BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Pemindah Barang
Sistem Pemindah Barang otomatis adalah suatu sistem yang dikendalikan oleh mikrokontroler atau computer yang dapat mengambil dan menaruh barang secara otomatis pada lokasi penyimpanan barang seperti rak dan sejenis nya, sistem ini cocok untuk digunakan di gudang-gudang perusahaan besar untuk menyimpan barang-barang untuk keperluan produksi ataupun untuk menyimpan barang-barang hasil produksi mereka sebelum didistribusikan ke pihak distributor atau konsumen. Pada umumnya elemen dari sistem otomasisasi meliputi sensor, controller dan aktuator. Sensor merupakan komponen yang bertujuan untuk mendeteksi kejadian atau perubahan lingkungan sekitarnya dan mengeluarkan output sesuai dengan fungsi dari sensor tersebut. Controller merupakan pusat pengendalian dari sistem, biasanya berisi mikroprosesor sebagai pusat operasi matematik dan operasi logika, memori sebagai penyimpan data, dan power supply. Aktuator merupakan bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan.
Namun pada penelitian ini penulis tidak menggunakan sensor pada rancangan alat pemindah barang yang di buat oleh penulis dikarenakan keterbatasan biaya dan waktu untuk perancangan nya. Sebagai alternatif penulis menggunakan pengaturan durasi lama nya tiap-tiap motor untuk beroperasi sehingga dapat memindahkan barang ke titik yang diinginkan.
Penggunaan sistem pemindah barang otomatis secara otomatis akan meminimalisir human error yang biasa nya dilakukan oleh operator forklift sehingga akan mengurangi down time proses pemindahan barang, maka secara tidak langsung produktifitas akan meningkat.
2.2 Arduino Uno
Arduino adalah jenis suatu papan (board) yang berisi mikrokontroler. Papan mikrokontroler ini seukuran kartu kredit yang dilengkapi dengan sejumlah pin yang digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan lain. Penggunaan Arduino cukup mudah, karena tidak perlu lagi mengetahui detail perangkat keras dari mikrokontroler terutama mengenai register-register yang harus dilakukan dengan mengetahui cara kerja dari mikrokontroler.
Gambar 2.1 Arduino Uno
Arduino memiliki banyak library dari pengembang Arduino maupun sumbangan dari orang lain karena Arduino sifatnya opensource. Pada saat source dikompilasi, maka hasilnya berupa file heksa yang kemudian di upload ke mikrokontroler secara serial dengan memanfaatkan pin TX/RX.
Arduino ini memiliki 14 pin digital dan 6 pin analog. Beberapa bagian penting pada Arduino Uno, antara lain :
• Mikrokontroler Atmega328 adalah “otak” dari Arduino Uno. Komponen ini adalah sebuah IC (Integrated Circuit) yang dipasangkan ke header socket sehingga memungkinkan untuk dilepas.
• Konektor USB (Universal Serial Bus) berfungsi sebagai penghubung ke komputer. Konektor ini sekaligus berfungsi sebagai pemasok tegangan bagi Arduino Uno.
• Konektor catu daya berfungsi sebagai penghubung ke sumber tegangan eksternal. Hal ini diperlukan jika konektor USB tidak dihubungkan ke komputer. Adaptor DC atau baterai dapat dihubungkan ke konektor ini. Konektor ini dapat menerima tegangan 7-12VDC.
• Pin digital adalah pin yang digunakan untuk menerima atau mengirim isyarat digital. Isyarat digital 1 (sering dinyatakan dengan HIGH) diwujudkan dalam bentuk tegangan 5V dan isyarat 0 (sering dinyatakan dengan LOW) diwujudkan dalam bentuk tegangan 0V. Nomor untuk pin digital berupa 0 hingga 13. Beberapa pin digital, yang dinamakan pin PWM dapat digunkana sebagai keluaran analog. Pin PWM ditandai dengan simbol (~). Ada 6 pin PWM, yaitu 2,5,6,9,10 dan 11.
• Pin analog adalah pin yang dipakai untuk menerima nilai analog. Jika dinyatakan dalam tegangan, nilai analog akan berkisar antara 0-5V. di pin analog, nilai seperti 1.0 atau 2.5 dimungkinkan.
