Data IC L298 Motor Driver

Posted by : Dimas Gusti Pradista 
Senin, 19 Desember 2016

robotics-university.com |

Dengan driver motor H-bridge, kita dapat mengendalikan putaran as motor DCMP dalam dua arah, baik berputar searah jarum jam (CW) maupun berputar berlawanan arah jarum jam (CCW).

Gambar 1. Bentuk fisik IC L298

Pada tulisan kali ini, penulis akan memberikan penjelasan mengenai pembuatan driver motor DCMP menggunakan IC L298 (lihat gambar 1). Di dalam IC L298, telah terkandung 2 buah rangkaian H-bridge yang siap digunakan untuk mengendalikan putaran motor DCMP. Lihat gambar 2.

Gambar 2. Diagram blok IC L298

Di dalam data-sheet-nya, IC L298 dapat bekerja dengan tegangan catu hingga 46 volt DC dan memiliki arus (DC) kerja maksimal hingga 4 Ampere. Dengan spesifikasi tersebut, IC L298 sudah dapat digunakan dalam mengendalikan putaran motor DCMP dengan arus kerja hingga 4 Ampere. IC L298 memiliki 15 kaki yang memiliki fungsi tersendiri. Konfigurasi kaki-kaki IC L298 dapat kita lihat pada gambar 3 berikut ini, sedangkan keterangan fungsi untuk setiap kakinya dapat dilihat pada tabel 1.

Gambar 3. Konfigurasi pin IC L298

Tabel 1. Keterangan fungsi kaki/pin IC L298


Tabel 2. Data karakter elektronis IC L298 

Bagaimanakah cara kerja driver motor DCMP menggunakan IC L298?
Cara kerja driver motor DCMP menggunakan IC L298 adalah seperti halnya H-bridge. Sambil menyermati gambar diagram blok di atas (gambar 2). Di sana tampak bahwa IC L298 memiliki 2 buah rangkaian driver motor DCMP H-bridge. Untuk memudahkan dalam menjelaskan cara kerja H-bridge pada IC L298, kita fokus pada salah satu H-bridge saja, yaitu H-bridge yang sebelah kiri (yang berlabel angka 1 dan 2).

Pada gambar 2 tampak bahwa pada masing-masing kaki basis transistor H-bridge dihubungkan dengan sebuah gerbang logika AND yang salah satu kaki input-nya digabung dan dihubungkan dengan kaki In1 (Input 1) dan In2 (Input 2). Kemudian input salah satu gerbang AND (yaitu gerbang AND bagian bawah) diberi inverter (pembalik kondisi) yang berfungsi untuk pembalik sinyal. Selanjutnya (masih pada H-bridge sebelah kiri pada IC L298), kaki input yang kedua pada keempat gerbang AND dihubungkan dengan kaki EnA (Enable A). Kaki EnA berfungsi untuk mengaktifkan atau menonaktifkan rangkaian H-bridge pada IC L298.

Dari penjelasan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa untuk mengendalikan putaran motor DCMP menggunakan H-bridge pada IC L298 perlu melibatkan 3 buah pin/kaki IC L298, yaitu:

Pertama dan kedua,
Kaki In1 (Input 1) dan kaki In2 (Input 2) yang diatur secara bersamaan (berpasangan namun berkebalikan logikanya) untuk menentukan arah putaran as motor DCMP yang dikendalikan, apakah berputar CW atau berputar CCW.

Ketiga,
Kaki EnA (Enable A) yang berfungsi untuk mengaktifkan atau menonaktifkan rangkaian H-bridge pada IC L298. Aktif ketika kaki EnA diberi logika high (1 atau 5 volt) dan nonaktif ketika kaki EnA diberi logika low (0 atau 0 volt)

Apabila dicermati, proses kerja H-bridge pada IC L298 adalah sama dengan penjelasan mengenai H-bridge yang sudah penulis sampaikan dalam artikel sebelumnya.

