BAB III RANCANGAN PENELITIAN
3.2. Perancangan Alat Secara Hardware
Perancangan secara hardware ini meliputi perancangan pada rangkaian minimum system ATMega 8535, LCD, keypad, wadah adonan lapis legit, oven dengan pintu otomatis, dan lengan robot.
3.2.1. Rangkaian Minimum System Mikrokontroler ATMega 8535
Rangkaian minimum system berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari keypad dan mengontrol katup on off, pintu oven otomatis, dan lengan robot. Mikrokontroler membutuhkan system minimum yang terdiri dari rangkaian eksternal, yaitu rangkaian osilator dan rangkaian reset.
Rangkaian osilator ditunjukkan pada gambar 3,4. perancangan rangkaian osilator menggunakan Kristal dengan frekuensi 12 MHz dan menggunakan kapasitor 22pF(sesuai datasheet) pada pin XTAL1dan XTAL2di mikrokontrolernya.
Gambar 3.4 Rangkaian Osilator
Gambar 3.5. menunjukkan rangkaian reset mikrokontroler ATMega 8535. Rangkaian reset bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler diulang dari awal. Jika tombol reset ditekan, maka pin reset akan mendapat input logika rendah, sehingga mikrokontroler akan mengulang proses eksekusi program dari awal. Pada perancangan, rangkaian reset digunakan resistor sebesar 10kΩ dan kapasitor sebesar 10µF.
Gambar 3.5. Rangkaian Reset
Perancangan penggunaan port sebagai input dan output pada mikrokontroler disesuaikan dengan kebutuhan. Port yang akan digunakan adalah Port A, Port B. Port C dan Port D. Port C digunakan sebagau port input dari keypad. portD.7 , PortD.6, PortD.5, PortD.4 digunakan sebagai port data, sedangkan PortD.2 sebagai Port Enabel, PortD.1 sebagai Port R/W, dan PortD.0 sebagai Port RS. PortB.0, PortB.1 dan PortB.2 sebagai port output untuk servo yang terdapat pada lengan robot. PortB.3 sebagai Port output untuk Motor DC. PortB.4 untuk Port Solenoid, PortB.5 untuk Port Buzzer.
Berikut ini adalah tabel penggunaan port: Tabel 3.1 Tabel penggunaan port port
No Nama Port Keterangan
1 Port B.0 Servo 1 2 Port B.1 Servo 2 3 Port B.2 Servo 3 4 Port B.3 Motor DC 5 Port B.4 Solenoid 6 Port B.5 Buzzer 6 Port C.0 K1 Keypad 7 Port C.1 K2 Keypad 8 Port C.2 K3 Keypad 9 Port C.3 K4 Keypad 10 Port C.4 B1 Keypad 11 Port C.5 B2 Keypad 12 Port C.6 B3 Keypad 13 Port C.7 B4 Keypad 14 Port D.0 RS LCD 15 Port D.1 R/W LCD 16 Port D.2 Enable LCD 17 Port D.4 DB4 LCD 18 Port D.5 DB5 LCD 19 Port D.6 DB6 LCD 20 Port D.7 DB7 LCD
Dibawah ini merupakan gambar rangkaian minimum system mikrokontroler ATMega8535
Gambar 3.6. Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler ATMega8535
3.2.2. Rangkaian LCD
LCD digunakan untuk menampilkan data output dari Keypad. Data yang tertampil berupa berapa banyaknya lapisan yang diinginkan, LCD yang digunakan adalah LCD 16x2 yang memiliki tipe LMB162A. LCD 16x2 bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Dalam perancangan ini, mode yang digunakan untuk menuliskan data ke LCD digunakan sebanyak 4 bit (mode nibble). PortD.4, PortD.5, PortD.6, dan PortD.7 digunakan sebagai port data, sedangkan PortD.0, PortD.1, PortD.2 digunakan sebagai port pengatur interface LCD.
Berdasarkan datasheet tegangan kontras (Vcc LCD) maksimum sebesar 5VDC, sehingga dalam perancangan digunakan sebuah resistor variabel sebesar 10KΩ yang berfungsi untuk membatasi tegangan yang masuk ke pin Vcc LCD. Rangkaian LCD dengan mode 4 bit digambarkan pada gambar 3.7
Gambar 3.7 Rangkaian LCD
3.2.3. Rangkaian Keypad
Keypad yang digunakan yakni keypad dengan matriks 4x4. Keypad berfungsi sebagai masukan nilai tegangan yang diinginkan oleh user. Port yang digunakan pada mikrokontroler untuk keypad adalah PortC.0 sampai PortC.7. PortC.4 sampai PortC.7 atau port baris digunakan sebagai input, sedangkan PortC.0 sampai PortC.3 atau port kolom digunakan sebagai output.
3.2.4. Wadah adonan lapis legit.
Wadah adonan lapis legit (Gambar 3.3) ini terdiri dari LCD, keypad, minimum system, dan katup on off solenoid. LCD, keypad dan minimum system telah dijabarkan di pembahasan sebelumnya. Jadi yang menjadi fokus di subbab ini adalah katup on off solenoid. Gambar 3.9 merupakan mode katup solenoid aktif dan menutup.