• Pin sumber tegangan adalah pin yang memberikan catu daya kepada pin-pin lain yang membutuhkannya. Pin yang tersedia dapat dilihat pada gambar
o Vin (voltage in), adalah pin yang memberikan tegangan sama dengan tegangan luar yang diberikan ke Arduino.
o GND berasal dari ground, total pin GND adalah 3. Satu pin terletak di sebelah pin digital 13.
o 5V berisi tegangan 5V. o 3.3V berisi tegangan 3.3V.
• LED yang tersedia berjumlah 4. Fungsi masing-masing adalah seperti berikut :
o ON akan menyala jika Arduino diberi sumber tegangan o RX dan TX menyatakan data sedang dikirim dan diterima
oleh Arduino.
o L adalah LED yang terhubung ke pin 13
• Tombol Reset akan membuat sketch diajalnkan ulang. Kadang instruksi yang diberikan di Arduino menimbulkan hal yang tidak normal. Pada keadaan seperti itu, tombol Reset yang ditekan akan membuat sistem di-reset dan kemudian diaktifkan kembali.
2.3 NFC
NFC (Near Field Communication) adalah seperangkat teknologi nirkabel jarak pendek yang berbasis RFID (Radio Frecuency Identity). NFC menggunakan induksi medan magnet untuk memungkinkan komunikasi antar perangkat elektronik. Cara kerja dari NFC itu sendiri yaitu sama seperti Bluetooth dan WiFi dan segala macam sinyal nirkabel lainnya. NFC menyediakan media terbaik bagi identifikasi protokol yang memvalidasi secara aman dalam transfer data.
Gambar 2.2 Logo NFC
NFC bekerja pada prinsip mengirimkan informasi melalui gelombang radio. Hal ini memungkinkan pengguna untuk mengakses konten digital dan terhubung dengan perangkat elektronik lainnya hanya dengan menyentuh atau membawa perangkat dalam jarak dekat. Biasanya membutuhkan jarak 4cm atau kurang untuk memulai koneksi.
NFC memungkinkan berbagi data antara tag NFC dan perangkat NFC atau Android dan hanya membutuhkan waktu kurang dari sepersepuluh detik. Tidak perlu lagi setting manual koneksi seperti ketika pengguna masih menggunakan sinyal Bluetooth, NFC sudah secara otomatis mengkoneksikan kedua perangkat dengan cepat sesuai kebutuhan. NFC beroperasi pada frekuensi 13.56 MHz dengan rata-rata kecepatan transfer 106 Kbps – 848 Kbps. NFC akan terjadi ketika 2 perangkat yang mendukung NFC bertemu dan salah satunya menjadi inisiator atau sebagai target.
Perangkat NFC diantaranya adalah ponsel, tag NFC dan NFC Reader. Komunikasi antara 2 perangkat NFC distandarisasi pada standar ISO/IEC 18092 sebagai NFCIP (Near Field Communication Interface and Protocol) yang
termasuk dalam kategori device-to-device, komunikasi peer-to-peer dan komunikasi aktif atau pasif dalam mode baca atau tulis (read/write). Beberapa keuntungan dari NFC :
• Tingkat keamanan tinggi.
Setiap tag NFC memiliki password atau pin untuk mengakses memori, bahkan disediakan enkripsi secara independen di setiap tagnya.
• Informasi yang dimuat lebih besar.
NFC tag memang bisa menjadi media penyimpanan yang efektif dan media besar untuk memuat informasi.
• Akses kemampuan dalam posisi yang lebih baik.
Jarak proses membaca dan menulis tag NFC tidak dibatasi garis pandang seperti pada barcode reader (dengan menggunakan barcode reader contactless) bahkan harus menyentuh seperti strip magnetik. • Ketahanan data dan kecepatan pengolahan yang lebih tinggi.
Daya tahan data NFC tag yang lebih tinggi karena tidak dapat rusak oleh faktor magnet. Waktu pemrosesan data dalam tag NFC lebih juga cepat.
2.4 NFC Shield
NFC Shield adalah antarmuka NFC untuk Arduino. NFC Shield memiliki fitur berupa PN532 modul transceiver yang mengatur komunikasi jarak dekat melalui frekuensi 13.56MHz. NFC Shield bisa membaca dan menulis dengan
mengkombinasikannya dengan tag NFC. Komunikasi antara Arduino dan NFC Shield adalah melalui SPI (Serial Peripheral Interface).
