini juga menghandle sistem Navigasi dan algoritma.

Dipilihnya mikrokontroler ini karena memiliki memori flash yang besar yaitu 128Kb,

keunggulan lainnya memiliki kecepatan yang tinggi 6 MIPS pada kristal 6Mhz, konsumsi

daya yang rendah.

Untuk sistem pemprogrammannya secara SPI untuk

system Programable yaitu pemprograman secara langsung, dapat diprogram

menggunakan bahasa C (CodeVision AVR). Memiliki I/O yang cukup (32 programable I/O

port, 8 ouput line, 8 Analog input line) sehingga semua sistem robot dapat di handle

oleh mikrokontroler Atmega 103.

Dengan dipilihnya mikrokontroler ini robot dapat bermanuver, navigasi dengan kecapatan

dan ketepatan yang maksimal dibandingkan dengan dua buah mikrokontroler sebab dapat

bekerja secara realtime (distribute system) tanpa harus menunggu data dari mikrokontroler

lainnya.

2 Rotary Encoder

Rotary encoder digunakan untuk mengubah atau mengkonversi posisi sudut ke dalam kode

digital yang nanti akan dibaca oleh mikrokontroler. Rotary encoder berfungsi sebagai

feedback yang akan memberitahukan besar sudut putaran dari motor dc. Dengan rotary

encoder diharapkan motor dc pada robot dapat dikendalikan dengan baik.

3. Actuator. Bagian ini seperti otot pada manusia. Fungsinya adalah untuk menggerakan

robot. Untuk robot yang beroda biasanya menggunakan DC Motor, sebagai pemutar roda,

dan membuat robot berpindah tempat. Dan untuk robot yang berjalan menggunakan kaki,

Motor Servo adalah pilihan yang tepat. Motor Sevo adalah DC Motor yang dapat diatur

putarannya. Untuk jenis yang linear Hidraulic, dan pneumatic juga digunakan untuk

penggerak robot.

4.Sensor. Jika manusia memiliki indera maka robot memiliki sensor. Ada banyak jenis-jenis

sensor robot, manusia hanya memiliki 5 indera, robot bisa memiliki sensor dengan jumlah

yang tidak terbatas. Karena robot mahluk elektronik, dan teknologi yang cepat berkembang.

5. Batterai

Sumber tegangan utama robot ini berasal dari batterai NI-cad 12V 600mAh. Namun

mengingat motor dc memerlukan daya yang lumayan besar maka dipasang sebuah batterai

NI-CAD 12V lagi untuk motor dc. Jadi jumlah baterai yang dipakai sebanyak 2 buah.

6. Kabel. Jika sebelumnya battery seperti darah, maka kabel ini seperti urat jalan mengalirnya

darah pada setiap komponen pada robot, dan juga sebagai saraf yang menjadi jalan data untuk

input dan output.

7. Frame. Sebagai tulang yang menyangga antara servo pada robot. Juga yang membentuk

robot menjadi berbagai macam, dan penunjang penampilan robot. Untuk robot beroda seperti

line follower frame cukup berbentuk kotak, atau lingkaran saja, sebagai penyangga DC Motor

dan tempat meletakan controller.

8. Chassis. Rangka utama pada robot, biasanya menjadi badan bagi si robot. Biasanya sebuah

chassis pada robot dipasang berbagai macam frame, dengan jumlah lebih banyak.

9. Support. Adalah komponen pendukung terbentuknya robot, seperti baud dan mur.

Komponen Dasar Elektron

Berikut ini merupakan Fungsi dan Jenis-jenis Komponen Elektronika dasar yang sering

digunakan dalam Peralatan Elektronika beserta simbolnya.

A. Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah Komponen Elektronika Pasif yang

berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.

Satuan Nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm (Ω). Nilai Resistor biasanya diwakili

dengan Kode angka ataupun Gelang Warna yang terdapat di badan Resistor. Hambatan

Resistor sering disebut juga dengan Resistansi atau Resistance.

Jenis-jenis Resistor diantaranya adalah :

a. Resistor yang Nilainya Tetap

b. Resistor yang Nilainya dapat diatur

Resistor Jenis ini sering disebut juga dengan Variable Resistor ataupun

Potensiometer.

c. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya.

Resistor jenis ini disebut dengan LDR atau Light Dependent Resistor

d. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan perubahan suhu.

Resistor jenis ini disebut dengan PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC

(Negative Temperature Coefficient)

Gambar dan Simbol Resistor :

B. Kapasitor (Capacitor)

Kapasitor atau disebut juga dengan Kondensator adalah Komponen Elektronika Pasif yang

dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu. Fungsi-fungsi Kapasitor

(Kondensator) diantaranya adalah dapat memilih gelombang radio pada rangkaian Tuner,

sebagai perata arus pada rectifier dan juga sebagai Filter di dalam Rangkaian Power Supply

(Catu Daya). Satuan nilai untuk Kapasitor (Kondensator) adalah Farad (F)

Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :

a. Kapasitor yang nilainya Tetap dan tidak ber-polaritas.

