BAB III PERANCANGAN PENELITIAN
3.3. Perancangan Perangkat Keras
Ada beberapa komponen dalam perancangan subsistem perangkat keras Conveyor pemisah benda berdasarkan bentukdan warna, diantaranya yaitu :
1.Minimum System ATmega32 2.Webcam Logitech seri C170h 3.Sensor photodioda
4.Regulator 12v + penguat arus 5.Modul Relay 5v + limit switch 6.Benda
3.3.1.Minimum System ATmega32
Rangkaian minimum system berfungsi sebagai I/O untuk mengontrol atau mengendalikan gerakan motor conveyor yang telah diprogram dalam mikrokontroler ATmega32 pada conveyor serta sebagai pengolahan data secara serial yang dikirimkan dari laptop melalui USB to TTL converter. Mikrokontoler membutuhkan minimum system yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu rangkaian osilator serta rangkaian reset.
Untuk rangkaian osilator ini menggunakan crystal dengan frekuensi sebesar 11,0592 Mhz dan dua buah kapasitor masing-masing sebesar 22pF. Penggunaa crystal dengan frekuensi sebesar 11,0592 Mhz bertujuan untuk menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan baud rate piranti yang dituju sedangkan fungsi kapasitor disini adalah untuk menstabilkan osilasi yang dihasilkan oleh kristal. Penempatan antara kapasitor dengan kristal diusahakan sedekat mungkin untuk menghindari terjadinya noise. Rangkaian osilator adalah subsistem dari mikrokontroler yang berfungsi untuk membangkitkan clock pada mikrokontroler. Clock tersebut diperlukan oleh mikrokontroler untuk mensinkronkan proses yang sedang berlangsung dalam mikrokontroler. Gambar 3.6. menunjukan rangkaian osilator [1].
Gambar 3.6. Rangkaian Osilator ATmega32 [1]
Perancangan rangkaian reset ini bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler agar dapat diulang dari awal atau memulai membaca program kembali. Saat tombol reset ditekan maka mikrokontroler mendapat input logika rendah, sehingga akan me-reset seluruh proses yang sedang dilakukan mikrokontroler. Gambar 3.7. adalah rangkaian reset untuk ATmega32 [25].
Gambar 3.7. Rangkaian Reset ATmega32 [25]
Pada gambar 3.7. 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 sengaja. Kapasitor 10nF digunakan untuk menghilangkan noise yang disususn seri dengan resistor. Rangkaian reset minimum system ATmega32 merupakan gabungan dari rangkaian push-button dan low-pass filter.
3.3.2.Webcam Logitech Seri C170h
Webcam yang digunakan pada tugas akhir ini adalah webcam Logitech seri C170h. Fungsinya untuk melakukan capture benda dan output dari gambar data yang dimiliki merupakan nilai matriks citra RGB (Red Green Blue) sudah dalam bentuk digital yang datanya akan diolah menggunakan aplikasi matlab. Webcam jenis ini sudah memiliki dudukan sendiri serta mempunyai software pendukung yang bisa melakukan zoom in dan zoom out sehingga memudahkan pengaturan dari laptop. Pada proses pengambilan citra menggunakan resolusi 320 x 240 piksel. Spesifikasinya webcam bisa dilihat pada lampiran. Gambar 3.8 webcam Logitech Seri C170h [15].
3.3.3. Sensor Photodioda
Sensor photodioda digunakan untuk mendeteksi benda yang diletakan pada conveyor satu dan conveyor dua. Cara kerjanya yaitu jika sensor photodioda terhalang oleh benda atau mendeteksi benda, maka motor pada conveyor akan berhenti. Rangkaian sensor photodioda ditunjukan oleh Gambar 3.9 [26].
Gambar 3.9. Rangkaian Sensor Photodioda [26]
Dengan nilai vcc sebesar 5 volt dan arus maksimal infrared 100mA, maka hambatan dapat dihitung menggunakan rumus :
� =���� sehingga, (3.1)
R = 5
��= 50 Ω
Karena nilai resistor sebesar 50 Ω tidak tersedia di pasaran dan agar infrared tidak kelebihan arus, maka digunakan resistor sebesar 100 Ω. Sedangkan untuk nilai hambatan
sensor photodioda menggunakan resistor yang mengacu pada gambar 2.14 dan persamaan 2.14 sehingga diperoleh nilai hambatan antara 6,25 KΩ – 25 KΩ. Pada perancangan ini menggunakan resistor 20 KΩ untuk sensor photodioda.
Output mikrokontroller ATmega32 memiliki arus yang kecil sehingga tidak bisa digunakan untuk mengendalikan motor dc yang membutuhkan arus cukup besar. Oleh karena itu dibutuhkan rangkaian external agar keluaran dari mikrokontroller dapat mengendalikan motor dc.