Gambar 4. Skematik aplikasi IC L298 sebagai driver motor DCMP

Gambar 4 di atas merupakan contoh skematik rangkaian driver motor DCMP menggunakan IC L298. Pada gambar 4 tampak bahwa terdapat 4 kaki input, yaitu kaki input1 hingga kaki input4 (pada pin 5, 7, 10, dan 12 IC L298). Kaki input digunakan untuk menentukan arah putar motor DCMP, apakah berputar CW atau berputar CCW. Perlu diketahui bahwa, keempat kaki input pada IC L298 adalah terbagi menjadi 2 pasangan, yaitu kaki input1 dan kaki input2 digunakan untuk menentukan arah putar motor DCMP yang dihubungkan pada kaki output1 dan kaki output2. Sementara itu, kaki input3 dan kaki input4 digunakan untuk menentukan arah putar motor DCMP yang dihubungkan pada kaki output3 dan kaki output4.

Kemudian pada gambar tersebut juga terdapat kaki Enable_A dan kaki Enable_B. Kaki Enable tersebut harus diberi logika high (1) ketika hendak mengaktifkan rangkaian H-bridge yang ada di dalam IC L298. Sedangkan jika hendak menon-aktifkan rangkaian H-bridge yang ada di dalam IC L298, maka kaki Enable harus diberi logika low (0). Seperti halnya kaki input, kaki Enable pada IC L298 adalah terbagi menjadi 2, yaitu Enable_A untuk mengaktifkan/menon-aktifkan motor DCMP yang dihubungkan pada kaki output1 dan kaki output2. Sedangkan Enable_B untuk mengaktifkan/menon-aktifkan motor DCMP yang dihubungkan pada kaki output3 dan kaki output4.

Pada gambar 4 tampak juga bahwa pada setiap kaki output IC L298 dihubungkan dengan 2 buah dioda penyearah yang dirangkai sedemikian rupa (lihat gambar 4). Rangkaian 2 buah dioda tersebut memiliki fungsi untuk mencegah terjadinya induksi balik dari motor DCMP atau yang sering disebut dengan electro motive force (EMF) atau GGL induksi motor DCMP yang dapat merusak rangkaian driver motor H-bridge di dalam IC L298. Hal ini tentunya juga akan merusak IC L298.

Masih pada gambar 4, pada IC L298 tampak diberi 2 buah tegangan catu, yaitu tegangan 5 volt DC (pada kaki VCC pin 9) dan tegangan 12 volt DC (pada kaki VS pin 4). Apabila kita juga melihat gambar diagram blok IC L298 pada gambar 2, tampak bahwa VSS (atau VCC pada gambar 4) merupakan tegangan catu untuk tegangan kerja IC L298, sedangkan VS merupakan tegangan catu untuk tegangan kerja motor DCMP. Jika kita cermati, VS pada gambar 2 merupakan tegangan catu positif untuk rangkaian H-bridge yang ada di dalam IC L298.

Tabel 3. Aktivasi saklar pada driver motor DCMP - IC L298

Untuk memudahkan dalam mengaktivasi kaki-kaki “input (IN)” dan “enable (EN)” pada IC L298, pada tabel 3 penulis merangkum data aktivasi kaki-kaki tersebut yang dilengkapi dengan dampaknya (putaran) pada motor DCMP.

Read More

Membuat Line Follower Analog L298 PART 3

Posted by : Dimas Gusti Pradista

Senin, 30 October 2016

 

Berikut ini adalah gambar PCB pengendali robot-1. Gambar 1 merupakan desain layout PCB pengendali, sedangkan gambar 2 adalah gambar tata letak komponen yang dapat digunakan sebagai panduan dalam menyusun komponen pengendali robot-1.

Gambar 1. Layout PCB pengendali robot-1 

Gambar 2. Tata letak komponen pengendali robot-1 



Gambar 3. Sistem elektronika pengendali robot-1 yang sudah jadi

Gambar 4. Sistem elektronika robot-1 lengkap yang sudah jadi

Gambar 3 adalah hasil pemasangan komponen yang telah selesai dibuat. Sedangkan gambar 4 adalah gambar papan rangkaian sensor dan pengendali robot-1 yang telah dirakit.Sistem sebuah robot terdiri atas, sistem elektronika, sistem mekanik, dan sistem kecerdasan. Tulisan kali ini akan menyajikan cara merakit sistem elektronik & mekanik robot-1. Caranya cukup sederhana dan mudah. Mulai dengan pemasangan papan rangkaian sensor pendeteksi garis (gambar no. 1) pada bagian depan papan rangkaian pengendali (gambar no. 2) dengan menggunakan 2 buah spacer logam berukuran panjang 2 cm. Apabila langkah tersebut telah dilakukan, maka akan diperoleh hasil perakitan seperti gambar no. 3.

