Line Tracer Robot

Line Tracer Robot (LTR) atau disebut robot penjejak garis adalah sebuah robot yang dapat berjalan mengikuti garis. Ada dua kategori dalam LTR, yaitu LTR tanpa diprogram dan LTR yang dapat diprogram.
Garis yang digunakan memiliki lebar tertentu (1.5 cm - 5 cm) dengan warna garis mencolok dengan warna dasar arena, misal warna garis hitam dan warna dasar arena putih.

Untuk LTR tanpa diprogram, dapat menggunakan komponen dua buah sensor, komparator tegangan analog dan pengendali motor DC (DC motor driver).

Rangkaian LTR tanpa diprogram seperti ditunjukkan pada gambar berikut :

Sensor GarisSensor Garis digunakan untuk mendeteksi perbedaan warna garis dengan warna dasar arena. Prinsip yang digunakan adalah mendeteksi banyak atau sedikitya pantulan cahaya yang diterima oleh sensor.

Sebagai sumber cahaya (Transmitter) dapat menggunakan LED (Light Emitting Diode) yang memiliki pancaran cahaya yang terang -dapat menggunakan jenis LED Superbright atau Ultrabright. Dari beberapa percobaan, LED warna merah dapat menghasilkan pantulan cahaya yang lebih baik.

Sedangkan yang digunakan sebagai penerima pantulan cahaya (Receiver) dapat menggunakan komponen fotodioda. Jika menginginkan hasil penerimaan yang paling baik, dapat menggunakan komponen fototransistor, tetapi darisisi harga komponen tersebut lebih mahal dari fotodioda.
Rangkaian sensor garis ditunjukkan pada gambar berikut :

R1 bernilai 560 ohm agar arus yang mengalir pada LED sebesar 10 mA. Pada bagian penerima, R2 bernilai 10 kilo-ohm agar saat fotodioda menerima banyak pantulan cahaya dapat menghasilkan tegangan keluaran mendekati 0 volt, sedangkan saat fotodioda tidak menerima banyak pantulan cahaya dapat menghasilkan tegangan keluaran mendekati 5 volt.
Komparator
Komparator merupakan salah satu contoh rangkaian elektronika yang menggunakan OpAmp yang berfungsi untuk membandingkan dua buah tegangan masukan. Pada perakitan elektronik robot, rangkaian ini dapat digunakan sebagai pembanding nilai keluaran dari sensor.

Komparator dapat menggunakan komponen LM339. Rangkaian komparator yang digunakan seperti ditunjukkan pada gambar berikut :

Hasil setiap pembacaan data sensor akan dibandingkan oleh dua komparator (inverting [U1B] dan non-inverting [U1A]), sehingga hasil keluaran komparator akan berkebalikan (0 volt atau 5 volt). Hal ini bertujuan untuk memberikan isyarat ke pengendali motor agar dapat menggerakkan motor ke arah maju atau mundur. Keluaran komparator hanya menghasilkan arus yang kecil, maka diperlukan pull-up resistor sebagai penguat arus. Resistor ini terpasang R4 dan R6.

 

Pengendali Motor

Pengendali motor (motor driver) adalah rangkaian komponen yang dapat mengatur kinerja putaran motor. Dengan menggunakan motor driver, pengendalian motor meliputi men-start, men-stop dan memilih arah perputaran. Selain itu dapat juga mengatur kecepatan putar motor dan mencegah terjadinya kelebihan beban arus (overload) pada motor. Penggunaan motor driver disesuaikan dengan jenis dan besar arus dari motor yang akan dikendalikan.

 

H-Bridge Motor Driver
H-Bridge adalah salah satu contoh rangkaian motor driver. Susunan dasar dari rangkaian tersebut adalah beberapa transistor yang terangkai menyerupai huruf “H”. Oleh karena itu, rangkaian tersebut dinamakan H-Bridge. Rangkaian H-bridge ditunjukkan pada gambar berikut :

 

 

Gambar di atas, motor DC akan berputar jika salah satu transistor NPN (Q3 atau Q4) dan salah satu transistor PNP (Q1 atau Q2) aktif bersamaan. Untuk membuat hal tersebut, maka perlu diaktifkannya salah satu transistor Q5 atau Q6, yaitu dengan memberikan tegangan masukan pada kaki basis (input1 atau input2).
 

