Sinyal elektromiography sebagai lengan robot
advertisement
1 ABSTRAK Otot adalah sebuah jaringan dalam tubuh manusia dan hewan yang berfungsi sebagai alat gerak aktif yang menggerakkan tulang. Otot diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu otot lurik, otot polos dan otot jantung. Otot menyebabkan pergerakan suatu organisme maupun pergerakan dari organ dalam organisme tersebut. Dengan alat ini kami memanfaatkan otot untuk mengontrol pergerakan motor. Sinyal otot diambil dengan menggunakan basic instrumant yang kemudian dikuatkan serta diolah oleh rangkaian komparator yang kemudian masuk ke rangkaian driver astabil untuk menstabilkan tegangan yang masuk ke rangkaian pemancar/astabil, rangkaian astabil digunakan untuk membangkitkan dua buah sinyal yang berbeda supaya dapat membedakan kontrol dari tangan kanan maupun tangan kiri. Sinyal akan diterima oleh photodioda pada rangakaian penerima setelah dikuatkan dengan non inverting amplifier. Sinyal masuk ke rangkaian filter, pada rangkaian filter frekuensi yang masuk dipisahkan antara frekuansi tangan kanan maupun frekuensi tangan kiri. Setelah dipisahkan frekuensi tangan kanan dan kiri kemudian tegangan yang keluar dari filter dimasukkan pada rangkaian driver motor. Motor 1 bergerak dengan putaran 180° yang dibatasi oleh 2 limit switch. Motor 2 berputar untuk mengatur gerakan maju/mundur sepanjang 15 cm yang dibatasi oleh push bottom. Kata kunci: rangkaian pengirim, rangkaian penerima. Do The Best If You Want To Be The Best 2 PENDAHULUAN 1. Latar belakang Otot merupakan organ penting dalam tubuh manusia. Organ ini sangat penting dalam setiap aktivitas manusia. Untuk itu melalui alat rangkaian SINYAL ELECTROMYOGRAPHY SEBAGAI DETEKTOR LENGAN ROBOT ini, sinyal otot dapat megatur pergerakan motor. 2. Tujuan Menciptakan rangkaian SINYAL ELECTROMYOGRAPHY SEBAGAI DETEKTOR LENGAN ROBOT. Dimana rangkaian astabil dan filter adalah rangkaian yang paling berperan dalam sistem ini, yaitu sebagai pembangkit sinyal dan pemisah sinyal sehingga kontrol untuk motor 1 dan motor 2 dapat dipisahkan. Do The Best If You Want To Be The Best 3 DASAR TEORI Penjelasan umum sistem Cara kerja sistem “SINYAL ELECTROMYOGRAPHY SEBAGAI DETEKTOR LENGAN ROBOT”. Sistem ini terdiri dari beberapa bagian yaitu, sistem transmiter (basic instrumant, non inverting amplifire, komparator, driver astabil, pemancar/astabil), sistem receiver (Penerima dan non inverting amplifire, filter, driver motor). Berikut penjelasannya : 1) TRANSMITTER Sinyal otot diambil dengan bantuan elektroda yang kemudian diolah oleh rangkaian basic instrument yang menggunakan IC TL081, amplitudo output dari basic instrument masih dalam orde mV. Selanjutnya outputannya di terima oleh rangkaian penguat untuk dikuatkan sehingga output dalam orde V. Hasil penguatan kemudian dikomparator sehingga sinyal dapat lebih mudah diolah. Kemudian masuk ke rangkaian driver astabil untuk menstabilkan tegangan input pada pemancar/astabil. Pada pemancar/astabil menggunakan IC NE555, frekuensi mulai dibangkitkan dengan 2 frekuensi yang berbeda yang kemudian dipancarkan dengan menggunakan infrared. 