Selanjutnya, pasangkan 2 buah spacer berukuran panjang 1 cm pada bagian belakang papan rangkaian pengendali robot-1 (lihat gambar no. 3). Kemudian, buatlah 2 buah lubang berdiameter 3 mm pada badan utama kotak gear (gearbox). Lihat gambar no. 4! Pastikan pembuatan lubang tersebut simetri ditengah-tengah gearbox. Sesudah itu, letakkan kedua ujung bawah spacer (1 cm) pada lubang yang telah dibuat dan kuatkan dengan menggunakan mur yang tepat, 3 mm. Apabila telah selesai, maka akan diperoleh bentuk robot-1 (robot line follower) seperti tampak pada gambar no. 5.

Pada bagian ini akan penulis tunjukkan beberapa gambar yang memperlihatkan cara kerja robot-1 berdasarkan beberapa kemungkinan pembacaan sensor pada robot-1 terhadap garis pemandunya.

 

Gambar 1. Robot-1 berjalan lurus (kondisi ideal)

Gambar 1 menampilkan kondisi ideal pembacaan garis pandu oleh robot-1, yaitu kedua sensor utama berada disamping kanan atau kiri garis pandu sehingga menghasilkan gerak robot-1 lurus maju.

Gambar 2. Robot-1 belok/menyimpang ke kanan

Gambar 2(A) menunjukkan kondisi robot-1 bergerak menyimpang ke arah kanan sehingga sensor utama sebelah kiri berada diatas garis pandu. Apabila kondisi ini terjadi, maka robot-1 akan melakukan gerak koreksi ke arah kiri supaya posisinya kembali pada kondisi ideal, yaitu dengan cara roda kanan akan tetap berputar maju sedangkan roda kiri akan melambat atau berhenti.

Gambar 2(B) menunjukkan sensor utama sebelah kiri mengalami “gagal deteksi” garis pandu sehingga sensor cadangan sebelah kiri berada diatas garis pandu. Apabila kondisi ini terjadi maka aksi yang akan dilakukan oleh robot-1 adalah sama seperti ketika robot-1 berada pada posisi seperti gambar 2(A), yaitu melakukan koreksi posisi ke arah kiri supaya kembali pada kondisi idealnya. 

 
Gambar 3. Robot-1 belok/menyimpang ke kiri

Hampir sama dengan gambar 3(A), hanya saja arahnya berlawanan, yaitu gambar 3(A) menunjukkan bahwa robot-1 menyimpang ke arah kiri sehingga sensor utama sebelah kanan berada diatas garis pandu. Apabila kondisi ini terjadi, maka robot-1 akan melakukan gerak koreksi ke arah kanan supaya posisinya kembali pada kondisi ideal, yaitu dengan cara roda kiri akan tetap berputar maju sedangkan roda kanan akan melambat atau berhenti.

Gambar 3(B) menunjukkan sensor utama sebelah kanan mengalami “gagal deteksi” garis pandu sehingga sensor cadangan sebelah kanan berada diatas garis pandu. Apabila kondisi ini terjadi maka aksi yang akan dilakukan oleh robot-1 adalah sama seperti ketika robot-1 berada pada posisi seperti gambar 3(A), yaitu melakukan koreksi posisi ke arah kanan supaya kembali pada kondisi idealnya.

Kondisi gerak robot-1 untuk mempertahankan posisi idelanya (seperti penulis jelaskan diatas) akan terus terjadi secara berulang. Dalam hal ini sensor detektor garis pandu memiliki peran yang sangat penting.
Berikut ini adalah tabel bahan atau sering disebut dengan bill of material (BOM) yang diperlukan untuk membuat sistem elektronika robot-1.

