ABSTRACT
The development of production in industrial’s world requires an automatic control system to get maximum result with most minimum fault. One of automatic control system in packed beverage’s production is automatic water filling system in the bottle.
In this Final Duty has been planted and realization the water filling system
prototype using MCS51. The bottle is moving on the conveyor’s rail which is moved by a DC motor until the bottle has been detected by proximity sensor and stopped. Flow sensor which is placed right above the stopped bottle will go down and get into the bottle 1 cm inside, and then the water at the filling tank will be flowing through the solenoid valve and measured by flow sensor. The flow sensor output is frequency will be converted to DC voltage using frequency to voltage converter circuit and then using analog to digital converter (ADC) will be changed into digital signal for MCS51’s input. The filling time is appointed by the water flows that measured and depend on the needed volume which is 220 ml. Flow sensor will go up after the bottle is full and then conveyor’s rail will move again until the next bottle has been detected.
The bottle is moving by mean speed 0.0889 m/s and will not fall when it stopped. Proximity sensor can detect the bottle in the interval range 1 – 4 cm well. Flow sensor can measure water flow with linear change and delay the water drop from the pipe which is solenoid valve and it. The water volume accretion is 220ml ± 0.477%. The water precision is 220ml ± 1.0916 ml.
ABSTRAK
Perkembangan produksi di dunia industri menutut adanya suatu sistem kontrol otomatis untuk mendapatkan hasil yang maksimal dengan kesalahan paling minimum. Salah satu sistem pengontrolan otomatis dalam produksi minuman dalam kemasan adalah sistem pengisian air pada botol.
Pada tugas akhir ini dirancang dan direalisasikan prototipe sistem pengisian air pada botol minuman berbasis MCS51. Botol akan bergerak diatas rel sebuah konveyor yang digerakkan oleh sebuah motor DC sampai botol tersebut dideteksi oleh proximity sensor dan berhenti. Flow sensor yang tepat berada di atas botol akan turun dan masuk ke botol sedalam 1 cm, kemudian air pada tangki pengisi akan dialirkan melalui solenoid valve dan diukur debitnya oleh flow
sensor. Output flow sensor berupa frekuensi akan dikonversi ke tegangan DC
menggunakan rangkaian frequency to voltage converter kemudian dengan analog
to digital converter (ADC) akan diubah ke sinyal digital sehingga dapat menjadi
input MCS51. Waktu pengisian ditentukan oleh debit air yang terukur dan
berdasarkan volume yang diinginkan yaitu 220ml. Flow sensor akan naik setelah botol terisi penuh kemudian rel konveyor akan bergerak kembali sampai pada botol berikutnya terdeteksi.
Botol bergerak dengan kecepatan rata-rata 0.0889 m/s, dengan kecepatan
tersebut botol tidak jatuh pada saat berhenti. Proximity sensor dapat mendeteksi botol pada jarak 1 - 4 cm dengan baik. Flow sensor dapat mengukur debit air dengan perubahan yang linier dan menghambat jatuhnya air dari selang penghubung antara solenoid valve dan flow sensor. Akurasi volume air pada botol
adalah 220ml ± 0.477%. Presisi volume air pada botol sebesar 220ml ± 1.1917.