2) RECEIVER Sinyal akan diterima oleh photodioda selanjutnya dikondisikan dengan rangkaian pengkondisi sinyal dan dikuatkan dengan op-amp, sinyal yang diterima akan diumpankan ke rangkaian filter untuk dipisahkan frekuensinya, filter ini menggunakan IC LM567 yaitu suatu IC filter digital dengan output 0V atau 5V. Setelah itu masuk pada rangkaian driver yang menggunakan sistem dari relay yang kemudian mengatur kerja dari motor. 3) FILTER SINYAL Fungsi filter adalah untuk dapat membedakan apakah sinyal yang diterima berasal dari lengan 1(untuk menggerakkan motor kiri-kanan) atau berasal dari lengan 2 (untuk menggerakkan motor maju-mundur). Do The Best If You Want To Be The Best 4 TRANSMITTER A. BASIC INSTRUMENT Rangkaian yang berfungsi untuk mengambil sinyal dengan amplitudo orde kecil dan ground yang bukan berasal dari ground supply. Rangkaian ini digunakan untuk mengambil sinyal otot dengan menggunakan IC TL081. B. NON INVERTING AMPLIFIER Rangkaian penguat yang digunakan untuk memperkuat amplitudo dari rangkaian basic instrument, rangkaian ini menggunakan IC LF347 atau IC LM741. C. FULLWAVE RECTIFIRE Digunakan untuk membalik fasa dari suatu sinyal dari yang tadinya fasa positif dan negatif menjadi full positif ataupun full negatif, rangkaian ini menggunakan IC LF347. D. DRIVER ASTABIL Rangkaian ini berfungsi untuk mengontrol tegangan input yang menuju astabil supaya amplitudo inputan ke astabil tidak terganggu amplitudo dari sinyal tubuh, driver astabil ini menggunakan komponen RELAY SPDT sebagai komponen utamanya. E. ASTABIL Rangkaian ini adalah rangkaian yang berfungsi untuk membangkitkan suatu frekuensi dengan inputan tegangan DC. Terdapat 2 rangkaian astabil yang bermaksud untuk menghasilkan 2 frekuensi yang berbeda antara sinyal tangan kanan dan sinyal tangan kiri yaitu 6.600 Hz dan 14.200 Hz. Adapun rumus untuk mencari nilai resistor dan kapasistor yaitu : t1 = ln(2) (Ra+Rb)C = 0.693 (Ra+Rb)C dan t2 = ln(2) RbC = 0.693 RbC T = t1 + t 2 Do The Best If You Want To Be The Best 5 RECEIVER A. PENERIMA DAN NON INVERTING AMPLIFIER Rangkaian yang berfungsi untuk menerima sinyal yang telah dipancarkan oleh pemancar/astabil dengan photodioda yang kemudian dikuatkan dengan IC LM358. B. FILTER Rangkaian ini berfungsi untuk memisahkan sinyal dengan frekuensi 6.600 Hz dan 14.200 Hz. Rangkaian ini menggunakan IC LM567, output dari filter ini berupa tegangan DC 5V/0V. Saat filter mendapatkan frekuensi tengah yang telah di atur, maka output tegangan dari rangkaian ini adalah 0V, dan saat filter tidak mendapat frekuensi yang telah diatur outputnya adalah 5V. Adapun untuk mencari frekuensi tengah dan bandwidth filter yaitu : C. DRIVER MOTOR MAJU/MUNDUR (15 CM) Digunakan untuk mengontrol kerja dari motor maju atau mundur 15cm. Input berasal dari rangkaian filter, saat filter mengeluarkan tegangan 0V maka opto isolator akan bekerja sehingga kontak RELAY DPDT tersambung ke NO dan motor mendapat tegangan 0V dan -12V sehingga motor bergerak maju sepanjang 15cm, sampai ketika motor menyentuh pushbottom maka kontak RELAY SPDT (2) akan tersambung ke NO dan motor tidak mendapat tegangan -12V. Ketika filter mengeluarkan tegangan 5V, maka optoisolator tidak bekerja sehingga kontak RELAY DPDT tetap berada di NC dan motor mendapat tegangan 0V dan 12V sehingga motor bergerak mundur sepanjang 15cm dan kembali ke posisi semula, sampai ketika motor menyentuh pushbottom kontak RELAY SPDT (1) tersambung ke NO dan motor tidak mendapat tegangan 12V. D. DRIVER MOTOR BERPUTAR 180° Digunakan untuk mengontrol kerja dari motor