Read More

Membuat Line Follower Analog L298 PART 2

Posted by : Dimas Gusti Pradista

Senin, 30 October 2016

 

 

Aktuator robot-1 adalah berupa motor DC. Untuk keperluan pengendalian putaran motor DC tersebut, Kita membutuhkan driver motor. Dalam hal ini, driver motor DC yang akan kita gunakan adalah berupa IC L298. 

Gambar 1. Driver motor H-bridge dalam IC L298

Gambar 2 memperlihatkan konfigurasi kaki-kaki IC L298. Didalam IC L298 terdapat 2 buah rangkaian transistor H-bridge. IC ini memiliki 4 buah kaki input (input 1/2/3/4), 4 buah kaki output (Out1/2/3/4), 2 buah kaki aktivasi masing-masing rangkaian H-bridge (ENABLE_A dan ENABLE_B) dan selebihnya adalah kaki Vcc/Vss (tegangan kerja IC, ±5 volt), Vs (tegangan motor DC, ±12 volt), juga kaki GND. Gambar 1 merupakan skematik pengabelan (wiring) dalam penggunaan IC L298 sebagai driver 2 buah motor DC yang dapat berputar secara 2 arah, yaitu putaran CW dan putaran CCW. 

Gambar 2. Konfigurasi kaki IC driver motor L298

Arah putar motor DC penggerak roda robot-1 pada sisi kanan dan sisi kiri bergantung pada tegangan output IC L298, dimana kondisi output-nya bergantung pada kondisi kaki-kaki input-nya, yaitu kondisi sinyal tegangan pengendali IC L298 yang berasal dari output IC OpAmp LM324. 

Untuk memahami cara kerja IC L298 dalam memutar putaran rotor motor DC, silakan memperhatikan table 1 dan 2 diatas! Kedua tabel diatas memperlihatkan kondisi putaran motor kanan dan motor kiri berdasarkan kondisi dari sinyal tegangan input yang diterima oleh kaki-kaki input IC L298 dari OUT_OPAMP1 dan OUT_OPAMP2.

Gambar 1 menampilkan skematik elektronik power supply yang digunakan pada sistem elektronik robot-1. Pada rangkaian power supply ini memiliki dua buah tegangan keluaran, yaitu +12 volt dan +5 volt DC. Tegangan +12 volt digunakan sebagai pencatu tegangan motor DC yang dikendalikan oleh driver motor H-bridge dalam IC L298. 

Gambar 1. Power supply robot-1

Kemudian tegangan +5 volt digunakan sebagai pencatu tegangan untuk komponen-komponen lainnya yang bekerja dengan baik pada tegangan catu +5 volt, seperti IC LM324, resistor, LED, dan IC driver motor L298. 

Berikut ini adalah gambar PCB sensor robot-1. Gambar 1 merupakan desain layout PCB sensor, sedangkan gambar 2 adalah gambar tata letak komponen yang dapat digunakan sebagai panduan dalam menyusun komponen sensor pendeteksi garis untuk robot-1.

Gambar 1. Layout PCB sensor LFR robot-1 



Gambar 2. Tata letak komponen sensor robot-1




Gambar 3. Sistem elektronika sensor robot-1 yang sudah jadi

Gambar 3 adalah sistem elektronika sensor robot-1 yang sudah selesai dibuat. Pada gambar 3 tampak bahwa disekeliling sensor pendeteksi garis pandu robot-1 diberi busa (spons) berwarna hitam. Spons tersebut berfungsi sebagai pelindung sensor garis yang berupa gabungan antara komponen LED superbright dengan photodiode (sensor optik) dari pengaruh cahaya luar. Hal ini bertujuan untuk mempertahankan kepekaan sensor dalam mendeteksi garis pandu robot-1, sehingga sensor dapat bekerja sebagaimana mestinya.

 sumber: robotic-university

Read More

Membuat Line Follower Analog L298 PART 1

Posted by : Dimas Gusti Pradista                        

Minggu, 30 October 2016

Tugas Besar dari Mata kuliah Praktikum Analog dan Digital adalah proyek membuat robot line follower (LFR) analog (tak terprogram) dengan 4 buah sensor, pengendali berupa IC penguat operasional (opAmp) seri LM324, dan menggunakan driver motor berupa IC L298. 