3.3.4. Regulator dan Penguat Arus
Pembuatan rangkaian regulator dan penguat arus yang nantinya dipakai sebagai penyetabil tegangan pada minimum system ATmega32 dan motor dc. Komponennya terdiri dari ic 7805, ic 7812, transistor 2N3055, kapasitor, dan diode. Ic 7805 dipakai sebagai penurun tegangan dimana untuk ic tipe ini memiliki tegangan keluaran (output) sebesar 5 volt, arus maksimumnya adalah 1 A, tegangan masukan (input) minimum 7 volt dan maksimal 20 volt dan dipakai untuk memberikan daya pada minimum system Atmega32 yang hanya membutuhkan 5 volt, kemudian untuk komponen pendukung yaitu kapasitor berfungsi sebagai penghilang riple sedangkan untuk ic 7812 digunakan untuk menstabilkan tegangan sekaligus menggunakan transistor 2N3055 sebagai penguat arus, karena bisa dipakai sebagai rangkaian power suplay dengan tegangannya yang bisa diset. Ic ini memiliki tegangan keluaran (output) sebesar 12 volt, arus maksimumnya adalah 1 A, tegangan masukan (input) minimum 14,6 volt dan maksimal 27 volt dan digunakan untuk memberikan daya pada motor dc 24 volt. Maka dari itu trasistor harus dibias tegangan yang konstan pada basisnya, agar pada emitor keluaran tegangannya tetap. Selanjutnya untuk mengatur tegangan basis mengunakan dioda 1N4002. Untuk ic 7812 digunakan untuk memberikan daya pada motor dc 24 volt. Gambar dibawah adalah A. Rangkaian regulator minimum system ATmega32 dan B. Rangkaian regulator dengan penguat arus motor dc 3.10 [23] dan [27].
Gambar 3.10. A. Rangkaian Regulator 5v [23] Dan B. Rangkaian Regulator Dengan Penguat Arus 12v [27].
3.3.5. Modul Relay 5 Volt Dc
Rangkaian modul relay ini digunakan untuk mengendalikan motor dc 24v. Untuk conveyor pertama menggunakan satu channel relay 5v untuk menggerakan motor dc 24v dengan menggunakan sumber power sebesar 12v agar kecepatan motor dc berputar tidak terlalu kencang dan khusus untuk conveyor kedua memakai modul relay dua channel relay 5v sebanyak dua buah untuk mengendalikan putaran motor dc 24v sebanyak 2 buah motor dengan sumber power yang dipakai 24v agar bisa kearah kanan dan kearah kiri secara bergantian dengan metode sinyal logika dasar TTL (High) dan (Low). Untuk conveyor dua untuk membuat agar motor bisa bergerak kekanan menggunakan dua modul relay 5v sedangkan untuk membuat motor bergerak kekiri juga menggunakan dua modul relay 5v yang hanya bisa diaktifkan secara bergantian. Karena menggunakan metode logika TTL 0 dan 1 maka rangkaian ini hanya dapat mengendalikan arah putaran motor dc 24v dengan kecepatan putaran motor dc maksimum.
3.3.6.Benda Tiga Dimensi
Benda yang dapat dikenali oleh webcam terbuat dari styrofoam khusus bentuk kotak dan terbuat dari plastik khusus bentuk bola dimana bendanya adalah kotak merah, bola merah, kotak hijau dan bola hijau. Dapat dilihat pada gambar 3.12 [17]. Ukuran masing-masing benda yaitu :
Kotak merah : 5cm x 5cm x 5cm (p x l x t) Kotak hijau : 5cm x 5cm x 5cm (p x l x t) Bola merah : 5cm (diameter)
Bola hijau : 5cm (diameter)
Gambar 3.12. Benda Tiga Dimensi [17]
3.3.7.Metode Pengenalan Warna dan Bentuk
Metode ini dilakukan adalah penjumlahan nilai matriks pada red, green, dan blue. Ketika gambar telah di capture, maka didapat yaitu nilai RGB dalam bentuk matriks yang nantinya akan dijumlahkan sehingga mendapatkan nilai terbesar untuk mendapatkan warna benda sesungguhnya pada gambar. Langkah selanjutnya yaitu proses croping (pemotongan) yang sudah ditentukan yaitu x=17,51 y=60,51 ∆x=255,98 ∆y=176,98 [1]. Proses ini berfungsi untuk menentukkan bagian citra yang dibutuhkan untuk proses perhitungan selanjutnya sehingga untuk bagian citra yang tidak dibutuhkan akan dihilangkan.
Setelah croping, maka selanjutnya harus dijadikan matrik real agar memiliki nilai-nilai yang sesungguhnya dari sebuah matrik gambar. Setelah semua proses sudah dilakukan, maka langkah yang paling penting yaitu menjumlahkan matriks agar memiliki nilai yang nantinya digunakan untuk mereprentasikan nilai warna suatu gambar. Selanjutnya untuk mencari bentuk benda, apakah bentuknya bola atau kotak dengan cara membandingkan selisih nilai RGB yang paling terbesar yang telah ditetapkan dari kedua bentuk benda tersebut dari nilai-nilai yang telah diperolehi apakah sesuai dengan nilai yang telah ditetapkan. Kemudian warna dan bentuk benda akan dikenali dan ditampilkan pada aplikasi GUI MATLAB.