yang berputar 180°. Input filter berasal dari rangkaian filter, saat filter mengeluarkan tegangan 0V maka transistor PNP menjadi satu rasi dan kontak RELAY DPDT tersambung ke NO sehingga motor mendapat GROUND dan 12V dan motor berputar ke kanan 180°, ketika limit switch tertekan maka kontak limit switch berpindah ke NO sehingga motor tidak mendapat tegangan 12V sehingga motor mati. Saat filter mengeluarkan tegangan 5V maka transistor PNP menjadi cutoff dan kontak RELAY DPDT tersambung ke NC sehingga motor mendapat 12V dan GROUND dan motor berputar ke kiri 180° dan kembali ke posisi semula, ketika limit switch tertekan maka kontak limit switch berpindah ke NO sehingga motor tidak mendapat tegangan 12V sehingga motor mati. Do The Best If You Want To Be The Best 6 Adapun beberapa komponen yang digunakan diantaranya : 1. IC (integrated circuit) Sirkuit terpadu (bahasa Inggris: integrated circuit atau IC) adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika. Adapun ic yang dipakai dalam rangkaian ini adalah : TL081 LM741 LM358 LF347 Do The Best If You Want To Be The Best 7 IC 555 LM567 PC817 Do The Best If You Want To Be The Best 8 2. Resistor Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Resistor merupakan sebuah komponen yang bersifat pasif, berguna untuk mengatur serta menghambat arus listrik. Besarnya nilai tahanan resistor ditentukan oleh warna yang tertera pada badan resistor. Gambar 1. Tabel kode-kode warna pada Resistor 3. Multiturn Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick. Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik. gambar multiturn Do The Best If You Want To Be The Best 9 4. VR (Variabel Resistor) Variabel resistor juga biasa disebut dengan potensiometer yaitu resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat. Gambar 3. Variable Resistor 5. Kapasitor Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Gambar 4. Kapasitor Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi : 1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap 2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser tidak dapat diubah) = Elco) 3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah) Do The Best If You Want To Be The Best 10 Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 100µF25v yang artinya kapasitor/ kondensator tersebut memiliki nilai kapasitansi 100 µF dengan tegangan kerja maksimal yang diperbolehkan sebesar 25 volt. Kapasitor yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka, satuannya adalah pF (pico farads). Dari penjelasan di atas bisa diketahui bahwa karakteristik kapasitor selain kapasitansi juga tak kalah pentingnya yaitu tegangan kerja dan temperatur kerja. Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih dapat bekerja dengan baik. Misalnya kapasitor 10uF25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC. Sedangkan temperatur kerja yaitu batasan temperatur dimana kapasitor masih bisa bekerja dengan optimal. 6. Dioda Dioda berasal dari kata DI = dua dan ODA = elektroda atau dua elektroda, dimana elektroda-elektrodanya tersebut adalah ANODA yang berpolaritas positif dan KATODA yang berpolaritas negatif. Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (VARIable CAPacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan. Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup pada transmisi cairan. Gambar 5. Dioda beserta simbolnya Do The Best If You Want To Be The Best 11 7. Trafo Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan. Bagian-Bagian Transformator Gambar dan simbol trafo Gambar 6. Transformator Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik. Gambar 7. Skema transformator Pada skema transformator di atas, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya. Do The Best If You Want To Be The Best 12 8. IC Regulated IC (Integrated Circuit) adalah nama lain chip. IC adalah piranti elektronis yang dibuat dari material semikonduktor. IC atau chip merupakan cikal bakal dari sebuah komputer dan segala jenis device yang memakai teknologi micro-controller lainnya. IC ditemulan pada tahun 1958 oleh seorang insinyur bernama Jack Kilby yang bekerja pada Texas Intruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan sebuah konsep menggabungkan seluruh komponen elektronika dalam satu blok yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penemuan itu kemudian dinamakan IC (Integrated Circuit) atau yang kemudian lazim disebut chip. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation, menemukan hal serupa, meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda. - IC 78xx dan 79xx Sirkuit terpadu seri 78xx dan 79xx (kadang-kadang dikenal sebagai LM78xx dan LM79xx) adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linier monolitik bernilai tetap. Keluarga 78xx dan 79xx adalah pilihan utama bagi banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi karena mudah digunakan dan harganya relatif murah. Untuk spesifikasi IC individual, xx digantikan dengan angka dua digit yang mengindikasikan tegangan keluaran yang didesain, contohnya 7805 dan 7905 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 memberikan 12 volt. Keluarga 78xx adalah regulator tegangan positif, yaitu regulator yang didesain untuk memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama. Keluarga 79xx adalah peranti komplementer yang didesain untuk catu negatif. IC 78xx dan 79xx dapat digunakan bersamaan untuk memberikan regulasi tegangan terhadap pencatu daya split. IC 78xx dan 79xx mempunyai tiga terminal dan sering ditemui dengan kemasan TO220, walaupun begitu, kemasan pasang-permukaan D2PAK dan kemasan logam TO3 juga tersedia. Peranti ini biasanya mendukung tegangan masukan dari 3 volt diatas tegangan keluaran hingga kira-kira 36 volt, dan biasanya mempu pemberi arus listrik hingga 1.5 Ampere (kemasan yang lebih kecil atau lebih besar mungkin memberikan arus yang lebih kecil atau lebih besar. Gambar 8. LM78XX Gambar 9. LM79XX Do The Best If You Want To Be The Best 13 9. Relay Relay adalah suatu rangkaian switching magnetik yang bekerja bila mendapat catu dari rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi output rangkaian pendrivernya/pengemudinya. Arus yang digunakan pada rangkaian adalah arus DC. Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan arus, inti besi lunak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami gaya tarik magnet sehingga berpindah posisi ke kutub lain atau terlepas dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Dan relay akan kembali ke posisi semula yaitu normally-off, bila tidak ada lagi arus yag mengalir padanya. Posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada keadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian/sistem. Gambar 10. Bentuk fisik relay Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan gambar 2.2, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energy listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup. Gambar 11. Bagian-bagian Relay Do The Best If You Want To Be The Best 14 Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi: Normaly Open (NO); saklar akan tertutup bila dialiri arus. Normaly Close (NC); saklar akan terbuka bila dialiri arus. 10. Transistor Transistor adalah komponen semi konduktor (bersifat menghantar dan menahan arus listrik). Semua Transistor mempunyai tiga kaki,yaitu Colector (C) Basis (B) Emitor (E) dan masing2 mempunyai fungsi sendiri-sendiri dengan berbagai tipe. Berikut fungsi Transistor : 1. Sebagai perata arus. 2. Menahan sebagian arus. 3. Menguatkan arus. 4. Membangkitkan frequency rendah maupun tinggi. a. Transistor NPN Adalah transistor positive ,dimana transistor dapat bekerja mengalirkan arus listrik apabila basis dialiri tegangan. Dimana karakteristik transistor ini akan mengalami saturasi apabila arus basis lebih dari 0,7 V. b. Transistor PNP Adalah transistor yang dapat bekerja mengalirkan arus listrik apabila basis dialiri tegangan. Dimana karakteristik transistor ini akan mengalami saturasi apabila arus basis kurang dari 0,7 V. c. Jenis transistor menurut bahannya 1. Transistor Germanium Adalah transistor yang terbuat dari bahan germanium (berbadan besi keras berwarna putih) terdiri dari jenis NPN dan PNP. 2. Transistor Silicon Adalah transistor yang terbuat dari silikon (berbadan seperti plastik mengkilap kebanyakan berwarna hitam) juga terdiri dari jenis NPN dan PNP. Do The Best If You Want To Be The Best 15 Gambar 12. Bentuk TR Silicon & Germaium 1.1 Transistor Sebagai Saklar Transistor dapat dikatakan sebagai saklar (switch). Selalu berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off. Maka transistor dapat dijadikan saklar dengan pemutus dan penyambungannya berupa tegangan pada basisnya. Secara prinsip transistor akan dikendalikan arus basis, dimana arus basis ini lebih kecil nilainya dibandingkan Ic ataupun Ie. Pada praktek arus basis harus diketahu nilainya. IE =Ic+IB Ic=βxIB Dengan β merpakan penguat arus/ perbandingan antara arus IB dan Ic Gambar pengontrol beban : Vc Rc C RB VB B E Jika IB = 0, maka IC= 0 (posisi cut off) Jadi, untuk membuat saklar ON kita memberi tegangan VB yang mengakibatkan transistor saturasi. Sedangkan jika VB =0 maka IB dan Ic = 0 (disebut saklar terbuka/tidak menghantarkan arus listrik). Analogi gambar : Vc Vc LED LED Rc Posisi ON analog dengan Rc VB RB C B VB E Do The Best If You Want To Be The Best 16 Vc Vc LED LED Rc Rc analog dengan posisi off C 2 RB E SW1 VB=0 1 VB 1.2 Transistor Sebagai Penguat Prinsip dasar transistor sebagai penguat adalah arus kecil pada basis mengontrol arus yang lebih besar dari kolektor melewati transistor. Transistor berfungsi sebagai penguat ketika arus basis berubah. Perubahan kecil pada arus basis mengontrol perubahan besar pada arus yang mengalir dari kolektor ke emittor. Pada saat ini transistor berfungsi sebagai penguat. 