Gambar 1. Robot line follower analog (Robot-1)

Tahapan pembuatan robot-1 adalah pertama, memahami dan membuat sistem elektronika. Kedua, membuat desain layout PCB dan PCB. Ketiga, memasang komponen pada PCB dengan benar. Keempat, merakit sistem robot-1 (mekanik & elektronika). Kelima, memahami cara kerja robot-1. Keenam, melakukan uji coba robot-1. Gambar 1 merupakan gambar bentuk robot-1 yang akan kita buat bersama-sama.

Robot-1 yang merupakan robot line follower ini hanya membutuhkan 2 buah sensor utama, namun pada gambar 1 tampak bahwa ada 4 unit rangkaian sensor garis. Sensor tambahan dikanan dan dikiri sensor utama bertujuan sebagai sensor pengaman ketika pada satu kondisi tertentu sensor utama Robot-1 mengalami “gagal deteksi”. Apabila terjadi gagal deteksi garis pandu, maka keberadaan sensor cadangan ini dapat menghindarkan Robot-1 keluar dari jalur lintasannya. 

Gambar 1. Skematik sensor robot-1

Sensor cadangan ini dipasang disamping kanan/kiri masing-masing sensor utama. Dalam pengabelannya, kedua sensor cadangan dirangkai secara parallel terhadap sensor utamanya. Sehingga jalur hubungan papan PCB sensor dengan papan PCB pengendali Robot-1 tidak bertambah, namun tetap 4 jalur yaitu jalur Vcc (+5 volt), jalur GND, dan dua jalur sinyal sensor. Komponen pembuatan sensor pendeteksi garis pada robot-1 adalah berupa photodiode (PhD).

Robot-1 menggunakan komparator/Opamp sebagai pembanding sinyal masukan (aktual) dari sensor optik (detektor garis) dan sinyal referensi untuk menghasilkan sinyal keluaran yang langsung diumpankan kepada driver motor DC (H-bridge dalam IC L298). Hal ini berarti robot-1 memanfaatkan komparator sebagai pendeteksi sinyal masukan sensor dan sekaligus sebagai pembangkit sinyal kendali (keluaran) putaran motor DC yang merupakan piranti penggerak/aktuator robot-1. Dengan begitu dapat dikatakan bahwa piranti cerdas dari robot-1 adalah komparator (OpAmp).

Gambar 1. Skematik elektronik pengendali robot-1

Dalam pembuatan robot-1, kita hanya membutuhkan dua buah sensor. Sebuah sensor diletakkan pada sisi kanan garis pandu dan sebuah sensor diletakkan pada sisi kiri garis pandu. Sebuah sensor akan menghasilkan sinyal masukan untuk dua buah OpAmp IC1A dan IC1B (IC LM324). Sinyal masukan tersebut dilewatkan pada kanal yang berbeda untuk masing-masing OpAmp, yaitu pada OpAmp IC1A sinyal masukan dilewatkan pada kanal noninverting (+) sedangkan pada OpAmp IC1B sinyal masukan dilewatkan pada kanal inverting (-). Hal ini juga diberlakukan pada sinyal tegangan referensi. Sinyal tegangan referensi +5 volt diatur menggunakan potensiometer R1 (50KΩ) dengan sinyal keluaran potensiometer dimasukkan pada dua kanal OpAmp secara berlawanan. Pada IC1A tegangan referensi dilewatkan pada kanal inverting (-) sedang pada IC1B tegangan referensi dilewatkan pada kanal noninverting (+). Oleh sebab kita menggunakan dua buah OpAmp maka jumlah jalur keluarannya pun juga dua buah, yaitu jalur keluaran OUTPUT_OPAMP1 dan jalur keluaran OUTPUT_OPAMP2. Lihat gambar 2!

