AN0181 Membangun Rangkaian Elektronik Robot Beroda

Robot beroda adalah merupakan robot yang paling sederhana karena hanya menggunakan dua motor DC saja untuk mengatur gerakan. Robot ini termasuk kategori vehicle yang bergerak dengan menggunakan roda. Kadang-kadang untuk memperkuat torsi digunakan empat buah motor yaitu sistem 4 wheel drive. Namun untuk pengatur gerakannya tetap hanya dibutuhkan dua, karena motor depan dan motor belakang untuk setiap sisi terhubung paralel.

Agar robot dapat bergerak maju, mundur, berbelok maupun berputar dilakukan dengan permainan arah putar dan kecepatan motor yang akan dibahas lebih detail di bagian membangun bagian mekanik. Pengaturan arah putar pada motor DC dilakukan dengan mengalirkan arus pada motor tersebut di mana arah arus akan menentukan arah putaran motor.

Pengaturan Arah Motor berdasar Aliran Arus

Agar arah arus dapat mengalir bergantian maka dibutuhkan dua buah saklar SPDT seperti pada gambar berikut.

Pengaturan Aliran Arus Motor

Pada sebuah robot, pengaturan motor dilakukan oleh otak robot yaitu mikrokontroler. Agar pengaturan aliran arus dapat dilakukan oleh mikrokontroler maka saklar SPDT S1 dan S2 digantikan dengan rangkaian transistor yang disebut H-Bridge. Rangkaian ini sebetulnya dapat juga digantikan dengan IC seperti L293 atau LMD18200T namun dalam hal ini penulis lebih cenderung menggunakan transistor. Dengan penggunaan transistor akan lebih mudah bagi kita untuk meningkatkan arus apabila motor yang digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang lebih berat. Cukup dengan mengganti transistor dengan transistor yang memiliki arus kolektor lebih besar maka rangkaian H-Bridge akan dapat mengendalikan motor yang lebih besar pula.

Rangkaian H-BridgeLebih detail mengenai pengaturan arah motor DC ini dapat dilihat di link berikut. Pada rangkaian H-Bridge tidak diperkenankan terjadi dua buah transistor di sisi yang sama aktif bersamaan, kondisi ini disebut kondisi inhibit. Apabila terjadi kondisi tersebut maka V+ dan Ground akan terhubung singkat dan dapat merusak rangkaian. Untuk mencegah terjadinya kondisi tersebut maka ditambahkan rangkaian gate yang dibangun dengan 74LS02 seperti yang tampak pada gambar berikut. Dengan rangkaian tersebut, DRV0 dan DRV1 tidak mungkin berkondisi logika 1 secara bersamaan.

Rangkaian Gate 74LS02

Dalam hal ini P1.3 berfungsi sebagai pengatur aktivasi motor. Saat P1.3 logika 1 maka motor akan OFF apapun kondisi P1.2 sedangkan saat P1.3 logika 0 maka motor akan ON dan P1.2 berfungsi sebagai pengatur arah (Lihat tabel kebenaran di gambar di atas)

Melalui rangkaian ini, mikrokontroler juga dapat mengatur kecepatan putar motor dengan dengan memberikan logika 0 dan logika 1 secara periodik dengan durasi tertentu. Semakin durasi logika 0 dibanding logika 1 maka akan semakin cepat putaran motor. Teknik ini adalah teknik PWM (Pulse Width Modulation) yang akan kita bahas lebih lanjut.

Kelemahan motor DC adalah kesulitan dalam menentukan posisi, sudah berapa jauh motor tersebut berputar? Untuk mengetahui hal ini ditempatkan sebuah encoder dan rangkaian opto interrupt yang dibangun dengan sensorĀ  MOC70T3. Encoder akan memotong aliran cahaya infrared pada celah yang ada di MOC70T3 sehingga sensor ini akan mengeluarkan pulsa-pulsa sebagai indikasi terpotong dan tidaknya cahaya.

Opto Interrupt MOC70T3

Output dari Opto interrupt ini akan berupa pulsa-pulsa yang dapat dihitung oleh mikrokontroler.

Otak dari sebuah robot adalah bagian pemroses atau mikrokontroler dan bagian pengingat atau memori. Berikut adalah rangkaian sistem mikrokontroler yang dilengkapi memori I2C AT24C08. Rangkaian juga dilengkapi jumper yang dapat mengubah reset dari logika 1 menjadi logika 0 sehingga sistem mikrokontroler selain digunakan untuk AT89S51 juga dapat digunakan untuk mikrokontroler ATMega8515

Sistem Mikrokontroler

Skema Mikrokontroler dan Driver Motor Robot

Pada skema tersebut terdapat JP5 yaitu Port UART yang dapat menghubungkan robot ke modul lain yang menggunakan UART seperti Subsystem DST Navi yang merupakan sub system yang menangani 8 buah sensor jarak inframerah GP2D12 / GP2Y0A21, 8 buah sensor jarak SRF05 serta sebuah compass cmps10 / cmps03, atau ke Modul Servo Control seperti DSR-08 dan lain-lain.

JP12 merupakan port dengan 8 I/O yang dapat difungsikan secara bebas oleh pengguna, seperti mengaktifkan relay kipas, menghitung pulsa output UVTRON dan lain-lain.

JP8, JP9, JP10 dan JP11 yang ditempatkan pada 4 sisi robot pada Delta Robo Kits berfungsi sebagai port input untuk mendeteksi garis yang dapat dihubungkan pada Modul Single Line Follower seperti DSF-01

Anda dapat membeli komponen-komponen dari skema tersebut dengan mengirimkan file berikut ke email kami paulus@delta-electronic.com atau anda dapat membeli rangkaian yang telah siap pakai dengan PCB dan dilengkapi downloader serta kabel USB dan CD Software di sini

Paulus Andi Nalwan, Delta Electronic