11. LED (Light Emitting dioda) Led adalah sejenis dioda semi konduktor yang jika diberi tegangan akan memancarkan cahaya non-koheren dengan panjang gelombang tertentu.Panjang gelombang ini akan ditangkap oleh mata manusia sebagai warna. Gambar15.LED Ciri-ciri dari komponen ini adalah : Memiliki tegangan kerja sekitar 1,4V sampai dengan 3V Mengambil arus sebesar 30mA sampai dengan 100mA Digunakan pada rangkaian lampu kontrol, lampu variasi, lampu indikator, dan sebagainya Cara kerja LED : LED bekerja dengan prinsip elektroluminasi, di mana dia akan memancarkan cahaya saat diberikan arus listrik. Do The Best If You Want To Be The Best 17 12. Sensor infrared Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah tentunya mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik di receiver. Oleh karena itu baik di transmitter infra merah maupun receiver infra merah harus mempunyai aturan yang sama dalam mentransmisikan (bagian transmitter) dan menerima sinyal tersebut kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner (bagian receiver). Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik. Semakin besar intensitas infra merah yang diterima maka sinyal pulsa listrik yang dihasilkan akan baik jika sinyal infra merah yang diterima intensitasnya lemah maka infra merah tersebut harus mempunyai pengumpul cahaya (light collector) yang cukup baik dan sinyal pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah ini harus dikuatkan. Pada prakteknya sinyal infra merah yang diterima intensitasnya sangat kecil sehingga perlu dikuatkan. Selain itu agar tidak terganggu oleh sinyal cahaya lain maka sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor infra merah harus difilter pada frekuensi sinyal carrier yaitu pada 30 KHz sampai 40 KHz. Selanjutnya baik photodioda maupun phototransistor disebut sebagai photodetector. Dalam penerimaan infra merah, sinyal ini merupakan sinyal infra merah yang termodulasi. Pemodulasian sinyal data dengan sinyal carrier dengan frekuensi tertentu akan dapat memperjauh trasnmisi. Faktor lain yang juga berpengaruh pada kemampuan penerima infra merah adalah ‘active area’ dan ‘respond time’. Semakin besar area penerimaan suatu dioda infra merah maka semakin besar pula intensitas cahaya yang dikumpulkannya sehingga arus bocor yang diharapkan pada teknik ‘reserved bias’ semakin besar. Selain itu semakin besar area penerimaan maka sudut penerimaannya juga semakin besar. Kelemahan area penerimaan yang semakin besar ini adalah noise yang dihasilkan juga semakin besar pula. Begitu juga dengan respon terhadap frekuensi, semakin besar area penerimaannya maka respon frekuansinya turun dan sebaliknya jika area penerimaannya kecil maka respon terhadap sinyal frekuensi tinggi cukup baik. 13. Photodioda Photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: Do The Best If You Want To Be The Best 18 2500 Å - 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. cara tersebut didalam sebuah photodioda digunakan untuk mengumpulkan photon - menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda. Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared. Receiver Infrared Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah, menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik. Semakin besar intensitas infra merah yang diterima maka sinyal pulsa listrik yang dihasilkan akan baik jika sinyal infra merah yang diterima intensitasnya lemah maka infra merah tersebut harus mempunyai pengumpul cahaya (light collector) yang cukup baik dan sinyal pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah ini harus dikuatkan. Pada prakteknya sinyal infra merah yang diterima intensitasnya sangat kecil sehingga perlu dikuatkan. Selain itu agar tidak terganggu oleh sinyal cahaya lain maka sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor infra merah harus difilter pada frekeunsi sinyal carrier yaitu pada 30KHz sampai 40KHz. Selanjutnya baik photodioda maupun phototransistor disebut sebagai photodetector. Dalam penerimaan infra merah, sinyal ini merupakan sinyal infra merah yang termodulasi. Pemodulasian sinyal data dengan sinyal carrier dengan frekuensi tertentu akan dapat memperjauh trasnmisi data sinyal infra. Gambar16.Photodioda Do The Best If You Want To Be The Best 19 SKEMATIK RANGKAIAN 1. BLOK DIAGRAM RANGKAIAN Kiri Infra Red Transmitter INSTRUMENTATION AMPLIFIER Non Inverting Komparator& PemancarTX Amplifier& Filter RX Infra Red Receiver 1 Lengan 1 MOTOR DC Kanan Indikator LED 3 CM maju Infra Red Transmitter INSTRUMENTATION AMPLIFIER Non Inverting Komparator& PemancarTX Amplifier& Filter RX Infra Red Receiver 2 Lengan 2 MOTOR DC mundur Indikator LED Sinyal EMG 2 Lengan dapat terdeteksi dgn jarak TX-RX minimal 60 Cm dengan jarak Rx1&Rx2 minimal 3 cm dengan2 blok filter (Max 2 LIMIT SWITCH) Do The Best If You Want To Be The Best 20 2. SKEMATIK RANGKAIAN BASIC INSTRUMENT J1 + 2 - R1 1K J2 E3 ELEKTRODA U1 7 1 3 +12 E2 R2 10k 1 2 3 -12 6 PS IN TL081 4 5 E1 E1 3 2 1 +12 -12 -12 R3 4 5 U2 3 1k J3 TL081 C1 1 2 6 + 2 R4 - 1K R5 7 1 47nF AMP 22k R6 +12 1K -12 +12 U3 4 5 J4 3 R7 1 2 3 -12 6 + E2 - 2 TL081 1K 7 1 R8 PS OUT 3K3 +12 R9 100K E3 NON INVERTING AMPLIFIER +12 J1 +12 1 2 3 J6 -12 1 2 3 -12 +12 PS IN +12 PS OUT U1A 3 + 2 1 5 U1B - 6 11 KIRI J4 + 7 1 2 - LF347 11 1 2 4 4 J2 LF347 OUT KIRI -12 -12 100k R2 R1 +12 J1 1 2 3 R3 1k -12 +12 1k -12 J6 1 2 3 +12 PS IN +12 PS OUT 1 2 3 2 U8 U9 7 1 7 1 J2 + 6 3 - 2 6 1 2 - LM741 LM741 4 5 4 5 KIRI J4 + -12 -12 100k R3 1k R1 R2 1k Do The Best If You Want To Be The Best OUT KIRI 21 FULWAVE RECTIFIER J1 +12 1 2 PS OUT J2 +12 -12 1 2 3 PS IN R1 10k D1 -12 11 in4002 R2 2 1 R3 R4 in4002 10k 20k +12 4 10k D2 8 + 10 LF347 - 9 U1C J4 U1D 4 +12 IN R8 12 13 14 1 2 - 11 20k J5 LF347 + OUT -12 KOMPARATOR J1 +12 1 2 +12 PS IN U1A 8 J2 1 2 3 C1 10nF R1 220 2 1 +12 LM358 4 KIRI J6 + 1 2 3 4 +12 CON4 R2 100k +12 8 J3 1 2 C2 10nF 5 + 6 - 7 4 KANAN R3 220 U1B LM358 +12 R4 100k Do The Best If You Want To Be The Best 22 DRIVER ASTABIL VCC VCC LS1 5 3 4 D1 1 2 4007 470 470 C3 C4 R1 VCC RELAY SPDT VCC Q1 BD 139 J3 J4 220 4 3 2 1 VCC VCC 4 3 2 1 LS2 5 3 output input 4 D2 1 2 4007 R2 470 470 C1 C2 RELAY SPDT Q2 BD 139 220 PEMANCAR/ASTABIL VCC J1 1 2 PS J2 Q1 NPN BCE 1 2 3 4 R1 10k D1 D2 LED IR R2 220 R5 330 4 R4 330 R7 330 R R6 5k6 2 TR 3 Q 5 CV Q2 NPN BCE 7 DIS 6 THR C1 10uF U1 LM555 C2 10nF Q3 NPN BCE R8 10k D3 LED D4 IR R9 220 4 R11 330 R13 5k6 R14 330 R IN 2 TR Q DIS 5 CV THR 3 7 6 C3 10uF C4 10nF U2 LM555 Do The Best If You Want To Be The Best Q4 NPN BCE R12 330 23 PENERIMA DAN NON INVERTING AMPLIFIER J2 2 R8 +12 R1 1k 1 2 1 3 +12 2 100k supplay D1 +12 U1A 8 PD Kanan + 31 2 multitone R5 2 1 1 2 - out kanan 1 4 1k J1 LM358 3 R7 2 R2 100 R10 1 3 +12 2 R9 100k 1k D2 +12 U1B 8 PD Kiri 31 + 6 7 1 2 - out kiri 4 1k 1 R6 2 multitone J3 LM358 5 R11 R4 100 FILTER VCC J5 VCC 1 2 PS C1 1uf R2 50k 6 5 L FIL TC TR OUTPUT OUT FIL 8 1 