Jika didasarkan pada bahan pembuatannya maka Kapasitor yang nilainya tetap terdiri dari

Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyster dan Kapasitor Keramik.

b. Kapasitor yang nilainya Tetap tetapi memiliki Polaritas Positif dan Negatif.

Kapasitor tersebut adalah Kapasitor Elektrolit atau Electrolyte Condensator (ELCO) dan

Kapasitor Tantalum

c. Kapasitor yang nilainya dapat diatur.

Kapasitor jenis ini sering disebut dengan Variable Capasitor.

Gambar dan Simbol Kapasitor :

C. Induktor (Inductor)

Induktor atau disebut juga dengan Coil (Kumparan) adalah Komponen Elektronika Pasif

yang berfungsi sebagai Pengatur Frekuensi, Filter dan juga sebagai alat kopel (Penyambung).

Induktor atau Coil banyak ditemukan pada Peralatan atau Rangkaian Elektronika yang

berkaitan dengan Frekuensi seperti Tuner untuk pesawat Radio. Satuan Induktansi untuk

Induktor adalah Henry (H).

Jenis-jenis Induktor diantaranya adalah :

a. Induktor yang nilainya tetap

Induktor yang nilainya dapat diatur atau sering disebut dengan Coil Variable.

Gambar dan Simbol Induktor :

D. Dioda (Diode)

Diode adalah Komponen Elektronika Aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik

ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Diode terdiri dari 2 Elektroda

yaitu Anoda dan Katoda.

Berdasarkan Fungsi Dioda terdiri dari :

a. Dioda Biasa atau Dioda Penyearah yang umumnya terbuat dari Silikon dan berfungsi

sebagai penyearah arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC).

b. Dioda Zener (Zener Diode) yang berfungsi sebagai pengamanan rangkaian setelah

tegangan yang ditentukan oleh Dioda Zener yang bersangkutan. Tegangan tersebut

sering disebut dengan Tegangan Zener.

c. LED (Light Emitting Diode) atau Diode Emisi Cahaya yaitu Dioda yang dapat

memancarkan cahaya monokromatik.

d. Dioda Foto (Photo Diode) yaitu Dioda yang peka dengan cahaya sehingga sering

digunakan sebagai Sensor.

e. Dioda Schottky (SCR atau Silicon Control Rectifier) adalah Dioda yang berfungsi

sebagai pengendali .

f. Dioda Laser (Laser Diode) yaitu Dioda yang dapat memancar cahaya Laser. Dioda

Laser sering disingkat dengan LD.

Gambar dan Simbol Dioda:

E. Transistor

Transistor merupakan Komponen Elektronika Aktif yang memiliki banyak fungsi dan

merupakan Komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam dunia Elektronik

modern ini. Beberapa fungsi Transistor diantaranya adalah sebagai Penguat arus, sebagai

Switch (Pemutus dan penghubung), Stabilitasi Tegangan, Modulasi Sinyal, Penyearah dan

lain sebagainya. Transistor terdiri dari 3 Terminal (kaki) yaitu Base/Basis (B), Emitor (E) dan

Collector/Kolektor (K). Berdasarkan strukturnya, Transistor terdiri dari 2 Tipe Struktur yaitu

PNP dan NPN. UJT (Uni Junction Transistor), FET (Field Effect Transistor) dan MOSFET

(Metal Oxide Semiconductor FET) juga merupakan keluarga dari Transistor.

Gambar dan Simbol Transistor :

F. IC (Integrated Circuit)

IC (Integrated Circuit) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan

ratusan bahkan jutaan Transistor, Resistor dan komponen lainnya yang diintegrasi menjadi

sebuah Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bentuk IC (Integrated Circuit)

juga bermacam-macam, mulai dari yang berkaki 3 (tiga) hingga ratusan kaki (terminal).

Fungsi IC juga beraneka ragam, mulai dari penguat, Switching, pengontrol hingga media

penyimpanan. Pada umumnya, IC adalah Komponen Elektronika dipergunakan sebagai Otak

dalam sebuah Peralatan Elektronika. IC merupakan komponen Semi konduktor yang sangat

sensitif terhadap ESD (Electro Static Discharge).

Sebagai Contoh, IC yang berfungsi sebagai Otak pada sebuah Komputer yang disebut sebagai

Microprocessor terdiri dari 16 juta Transistor dan jumlah tersebut belum lagi termasuk

komponen-komponen Elektronika lainnya.

Gambar dan Simbol IC (Integrated Circuit) :

G. Saklar (Switch)

Saklar adalah Komponen yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan aliran

listrik. Dalam Rangkaian Elektronika, Saklar sering digunakan sebagai ON/OFF dalam

peralatan Elektronika.

Gambar dan Simbol Saklar (Switch) :