BAB III PERANCANGAN
3.5. Perancangan Hardware Mesin Pembuat Minuman
Mesin pembuat minuman akan digunakan sebagai aktuator dari proses pengenalan ucapan pada penelitian ini. Setelah ucapan pengguna dapat dikenali, maka data akan dikirimkan kepada mikrokontroler untuk kemudian diolah menjadi perintah yang menjalankan mesin pembuat minuman. Terdapat 4 buah motor pompa yang masing-masing terhubung dengan wadah cairan yang berbeda. Motor pompa dikendalikan melalui mikrokontroler dengan cara mengaktifkan salah satu PORTB yang telah dihubungkan dengan modul relay untuk mengaktifkan motor. Blok diagram dari mesin pembuat minuman ditunjukan pada gambar 3.17.
Gambar 3.17. Blok Diagram Mesin Pembuat Minuman
3.5.1. Perancangan Mesin Pembuat Minuman
Pada gambar 3.17 telah ditunjukan blok diagram mesin pembuat minuman, dimana masing-masing motor pompa terhubung dengan wadah cairan yang berbeda. Setiap motor terhubung dengan salah satu PORTB pada mikrokontroler, sehingga letak wadah cairan harus sesuai dengan urutan yang telah dirancang agar keluaran cairan tidak keliru. Wadah kopi berada di pojok kiri dan terhubung dengan motor pompa 1 yang akan bekerja saat PORTB.0 diaktifkan. Wadah susu berada di sebelah kanan wadah kopi dan terhubung dengan motor pompa 2 yang akan bekerja saat PORTB.1 diaktifkan. Lalu di sebelah kanan
wadah susu terdapat wadah kopi susu yang terhubung dengan motor pompa 3 yang akan bekerja saat PORTB.2 diaktifkan. Wadah yang diletakan di pojok kanan adalah wadah cokelat yang terhubung dengan motor pompa 4 yang akan bekerja saat PORTB.3 diaktifkan. Rancangan fisik dari mesin pembuat minuman ditunjukan pada gambar 3.18.
Gambar 3.18. Rancangan Fisik dan Dimensi Mesin Pembuat Minuman
Wadah cairan yang digunakan adalah wadah air yang terbuat dari bahan plastik dengan tinggi 15 cm dan diameter 13 cm. Wadah cairan akan dilubangi dan dipasang kran untuk mengalirkan cairan. Minuman yang digunakan adalah minuman kemasan berbentuk serbuk yang akan disiapkan sesuai dengan petunjuk penyajian, sehingga rasa dan kekentalan dari minuman yang dihasilkan akan sesuai dan konsisten dengan kualitas rasa serta kekentalan cairan yang ditawarkan oleh produsen minuman tersebut.
Hasil akhir dari mesin pembuat minuman akan dialirkan menuju gelas dengan volume keluaran ditentukan berdasarkan pengamatan pada mesin-mesin pembuat minuman (vending machine) yang memiliki volume keluaran sebesar 4 oz – 6 oz (118 ml – 177 ml) [29], sehingga diambil nilai tengahnya yaitu 5 oz (150 ml). Sebagai penghubung dari wadah cairan menuju gelas digunakan selang air dengan diameter 0,5 mm dengan panjang menyesuaikan pada saat proses instalasi alat. Sebagai kerangka alat akan digunakan besi siku, dan plastik fiber sebagai cover.
Pada bagian bawah mesin pembuat minuman terdapat kotak kendali yang berisi mikrokontroler, modul relay, dan regulator tegangan sebagai kendali motor pompa dan LCD sebagai penampil informasi perintah yang sedang dijalankan. Lalu terdapat wadah pembuangan cairan yang terhubung dengan tempat keluaran cairan sebagai penampungan jika terdapat cairan yang tumpah, sehingga tidak mengotori dan membahayakan kinerja mesin.
3.5.2. Minimum Sistem ATmega 8535
Mikrokontroler ATmega 8535 pada penelitian ini berfungsi sebagai pengendali dari mesin pembuat minumanserta sebagai pengolah data serial yang dikirimkan dari komputer melalui modul USB to TTL. Dalam pengendaliannya, mikrokontroler diisi dengan program dan instruksi untuk mengaktifkan motor pompa sesuai dengan urutan dan waktu aktif tertentu. Agar mikrokontroler dapat diisi program dan menjalankannya, diperlukan rangkaian minimum sistem, yang berfungsi sebagai gerbang input dan output (I/O). Mikrokontroler membutuhkan minimum sistem yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu rangkaian osilator dan rangkaian reset.
Untuk rangkaian osilator, digunakan crystal dengan frekuensi sebesar 12 MHz dan menggunakan kapasitor 22 pF pada pin XTAL1 dan XTAL2 di mikrokontroler. Rangkaian osilator ini berfungsi sebagai sumber clock bagi mikrokontroler. Pemberian kapasitor bertujuan untuk memperbaiki kestabilan frekuensi yang diberikan oleh osilator eksternal. Gambar 3.19 menunjukan rangkaian osilator.