2 1 OUT C3 22nf /20uF LM567C 2,7 7 1 2 GND 10nf INPUT +VCC J1 3 1 2 IN R1 4 10k U1 C2 J4 2 3 C4 1uf /5nf C5 10nf Do The Best If You Want To Be The Best 24 DRIVER MOTOR MAJU/MUNDUR J4 -12v 5v 12v 1 2 3 4 J2 12v 1 2 CON4 5v LS2 motor LS1 5 3 4 12v 4 1 2 3 5 8 D2 DIODERELAY SPDT 6 7 5v 1 2 D3 SW1 DIODE RELAY DPDT SW PUSHBUTTON 4 1 -12v ISO1 OPTO ISOLATOR-A J1 LS3 5v 5 3 3 2 2 1 4 1 2 input f ilter D1 DIODERELAY SPDT SW2 SW PUSHBUTTON DRIVER MOTOR BERPUTAR 180° J2 VCC 1 2 J3 VCC MOTOR LS1 LS2A VCC 1 2 5 VCC 4 3 3 4 5 8 PS RELAY SPDT HE LS3A 6 5 7 1 2 3 4 D1 RELAY SPDT HE DIODE RELAY DPDT J1 1 2 Q1 PNP BCE input f ilter Do The Best If You Want To Be The Best 25 HASIL DAN ANALISA DATA Blok pengirim (Transmitter) Dari hasil pengujian, sinyal yang diperoleh sangat kecil. Dipelukan beberapa penguatan untuk mengeluarkan output berupa sinyal otot dengan amplituda yang cukup besar. Dari penguatan tersebut juga dimasukkan ke rangkaian fullwave rectifire untuk mendapatkan sinyal dengan fase full positif, yang kemudian masuk ke rangkaian komparator untuk mengambil sinyal otot yang lebih stabil. Output komparator dimasukkan ke rangkaian driver astabil untuk mendapatkan tegangan yang lebih stabil yang akan di masukkan ke rangkaian astabil yang kemudian diumpankan ke rangkaian astabil untuk menghasilkan 2 frekuensi yang berbeda untuk dipancarkan. Blok penerima (Receiver) Blok pada rangkaian penerima terdiri dari beberapa rangkaian, diantaranya yaitu non inverting amplifier, filter, dan driver motor. Jarak penerimaan sinyal infrared bisa mencapai ±1 meter. Non inverting amplifier akan menguatkan tegangan yang keluar dari photodioda. Setelah dikuatkan maka outputannya akan masuk dalam rangkaian filter untuk dipisahkan sinyal lengan 1 dan 2, bandwidth dari kedua frekuensi tersebut antara 200 Hz – 400 Hz. Output dari filter digunakan untuk mentriger driver motor 1 dan 2. Do The Best If You Want To Be The Best 26 KESIMPULAN Sinyal otot yang diperoleh dapat mengontrol gerak dari motor dengan cara mengirimkan sinyal tersebut melalui infrared dan diterima oleh photodioda dan akan diolah oleh rangkaian pada blok penerima. Hal ini sesuai dengan aplikasinya dalam dunia kesehatan yaitu sebagai alat untuk mengontrol gerak pada lengan robot. Alat ini dapat membantu para pasien sebagai pengganti lengan atau tangan. Do The Best If You Want To Be The Best 27 DAFTAR PUSTAKA [1] http://ilmuelektromedik.blogspot.com [2] repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18990/.../Chapter%20II.pdf [3] file.upi.edu/Direktori/.../MEKATRONIKA_MODUL_1.pdf [4] http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/535/jbptunikompp-gdl-iipirmansy-26712-5-unikom_ii.pdf [5] elektronika-elektronika.blogspot.com [6] www.elektro.undip.ac.id/transmisi/jun05/sudjadijun05.PDF [7] http://duniaelektronika.blogspot.com/2008/08/dioda-adalah-piranti-semikonduktor.html [8] http://aldiakbar.com/pengertian-dan-cara-kerja-dioda-rectifier-2.html [9] ebookbrowse.com/modul-keseluruhan-automasi-1-1-bab-2.html Do The Best If You Want To Be The Best 28 LAMPIRAN Rangkaian Basic Instrument Rangkaian Non Inverting Amplifier Rangkaian Full Wave Rectifier Do The Best If You Want To Be The Best 29 Rangkaian Komparator Rangkaian Driver Astabil Rangkaian Astabil Rangkaian Penerima dan Non Inverting Amplifier Do The Best If You Want To Be The Best