Gambar 2.3 NFC Shield V2 Karateristik NFC Shield :
• Wireless NFC communication at 13.56MHz
• SPI protocol - pin saving interface that requires only 4 pins • Input Voltage: 5V from the Arduino's 5V pin
• Typical Current: 100mA • 5cm max effective range • Supports P2P communication
• Support ISO14443 Type A and Type B protocols
2.5 NFC Tag
NFC tag berfungsi sebagai identifier yang dipogram dengan sedikit informasi saja didalamnya dan bisa terhubung dengan beberapa produk. Berbagai
macam tipe data bisa disimpan di sebuah tag NFC. Jumlah dari data bervariasi tergantung pada jenis tag NFC digunakan. Tag yang berbeda, berbeda juga jumlah kapasitas memorinya. Biasanya informasi yang disimpan memiliki format data yang spesifik NDEF (NFC Data Exchange Format) agar bisa dengan mudah dibaca oleh kebanyakan perangkat dan telepon seluler.
Gambar 2.4 Contoh Tag NFC
Gambar 2.5 Sticker NFC
• Tipe 1 berdasarkan ISO / IEC 14443A. Tag ini mampu write dan re-write data. Memori tag dapat di re-write dalam mode protected. Ukuran memori antara 96 bytes dan 2 Kbytes. Kecepatan komunikasi dengan tag adalah 106 kbit / sec.
• Tipe 2 berdasarkan ISO / IEC 14443A. Jenis tag ini mampu write dan re-write data. Memori tag dapat di write dalam mode protected. Ukuran memori antara 48 bytes dan 2 Kbytes. Kecepatan komunikasi dengan tag adalah 106 kbit / sec.
• Tipe 3 didasarkan pada Standar Industri Jepang (JIS) X 6319-4. Jenis tag ini di pra-konfigurasi untuk dapat di write dan re-writable, atau read-only. Ukuran memori bisa sampai 1 Mbyte. Kecepatan komunikasi dengan tag adalah 212 kbit / sec.
• Tipe 4 sepenuhnya kompatibel dengan ISO / IEC 14443 (A \& B) seri standar. Jenis tag ini di pra-konfigurasi untuk dapat di write dan re-writable, atau read-only. Ukuran memori bisa sampai 32 Kbyte, untuk komunikasi dengan tag APDUs sesuai dengan ISO 7816-4 yang dapat digunakan. Kecepatan komunikasi dengan tag adalah 106 kbit / sec.
2.6 LCD
LCD (Liquid Cyrstal Display) adalah salah satu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai komponen penyusunnya. LCD berfungsi sebagai penampil data berupa karakter, huruf, ataupun angka. Tampilan data
dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar pada sebuah LCD.
Gambar 2.6 LCD 16 x 2 Karakter
LCD yang beredar di pasaran pada umumnya sudah memiliki IC tersendiri sehingga tampilan LCD dapat langsung di kontrol dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia. Berikut penjelasan fungsi dari pin-pin di LCD dijelaskan pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Daftar Pin pada LCD
No. Pin Nama Pin Keterangan
1 VSS Dihubungkan ke ground
2 VDD Catu daya positif
3 V0 Pengatur kontras. Potensiometer 10KΩ bisa digunakan untuk mengatur tingkat kontras
4 RS
Register Select :
• RS = HIGH untuk mengirim data • RS = LOW untuk mengirim intruksi
5 R/W
Read/Write control bus
• R/W = HIGH untuk membaca data di LCD
6 E Data Enable
• E = HIGH supaya LCD dapat diakses
No. Pin Nama Pin Keterangan
7 D0 Data 8 D1 Data 9 D2 Data 10 D3 Data 11 D4 Data 12 D5 Data 13 D6 Data 14 D7 Data
15 A Catu daya positif untuk layar
16 K Catu daya negatif untuk layar
2.7 Driver Motor L298N
Driver motor L298N merupakan driver motor yang digunakan untuk mengontrol atau mengendalikan kecepatan dan arah pergerakan motor terutama untuk motor DC. IC utama yang digunakan pada driver motor ini yaitu IC L298, merupakan sebuah IC tipe H-bridge yang mampu mengendalikan beban-beban induktif seperti relay, solenoid, motor DC dan motor stepper. Pada IC l298 terdiri dari transistor-transistor logik (TTL) dengan gerbang NAND yang berfungsi untuk memudahkan dalam menentukan arah putaran suatu motor dc maupun motor stepper.