Gambar 3.9 Mode on off solenoid Cara kerja katup on off solenoid adalah:
a. Katup terbuka selama 5 detik (Mode 2).
Katup terbuka selama 5 detik dengan tujuan untuk membuat adonan yang berada didalam wadah berpindah tempat ke loyang di dalam oven.
Dilihat dari kekentalan dan diameter corong nya sekitar 2 cm pada pangkal wadah sebelum katup solenoid, dan 3cm setelah katup solenoid, maka adonan yang tertuang sebanyak 180 cc. Perkiraan 180 cc ini dihitung berdasarkan pada setiap
b. Katup menutup kembali (Mode1).
Katup menutup kembali sampai adonan yang telah matang siap untuk dituangkan kembali oleh adonan yang masih mentah.
3.2.5. Oven dengan pintu otomatis
Oven dibuat sendiri secara manual karena tidak tersedianya oven gas yang sesuai dengan rancangan penulis yang terdapat di pasaran. Ukuran yang penulis inginkan yakni 40cm x 40cm x 40cm (Gambar 3.1). Oven dibuat dapat mengeluarkan loyang adonan yang ingin diisi dengan adonan baru. Rancangannya menggunakan Motor DC yang dihubungkan dengan rantai dan gear. Jadi, konsep ini mengadopsi dari konsep konveyor. Gear berfungsi ganda, yakni untuk membuat perputaran Motor Dc stabil dan menggulung tali yang terhubung dengan pintu otomatis tersebut Pintu oven ini akan membuka secara
otomatis saat awal mulai memanggang, meratakan adonan yang sudah dituangkan, dan ketika sudah matang, serta menutup secara otomatis ketika adonan sudah diratakan didalam loyang.
Gambar 3.10 Mode Oven Dari gambar 3.10, bisa dijabarkan sebagai berikut: a. Mode Oven menutup (Mode 1)
Dari gambar 3.10 cukup jelas, bahwa oven dalam kondisi tertutup pintunya dan Loyang didalam oven. Loyang diletakkan diatas konveyor. Mode 1 terjadi saat pemanasan Loyang pada permulaan, dan pada saat pematangan adonan lapis per lapis. b. Mode Oven membuka (Mode 2)
Dari gambar 3.10, Oven dalam kondisi pintu terbuka dan Loyang diluar oven. Mode 2 terjadi saat adonan sudah matang dan siap dituangkan adonan baru, dan saat adonan sudah matang sepenuhnya dan tidak ada lagi adonan yang tersisa.
3.2.6. Lengan Robot
Lengan robot ini terdiri dari 3 servo, yakni servo 1, 2, dan 3. Servo 1 dan 2 bisa bergerak 180 ̊, sedangkan servo 3 bisa bergerak 360 ̊. Inisialisasinya menyerupai lengan
robot pada umumnya, yakni dengan mengatur overflow timernya dengan memainkan PWM, maka akan dihasilkan gerakan masuk ke dalam oven yang diinginkan.
Berikut ini merupakan detil gerakan dari servo yang dimplementasikan dalam lengan robot berikut ini.
Gambar 3.11 Gerakan Motor Servo Berikut ini penjelasan dari gambar 3.11:
a. Mode 1
Mode ini menggerakkan motor servo dengan nilai motor servo pangkal = -90 ̊ , servo tengah =-90 ̊, dan servo ujung = 0 ̊. Untuk detil gerakan servo ujung yang bernilai 0 ̊ akan dijelaskan di gambar berikutnya. Mode ini dijalankan saat Loyang dikeluarkan dari oven untuk menekan adonan yang sudah matang dan meratakan adonan mentah yang baru dituangkan dari wadah.
b. Mode 2
Mode ini menggerakkan motor servo dengan nilai motor servo pangkal = 0 ̊ , servo tengah =-90 ̊ , dan servo ujung = 0 ̊ . mode ini merupakan mode transisi antara mode 1 dan mode 3. Mode ini juga dijalankan saat adonan sudah diratakan dan Loyang siap masuk kedalam oven.
c. Mode 3
Mode ini menggerakkan motor servo dengan nilai motor servo pangkal = 0 ̊ , servo tengah = 0 ̊ , dan servo ujung = 0 ̊ . Mode ini dijalankan bersamaan dengan Loyang yang masuk kedalam oven.
Untuk servo ujung, penggambarannya seperti gambar 3.12 berikut:
Gambar 3.12. Mode Motor Servo Ujung
Ini merupakan pemodelan sederhana dengan satu sisi lempengan, karena dengan pemodelan asli yang menggunakan rangka lempengan alumunium dengan 4 sisi, maka akan menyulitkan dalam penjabaran detail gerakan motor servo. Motor servo yang ideal diinginkan yakni pada mode 2, dengan besaran sudut awal yakni 0 ̊ . Pada mode pengadukan, gerakan yang diinginkan yakni gerakan dari mode 4 , 1 , 2 , 3 , 4 , kemudian kembali menjadi 4 , 3 , 2 , 1 , 4 . Dengan detil nilai motor servo yakni-180 ̊, -90 ̊ , 0 ̊ , 90 ̊ , 180 ̊ , kemudian kembali menjadi 180 ̊, 90 ̊ , 0 ̊ ,-90 ̊ ,-180 ̊.