Gambar 2. Komparator sensor & pengendali robot-1

Nilai/logika sinyal keluaran OpAmp IC1A dan IC1B akan selalu berbeda. Jika keluaran OpAmp IC1A bernilai high (1) maka OpAmp IC1B akan bernilai low, demikian sebaliknya. Hal ini terjadi karena sinyal masukan yang dihasilkan sensor dan sinyal tengan referensi dilewatkan pada kanal yang berbeda. Perbedaan sinyal keluaran OpAmp (antara jalur OUTPUT_OPAMP1 dengan jalur OUTPUT_OPAMP2) inilah yang akan menjadikan driver motor H-bridge dalam IC L298 dapat mengendalikan putaran motor DC secara dua arah, yaitu searah jarum jam (CW) atau berlawanan arah jarum jam (CCW).

 sumber: robotic-university

Read More

PiezoElektrik

 

Posted by : Dimas Gusti Pradista                        

Minggu, 30 October 2016

Pengertian Dan Cara Kerja Piezoelektrik. Listrik sangat dibutuhkan dalam kehidupan manusia, tanpa listrik aktivitas serta pekerjaan kita akan terhambat. Karena listrik adalah sumber energi dari berbagai barang elektronik yang menjadi sarana dalam mempermudah pekerjaan kita.

Di Indonesia, sumber pembangkit listrik utama yang sekarang digunakan adalah bahan bakar yang terdiri dari fosil, yang akan segera habis apabila terus menerus digunakan. Selain persediaan yang terbatas, pembangkit listrik tenaga fosil juga mengakibatkan pemanasan global akibat pembuangan emisi gas karbon hasil pembakaran.

Energi altenatif mulai di rancang untuk memenuhi kebutuhan dan mengurangi penggunaan listrik dari pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Salah satu alternatif-nya adalah  Piezoelektrik.

Piezoelektrik merupakan pembangkit listrik yang dihasilkan dari gaya mekanik, efek Piezoelektrik akan timbul akibat gaya tekanan mekanik pada medan listrik, kata Piezoelektrik sendiri diambil dari dua gabungan kata yang berasal dari bahasa Latin. Yakni Piezein yang artinya ditekan dan Electric yang artinya energi listrik.

Cara Kerja Piezoelektrik

Pada percobaan menggunakan pemantik korek api tertekan akan menyebabkan palu pada pegas secara otomatis memukul kristal Piezoelektrik yang berbahan dielektrik. Jadi saat Anda memberikan tekanan pada bahan dielektrik, maka  akan terbentuk medan listrik.

Ketika medan listrik melewati bagian material, molekul yang dipolarisasi akan segera menyesuaikan dengan medan listriknya, menghasilkan dipole yang ter-induksi molekul dan struktur kristal materi. Penyesuaian molekul ini akan merubah material dimensi. Dan inilah yang disebut efek piezoelektrik.

Gaya listrik yang dihasilkan medan listrik dari suatu muatan dan usaha gerak mekanis adalah gaya kekal. Karena energi potensial listrik sifatnya berbanding lurus dengan tegangan, maka akan timbul tegangan ketika Anda menekan bahan dielektriknya.

Kesimpulan Piezoelektrik

Sifat efek Piezoelektrik yang berkaitan dengan momen terjadinya dipole di dalam padatan. muatan yang muncul pada permukaan dielektrik memiliki keterkaitan dengan polarisasi.

Kesimpulannya, Piezoelektrik merupakan efek dari gabungan perilaku listrik dari bahan, dan pengaruh muatan bebas yang merupakan hasil dari medan listrik luar yang dinyatakan oleh perpindahan (D). Besaran ini masih berhubungan dengan kekuatan medan listrik pada dielektrik (E).

Itulah pengertian dan cara kerja Piezoelektrik yang dapat dijadikan alternatif penghasil tenaga listrik yang ramah lingkungan dan tidak membutuhkan bahan bakar.

Banyak negara-negara maju yang telah memproduksi beberapa alat yang di adaptasi dari teknologi Piezoelektrik. Seperti pada penerapan Piezoelektrik untuk sepatu olah raga, printer injeksi, dan lain sebagainya.

Read More