Saat ini rangkaian H-Bridge motor driver telah dikemas dalam bentuk IC, seperti IC L293D dan IC L298. Masing-masing IC tersebut memiliki kemampuan menghantarkan sejumlah arus yang berbeda.

Untuk rangkaian yang menggunakan driver motor L293D, ditunjukkan pada gambar berikut :

Rangkaian keseluruhan dari Robot Line Tracer tanpa diprogram adalah sebagai berikut :

Sensor dan Transducer

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang cepat terutama dibidang otomasi industri. Perkembangan ini tampak jelas di industri pemabrikan, dimana sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tangan manusia, kemudian beralih menggunakan mesin, berikutnya dengan electro-mechanic (semi otomatis) dan sekarang sudah menggunakan robotic (full automatic) seperti penggunaan Flexible Manufacturing Systems (FMS) dan Computerized Integrated Manufacture (CIM) dan sebagainya.

Model apapun yang digunakan dalam sistem otomasi pemabrikan sangat tergantung kepada keandalan sistem kendali yang dipakai. Hasil penelitian menunjukan secanggih apapun sistem kendali yang dipakai akan sangat tergantung kepada sensor maupun transduser yang digunakan.

Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis.

Besaran masukan pada kebanyakan sistem kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia, mekanis dan sebagainya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau sistem manipulasi atau sistem pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan listrik diubah terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik melalui sebuah alat yang disebut transducer

Sebelum lebih jauh kita mempelajari sensor dan transduser ada sebuah alat lagi yang selalu melengkapi dan mengiringi keberadaan sensor dan transduser dalam sebuah sistem pengukuran, atau sistem manipulasi, maupun sistem pengontrolan yaitu yang disebut alat ukur.

D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya..
Contoh; Camera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran, kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya, dan lainnya.

William D.C, (1993), mengatakan transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya”. Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas).
Contoh; generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya.

William D.C, (1993), mengatakan alat ukur adalah sesuatu alat yang berfungsi memberikan batasan nilai atau harga tertentu dari gejala-gejala atau sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi.
Contoh: voltmeter, ampermeter untuk sinyal listrik; tachometer, speedometer untuk kecepatan gerak mekanik, lux-meter untuk intensitas cahaya, dan sebagainya.

Selengkapnya unduh di  Sensor dan Transduser

ORCAD

Langkah-langkah membuat jalur PCB
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

1. Menata komponen dengan meminimalisasi jalur-jalur yang
    berseberangan

2. Mengganti padstack tiap komponen
    pilih komponen - Esc - View Spreadsheet - Padstacks
    perhatikan bagian-bagian yang di-blok
    layer TOP : Undefined, No Connection
    layer BOTTOM : Round -> Oblong, Pad Width 60, 90
                            Square -> Rectangle, Pad Width 60, 90

3. Untuk memastikan semua komponen sudah diubah padstack-nya,
    pilih layer BOTTOM pada layer selection, kemdudian tidak ada
    layer TOP pada tiap kaki komponen.

4. Pengaturan Auto routing
------------------------------
a. Options - System Settings
    Unit : Mils, Grid : 0, 25, 100, 25, 25

b. View Spreadsheet - Layers
    INNER1 dan INNER2 -> Unused Routing

c. Untuk melebarkan jalur, View Spreadsheet - Nets
    Ubah sesuai keperluan

d. Untuk memaksimalkan pembuatan jalur bagian bawah
    Options - Route Strategies - Route Layers
    Semua layer TOP -> NO routing Enabled

e. Memulai Routing
    Auto - Autoroute - Board

f. Apabila ingin menghapus hasil routing
   Auto - Unroute - Board

5. Pengaturan Manual Routing
----------------------------------
a. Options - System Settings
    Unit : Mils, Grid : 0, 5, 5, 5, 5