Spesifikasi Modul driver motor L298N:
• Menggunakan IC L298N (Double H bridge Drive Chip) • Tegangan minimal untuk masukan power antara 5V-35V
• Tegangan operasional : 5V
• Arus untuk masukan antara 0-36mA
• Arus maksimal untuk keluaran per Output A maupun B yaitu 2A • Daya maksimal yaitu 25W
• Dimensi modul yaitu 43 x 43 x 26mm • Berat : 26g
Gambar 2.7 Driver motor L298N
Keterangan :
• Output A : Digunakan untuk dihubungkan ke motor 1 • Output B : Digunakan untuk dihubungkan ke motor 2 • Enable A : mengaktifkan driver motor A
• Enable B : mengaktifkan driver motor B
• 5V Enable : mengaktifkan tegangan masukan 5 Vdc, jika tidak dijumper maka akan digunakan tegangan langsung +12 V dari power supply
• Logic Input : digunakan untuk kendali PWM yang dihubungkan ke Arduino Uno
2.8 Motor DC Magnet Permanen
Motor DC magnet permanen adalah komponen elektro-magnet yang dapat memiliki energi gerak apabila bagian kumparan listriknya diberi tegangan listrik. Gambar dibawah adalah gambar struktur motor DC magnet permanen.
Dengan melihat gambar 2.9 di atas, dapat kita ketahui bahwa motor DC magnet permanen memiliki bagian-bagian sebagai berikut:
1. Sebuah rotor yang berupa kumparan listrik yang digulung dalam suatu inti besi yang dirangkai dengan As motor. Kemudian pada bagian ujung kumparan terdapat sepasang sikat (brush) yang berfungsi mengalirkan tegangan listrik DC (+ dan -) dari sumber tegangan menuju kumparan listrik untuk menghasilkan medan elektromagnet pada kumparan listrik. 2. Dua buah stator yang berupa magnet permanen dengan kutub yang
berbeda, yaitu satu magnet berkutub selatan (S) dan satu magnet berkutub utara (N).
Gambar 2.10 Motor DC magnet permanen 2.8.1 Prinsip kerja motor DC magnet permanen
Ketika kutub/sikat rotor diberi tegangan listrik DC, maka akan dihasilkan medan elektromagnet (yaitu sifat magnet yang timbul karena adanya arus listrik yang mengalir pada suatu kumparan listrik) pada kumparan listrik dan ujung inti besi rotor.
yaitu ada unjung inti besi yang menjadi magnet berkutub selatan (S) dan ada ujung inti besi yang menjadi magnet berkutub utara (N). Seketika dengan bangkitnya medan elektromagnet pada kumparan rotor, maka rotor akan berputar. Perputaran rotor ini disebabkan oleh adanya gaya tolak-menolak antara kutub-kutub magnet pada ujung inti besi rotor dengan kutub magnet permanen pada bagian stator yang senama. Ini merupakan sifat-sifat magnet.
2.8.2 Cara aktivasi motor DC magnet permanen
Motor DC magnet permanen memiliki 2 buah kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (-). Untuk mengaktifkan putaran motor DC magnet permamen dengan arah putaran as searah jarum jam (clockwise, CW) dapat dilakukan dengan memberi catu tegangan positif (+) pada kutub posistif (+) dan catu tegangan negatif (-) pada kutub negatif (-) motor DC magnet permanen. Sebaliknya apabila diinginkan putaran as motor DC magnet permanen berputar berlawanan arah jarum jam (counter-clockwise, CCW), maka hal tersebut dapat dilakukan dengan memberi catu tegangan negatif (-) pada kutub posistif (+) dan catu tegangan positif (+) pada kutub negatif (-) motor DC magnet permanen.
2.9 Saklar Momentary Push button
Push button adalah sebuah komponen yang ketika ditekan secara manual akan menghubungkan dua buah titik dalam sebuah sirkuit. Dalam penelitian ini push button yang digunakan adalah jenis momentary switch, switch/saklar ini akan “ON” ketika tombol nya ditekan, ketika dilepas maka saklar nya akan terputus atau “OFF” artinya saklar ini tidak memiliki mekanisme penguncian agar
tetap dalam kondisi “ON”.
Push button ini terhubung dengan sumber tegangan 5V yang digunakan untuk memberi input logic 5V ke Digital I/O pin Arduino uno.