Gambar 3.19. Rangkaian Osilator ATmega8535 [15]
Perancangan rangkaian reset bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler dapat diulang dari awal. Saat tombol reset ditekan maka mikrokontroler mendapat input logika rendah, sehingga akan me-reset seluruh proses yang sedang dilakukan mikrokontroler. Rangkaian reset untuk ATmega8535 ditunjukan oleh gambar 3.20.
Gambar 3.20. Rangkaian Reset ATmega8535 [15]
Pada gambar 3.21. terdapat resistor yang memiliki resistansi sebesar 4,7 KΩ yang
difungsikan sebagai pull up. Resistor pull-up eksternal dapat digunakan untuk menjaga agar pin RESET tidak berlogika 0 secara tidak disengaja. Kapasitor 10nF yang disusun serial dengan resistor digunakan untuk menghilangkan noise. Rangkaian reset minimum sistem ATmega8535 merupakan gabungan dari rangkaian push-button dan low-pass filter.
3.5.3. Rangkaian dan Konfigurasi LCD 16×2
LCD digunakan untuk menampilkan informasi perintah yang sedang dieksekusi oleh mesin agar pengguna dapat melihat apakah mesin telah melakukan perintah yang sesuai. LCD diprogram untuk menampilkan kata yang dikenali dan menampilkan kondisi mesin yang sedang siaga atau sedang membuat minuman sesuai kata yang dikenali.
Rangkaian LCD berfungsi untuk mempermudah menghubungkan pin LCD dengan mikrokontroler, karena tidak semua pin di LCD akan dihubungkan dengan mikrokontroler. Rangkaian ini juga berfungsi sebagai pembagi tegangan masukan LCD untuk mengatur kecerahan LCD. Rangkaiannya dapat dilihat pada gambar 3.21.
Penentuan konfigurasi kaki LCD menuju mikrokontroler ditentukan dengan melihat pada software compiler CodeVisionAVR seperti pada gambar 3.22. Penentuan konfigurasi ini berfungsi untuk menyetel PORT yang digunakan sebagai keluaran untuk LCD dari mikrokontroler. Pada penelitian ini, pin yang digunakan adalah PORT C pada mikrokontroler.
Gambar 3.21. Skematik LCD 16x2 Gambar 3.22. Setting Port LCD
3.5.4. Motor Pompa
Pada penelitian ini, motor pompa yang digunakan adalah BOSCH washer pump 12Vdc. BOSCH washer pump dipilih karena penggunaanya mudah dan daya tahan terhadap lingkungan yang kuat, serta harganya yang relatif murah dan mudah didapatkan. Motor pompa digunakan sebagai pendorong cairan dari wadah cairan. Masing-masing wadah cairan diberikan kran sebagai pengunci cairan jika pengguna hendak menambahkan cairan dan memindahkan wadah cairan.
Pada motor pompa terdapat lubang masukan yang ukurannya lebih besar dari lubang keluaran. Lubang masukan dihubungkan dengan kran wadah cairan menggunakan selang dengan diameter 1/2 inchi, dan pada lubang keluaran dihubungkan dengan selang berdiameter 5 mm. Rancangan pemasangn motor pompa dengan kran ditunjukan gambar 3.23.
Gambar 3.23. Konstruksi Motor Pompa Sebagai Pendorong Cairan
Motor pompa dikendalikan melalui PORTB pada mikrokontroler yang terhubung dengan modul relay. Masukan motor pompa dihubungkan dengan modul relay 4 pin yang telah disambungkan dengan regulator sebagai catu daya, yang masing-masing akan mengaktifkan motor saat mikrokontroler memberikan nilai tinggi kepada modul relay.
3.5.5. Regulator IC 7812 dan Penguat Arus
Pada perancangan tahap ini, regulator digunakan sebagai pemberi daya pada motor pompa. Regulator terdiri dari IC 7812, 2N3055, kapasitor, led, dan dioda. Sumber yang digunakan untuk regulator yaitu menggunakan adaptor yang telah tersedia di pasaran dengan spesifikasi keluaran tegangan 16Vdc dan arus 2A.
Untuk memberi daya pada motor pompa dibutuhkan arus sebesar 1,5A. Dengan demikian maka digunakan transistor 2N3055 agar arus keluaran IC 7812 yang memiliki tegangan keluaran sebesar 12 volt menjadi lebih besar. Tegangan 12 volt merupakan tegangan kerja pada masing-masing motor pompa yaitu ± 11 volt – 13,2 volt. Rangkaian regulator 7812 dtunjukan pada gambar 3.24.
Gambar 3.24. Rangkaian Regulator 7812 Dengan Penguatan Arus