b. Untuk melebarkan jalur, View Spreadsheet - Nets
    Min Width : 12, Conn Width: 12, Max Width : 100

c. Options - Route Strategies - Route Layers
    Semua layer TOP dan BOTTOM -> YES routing Enabled

d. Menggunakan button Edit Segment Mode atau Add/Edit ROute Mode


Tombol-tombol yang digunakan dalam routing manual
--------------------------------------------------------------
W : Mengubah lebar jalur
D : Menghapus jalur yang terrouting
V : Membuat via (penghubung layer TOP dan BOTTOM)
F : Menyelesaikan jalur yang belum terrouting

CVAVR 2.05.3

V2.05.3 Commercial Release
 
Compiler 

• added support for graphic LCDs with 160x80, 160x128 resolution and Toshiba T6963C controller
• added support for graphic LCDs with 180x32 resolution and SED1520 controller
• modified the glcd_putchar function (graphics.h) so that it fills the spaces between the characters with the background color
• added the GLCD_CLEARBLOCK and GLCD_SETBLOCK modes to the glcd_block function from the hardware abstraction layer for graphic LCDs

CodeWizardAVR 

• fixed: when switching from the ATmega128 chip to ATmega103 the Mode options for External Interrupts 4 to 7 remained those of ATmega128
• fixed: the comments for the code generated for disabling the Digital Input Buffers on AIN0 and AIN1 inputs were not correct for the ATmega48A/48PA/88A/88PA/168A/168PA/328/328P chips, altough the code itself was OK
• fixed: entering an incorrect EBI base address resulted in an endless error message, without the possibility to correct it

Programmer

• corrected the chip signature for the ATmega88A chip

download here

Op-amp Komparator

Konfigurasi open-loop pada Op Amp dapat difungsikan sebagai komparator. Jika kedua input pada Op Amp pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan membandingkan kedua saluran input tersebut. Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+Vsat) atau saturasi negatif (-Vsat).

Sebuah rangkaian komparator akan membandingkan isyarat tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa isyarat tegangan high atau low sesuai dengan besar isyarat tegangan masukan yang lebih tinggi.

Besar isyarat tegangan keluaran dari komparator tidak bersifat linier secara proporsional terhadap besar tegangan input. Terdapat dua macam komparator, antara lain :

1.  Komparator Tak-Membalik (Non-Inverting Comparator)
2.  Komparator Membalik (Inverting Comparator)

Materi selengkapnya silakan diunduh di sini

ABU ROBOCON 2012

 In our game, robots will be the bun-snatchers. They will travel through the Tunnel, cross the Bridge and land the Island where the Bun Tower locates. They have to snatch the “Peng On Bun” in order to achieve “Peng On Dai Gat” .Who will be the winner of the ABU Asia-Pacific Robot Contest 2012 after a great “journey” in Hong Kong? Let’s see!

 Hong Kong will be the host city of the 11th ABU Robot Contest in 2012. By then, students from the Asia-Pacific region will gather in Hong Kong, directing robots to cross Bridges and Tunnels, land the Island, climb the Bun Tower, snatch the lucky Buns and achieve “Peng On Dai Gat”. Who will be the winner of the ABU Asia-Pacific Robot Contest 2012 after a great “journey” in Hong Kong? Let’s see!
Hong Kong is hilly with a rich landscape that includes over 200 islands, leading to a particularly strong need of bridges and tunnels. Among these we have the Cross Harbour Tunnel linking up Kowloon and Hong Kong Island across Victoria Harbour, while the Tsing Ma Bridge is the world’s longest road-and-rail suspension bridge that brings Lantau Island closer to us. Thanks to these bridges and tunnels, Hong Kong now boasts a well-developed traffic network.

