Line Tracer / Line Follower Robot

Saat ini semarak lomba robot line tracer ada dimana-mana, berbeda dengan tahun lalu, setiap kegiatan lomba robot yang saya amati, mulai tampak kemajuan dalam inovasi yang dilakukan oleh siswa-siswi SMA khusunya di Surabaya, penyelenggara mulai meningkatkan faktor kesulitan mulai dari tikungan, tanjakan yang tajam sampai dengan permukaan lintasan berbahan melamin (tentunya cahaya akan memantul) yang kalo kita tidak jeli bisa mengacaukan sensor, juga peraturan pertandingan yang sangat ketat (harus sportif yaa..??). untuk itulah saya akan membahas sedikit tentang pembuatan robot line tracer, meskipun dengan pengetahuanyang pas-pasan, tapi saya berharap informasi ini akan bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi kemajuan robot di Indonesia.

Line Tracer
Merupakan sebuah robot yang berjalan mengikuti garis dengan menggunakan sensor proximity sebagai pembaca. Garis atau jalur yang harus dilewati robot tersebut biasanya berwarna hitam diatas pemukaan putih atau sebaliknya.

Blok Diagram

INPUT (Sensor)

Sensor proximity menggunakan pasangan LED dan Photo-dioda/Photo-transistor, dimana LED mengeluarkan cahaya yang jika mengenai permukaan berwarna putih akan dipantulkan dan diterima oleh Photo-dioda, jika cahaya mengenai permukaan berwarna hitam maka cahaya tersebut akan diserap oleh warna hitam (tidak dipantulkan kembali)

Photodioda memiliki sifat yang jika menerima cahaya maka resistensinya akan turun, katakanlah dari 150KOhm menjadi 10KOhm. Lihat contoh perhitungan sederhana seperti dibawah ini :

Misalkan sensor memiliki resistensi Rs=150KOhm (Pada permukaan hitam) dan Rs=10KOhm (pada permukaan putih) tegangan yang dikeluarkan akan dikirm ke “Comparator” dengan perhitungan seperti dibawah ini :

Comparator (OpAmp) :

Comparator adalah perangkat/komponen yang membandingkan 2 input tegangan dan memberikan output sebagai High atau Low. Pada diagram rangkaian biasanya dinyatakan dalam bentuk segitiga dan memiliki inverting input (-), Non-Inverting input (+), Vcc, Ground dan Output.

Karakteristik dari komparator adalah sebagai berikut :
Jika V+ > V- maka Vo = Vcc (Digital High 1 Output), Jika V+ < V- maka Vo = 0 (Digital Low 0 Output), beberapa contoh seperti dibawah ini :

Tampak gambar diatas bahwa 2 input yang diminta oleh comparator, 1 input yang dikirimkan oleh sensor sedangkan satunya lagi dapat kita generate melalui Vr (potensiometer). tegangan yang kedua ini disebut juga tegangan referensi untuk sensor tersebut.

Dengan tegangan referensi oleh potensiometer dapat diperoleh nilai mulai dari 0V sampai dengan Vcc. kita setting tegangan referensi sebagai nilai rata-rata dari pengukuran output sensor dengan atau tanpa cahaya seperti contoh dibawah ini :

Dapat kita gambarkan rangkaian tersebut seperti dibawah ini :

Dari gambar diatas dapat kita lakukan perhitungan sebagai berikut :

Misalkan V+ = 3,5875 V, pada jalur warna putih (dengan cahaya) diperoleh nilai V-= 0,909V karena V+>V- dan Vo=Vcc=5V maka kita peroleh nilai High, sedangkan pada jalur hitam V-=3,333V sehingga V+<V- dan Vo=0V maka kita peroleh nilai Low

Untuk menguji kepekaan sensor, bisa kita lakukan dengan melakukan setting pada Vr (Potensiometer)

Driver :

Dari comparator, nilai high atau low tadi dikirimkan ke bagian driver yang terdiri dari relay untuk mengendalikan motor DC, dalam prakteknya, motor DC yang sering dipergunakan untuk lomba Line Tracer seperti yang ada didalam CDROM. dan tidak dapat dihubungkan langsung ke roda ban karena tidak cukup torsi, namun bisa ditambahkan gear box seperti yang ada pada mainan anak-anak

Sedangkan untuk switch yang dihubungkan ke motor bisa dipergunakan transistor tipe 9013...9015, untuk switch yang lebih ringkas bisa dipergunakan IC LM-293D

Berikut ini gambar rangkaian Robot Line Tracer (untuk satu sisi penggerak):