CodeVisionAVR v2.05.0

V2.05.0 Commercial Release

• added ADC support for ATxmega chips in the CodeWizardAVR
• added support for the ATmega8U2, ATmega16U2, ATmega32U2, ATmega32A chips in the C Compiler, CodeWizardAVR and Programmer
• added support for the USB controller of the AT90USB82, AT90USB162, ATmega16U4 and ATmega32U4 chips in the CodeWizardAVR
• added a new alphanumeric LCD library (alcd_ks0073.h) for the Samsung KS0073 controller
• improved configuration settings for ATxmega EBI SDRAM mode
• disabled the possibility to specify the SCK clock rate for SPI slave mode in the CodeWizardAVR for non-ATxmega devices
• added code to clean up NVM controller command register after EEPROM write for ATxmega chips
• fixed: when the EBI was configured in SDRAM 3P mode, the upper 4 bits of PORTJ were not set as outputs for address lines A8..A11
• fixed: functions with __reset attribute were removed by the linker
• fixed: added code to ensure that RAMPX=0 after clearing/initializing more than 65535 bytes of RAM in the start-up code for the ATxmega chips
• added the missing definitions of EBI_SDCAS_bm, EBI_SDROW_bm and EBI_CS_SDSREN_bm used by the start-up code during EBI initialization for ATxmega chips
• corrected SP initialization for ATxmega chips when calling functions with __reset attribute and external RAM enabled
• fixed: the compiler could produce incorrect code (hardware stack unbalance) when adressing structure members in complex expressions using pointers, if the member's offset is higher than 64-sizeof(member)
• fixed: because the ATxmega registers are not mapped to RAM, like in the rest of the AVR chips, the addresses of global variables allocated to registers R2..R14, obtained using the & operator, were not correctly passed as function arguments
• fixed: the CodeWizardAVR for ATxmega chips incorrectly set the upper 4 bits of the USART BAUDCTRLB register for negative values of BSCALE
• corrected the signature for the ATtiny4313 chip in the programmer
• added new ATxmega ADC examples in the \EXAMPLES ATxmega\ADC directory
• updated the Help topics: CodeVisionAVR C Compiler Reference|Accesing the I/O Registers and CodeVisionAVR C Compiler Reference|Bit Level Access to the I/O Registers with ATxmega specific examples

CodeVisionAVR 2.5.0

USB AVRISP mkII In-System Programmer

AVRISP MKII adalah salah satu programmer mikrokontroler AVR yang menggunakan interface USB.
Perangkat ISP ini sangat memudahkan bagi pembuat rangkaian-rangkaian berbasis mikrokontroler AVR karena sudah menggunakan interface USB dan support untuk kompiler CodevisionAVR (CVAVR) dan AVRStudio.

Rangkaian untuk membuat perangkat ini adalah sebagai berikut :

Setelah membuat rangkaian tersebut dalam PCB, mikrokontroler ATMEGA8 diisikan firmware berikut :


unduh firmware di sini

Untuk memasang driver pada winXP, pasang driver berikut :

unduh driver winXP di sini

Sensor Cahaya dengan Komparator Histerisis

A.   Latar Belakang
Sensor fotodioda digunakan sebagai penangkap intensitas cahaya. Tegangan keluaran sensor fotodioda masih dalam bentuk tegangan analog, sehingga untuk mengubahnya menjadi digital dapat menggunakan rangkaian ADC (Analog to Digital Converter) atau rangkaian komparator.
Penggunaan rangkaian komparator akan mengubah tegangan analog menjadi digital 1-bit. Penggunaan komparator dengan histerisis akan memberikan dua buah tegangan pembanding atau tegangan referensi. Sehingga setiap tegangan input akan dibandingkan dengan dua buah tegangan referensi tersebut.

B.   Tujuan
Tujuan dari rangkaian ini adalah menghasilkan tegangan digital 1-bit dari sensor cahaya menggunakan komparator yang mempunyai dua buah tegangan pembanding.

C.   Landasan Teori
1.    Schmitt Trigger
Schmitt trigger adalah jenis komparator dengan dua tegangan pembanding yang berbeda (Threshold voltage). Saat tegangan input melebihi tegangan batas atas (high threshold) maka tegangan komparator akan bernilai high pada model non-inverting input atau low pada model inverting input. Tegangan output akan bernilai tetap sampai tegangan input berada di bawah tegangan batas bawah (low threshold). Saat tegangan input berada di bawah tegangan batas bawah, maka tegangan ouptut akan berubah dari keadaan sebelumnya. Kondisi tegangan output high atau low bernilai mendekati tegangan positif atau negatif dari catu daya yang digunakan pada komparator [1]. Gambar 1. Menunjukkan grafik perubahan tegangan output terhadap tegangan input pada rangkaian Schmitt Trigger.

Gambar 1.

2.    Sensor Cahaya
Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari sensor cahaya adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Sebagai pemancar (transmitter) menggunakan LED (Light-Emitting Diode) ultrabright, sedangkan sebagai penerima (receiver) cahaya dapat menggunakan LDR, fototransistor atau fotodioda. [2]

D. Gambar Rangkaian

E. Analisa Rangkaian
Arus yang mengalir pada LED adalah ±10 mA. Sehingga dengan tegangan catudaya 5 Volt diperlukan resistansi sebesar :

R_LED=VCC/I_LED
R_LED=(5 V)/(10 mA)=500 Ω

Karena resistor yang bernilai 500 Ω dipasaran tidak ada, maka nilai resistor yang mendekati adalah 560 Ω.
R1 (22k) membentuk rangkaian pembagi tegangan dengan fotodioda. Sehingga tegangan keluaran hasil pembacaan sensor diumpankan ke masukan pembalik pada komparator (no.pin 6).
R2 (5k) sebagai resistor variabel yang berfungsi menetapkan tegangan referensi berkisar antara 0 Volt hingga 5 Volt.
Perhitungan dua buah tegangan pembanding adalah sebagai berikut :

Tegangan batas atas (VUT)
V_UT=(n/(n+1)×V_REF )+(V_(out(max))/(n+1))

Dimana n=R4/R3=220k/22k=10 dan VREF = 2 Volt
V_UT=(10/(10+1)×2)+(5/(10+1))=1,81+0,45=2,26 Volt

Tegangan batas bawah (VLT)
V_UT=(n/(n+1)×V_REF )-(V_(out(max))/(n+1))
V_UT=(10/(10+1)×2)-(0/(10+1))=1,81+0=1,81 Volt

Tegangan Histerisis
VH=VUT-VLT
VH=2,26-1,81=0,45 Volt

Tegangan keluaran komparator akan bernilai +Vsat = 5 V saat input komparator bernilai kurang dari VLT. Tegangan keluaran komparator akan bernilai -Vsat = 0 V saat input komparator bernilai lebih dari VUT. Jika tegangan input bernilai diantara dua tegangan tersebut, maka tegangan output yang dihasilkan adalah tegangan output sebelumnya.

F. Daftar Pustaka
[1] Ihyauddin. 2010. Op-Amp Sebagai Komparator. STIKOM Surabaya. Surabaya
[2] Ihyauddin. 2010. Pemrograman Robot Penjejak Garis Berbasis Mikrokontroler. Laboratorium Mikrokontroler STIKOM Surabaya. Surabaya.
[3] Digikey. OP906. (Online). (http://rocky.digikey.com/weblib/Optek/Web%20photos/OP906.jpg, diakses tanggal 28 Nopember 2010).

AVR910 (COM Port AVR microcontroller Programmer)

Firmware

avr910_iik.rar


Schematic

PCB Board (Upper Layer)

PCB Board (Bottom Layer)

Line Tracer Robot

Line Tracer Robot (LTR) atau disebut robot penjejak garis adalah sebuah robot yang dapat berjalan mengikuti garis. Ada dua kategori dalam LTR, yaitu LTR tanpa diprogram dan LTR yang dapat diprogram.

Garis yang digunakan memiliki lebar tertentu (1.5 cm - 5 cm) dengan warna garis mencolok dengan warna dasar arena, misal warna garis hitam dan warna dasar arena putih.

Untuk LTR tanpa diprogram, dapat menggunakan komponen dua buah sensor, komparator tegangan analog dan pengendali motor DC (DC motor driver).