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
ABSTRACT... ii
KATA PENGANTAR... iii
DAFTAR ISI...v
DAFTAR GAMBAR... vii
DAFTAR TABEL ... viii
BAB I PENDAHULUAN...1
I.1 Latar Belakang ...1
I.2 Identifikasi Masalah...2
I.3 Tujuan ...2
I.4 Pembatasan Masalah ...2
I.5 Spesifikasi Alat ...2
I.6 Sistematika Penulisan ...3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
II.1 MikrokontrolerAT89S52 ...4
II.1.1 Spesifikasi MCS51 (Atmel 89SC52) ...4
II.1.2 Special Function Registers (SFR) ...7
II.1.3 Interrupt...8
II.2 Sensor ...9
II.2.1 Flow Sensor ...10
II.2.2 Light – Operated Proximity / Presence Sensors...11
II.2.3 Level Sensor Air...13
II.3 Sistem Pengisian Air ...14
II.4 Solenoid Valve ...16
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ...17
III.1 Blok Diagram Rangkaian Sistem dan Cara Kerja ...17
III.2 Perancangan Perangkat Keras ...19
III.2.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89s52 ...19
III.2.2 Analog to Digital Converter (ADC) ...21
III.2.3 Rangkaian Penggerak Relay ...22
III.2.4 Frequency to Voltage Converter dan Flow Sensor...22
III.2.4.1 Frequency to Voltage Converter...22
III.2.4.2 Flow Sensor ...23
III.2.5 Proximity Sensor dan Komparator...25
III.2.6 Rangkaian Catu Daya ...28
III.2.7 Sensor Level Tangki Pengisi ...29
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN DATA PENGAMATAN ...31
IV.1 Bentuk Realisasi Alat ...31
IV.2 Konveyor ...31
IV.3 Proximity Sensor ...32
LAMPIRAN B PERANGKAT LUNAK LAMPIRAN C DATA SHEET
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Fungsi Khusus dari Port 3 ...6
Tabel II.2 Interrupt Enable (IE) ...8
Tabel II.3 Interrupt Vector Address ...9
Tabel IV.1 Data Pengujian Laju Botol ...32
Tabel IV.2 Tegangan Output Komparator ...33
Tabel IV.3 Data Frekuensi dan Debit Air ...35
Tabel IV.4 Data Debit Air ...35
Tabel IV.5 Data Hasil Pengisian Botol ...36
Tabel IV.6 Data Volum Air pada Botol ...37
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Susunan Pin Mikrokontroler MCS51 ...5
Gambar II.2 Sensor Optik Sederhana ...12
Gambar II.3 Sensor Optik ...12
Gambar II.4 Fiber Optik Sensor ...13
Gambar II.5 Sensor Level Air ...14
Gambar II.6 Sistem Pengisian Menggunakan Pompa ...14
Gambar II.7 Sistem Pengisian Menggunakan Gaya Gravitasi Bumi ...15
Gambar II.8 Solenoid Valve ...16
Gambar III.1 Blok Diagram Rangkaian Sistem Pengisian Botol ...17
Gambar III.2 Skema Perancangan Alat ...18
Gambar III.3 Blok Diagram Sistem Pengisian Tangki Pengisi ...19
Gambar III.4 Skema Rangkaian Mikrokontroler AT 89s52...20
Gambar III.5 Rangkaian ADC0804...21
Gambar III.6 Rangkaian Penggerak Relay ...22
Gambar III.7 Rangkaian Frequency to Voltage Converter ...23
Gambar III.8 Penampang Flow Sensor ...24
Gambar III.9 Konfigurasi Flow Sensor ...24
Gambar III.10 Fiber Optic Sensor BF4R ...25
Gambar III.11 Konfigurasi Fiber Optic Sensor...26
Gambar III.12 Panel Fiber Optic Sensor...27
Gambar III.13 Rangkaian Komparator ...27
Gambar III.14 Rangkaian Catu Daya ...28
Gambar III.15 Tangki Pengisi dan Sensor Level ...29
Gambar III.16 Skema Rangkaian Pengisian Otomatis Tangki Pengisi ...30
Gambar IV.1 Alat Tampak Depan ...31
Gambar IV.2 Posisi Botol terhadap Proximity Sensor ...33
Gambar IV.3 Grafik Perbandingan Debit terhadap Frekuensi ...34
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
KONSTANTA_ADC EQU 20
;++++++++++++++++++ INPUT ++++++++++++++++++
ADC EQU P2
SENSOR_BOTOL EQU P1.0
LIMIT_SW_PENGISI_BAWAH EQU P1.1
LIMIT_SW_PENGISI_ATAS EQU P1.2
; +++++++++++++++++OUTPUT +++++++++++++++++
MOTOR_CONVEYER EQU P0.0
MOTOR_PENGISI_BAWAH EQU P0.1
MOTOR_PENGISI_ATAS EQU P0.2
VALVE_PENGISI EQU P0.3
;#################################################################
; PROGRAM UTAMA
;#################################################################
MAIN: LCALL INIT
LCALL CONVEYER_JALAN
LCALL PENGISI_TURUN
LCALL ISI
LCALL PENGISI_NAIK
MOV P1,#00H
MOV P2,#0FFH
RET
CONVEYER_JALAN: JNB SENSOR_BOTOL, ADA_BOTOL SETB MOTOR_CONVEYER
ADA_BOTOL: CLR MOTOR_CONVEYER
RET
PENGISI_TURUN: SETB MOTOR_PENGISI_BAWAH CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
JB LIMIT_SW_PENGISI_BAWAH,TURUN_PENUH TURUN_PENUH: CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH RET
PENGISI_NAIK: SETB MOTOR_PENGISI_ATAS CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH
JB LIMIT_SW_PENGISI_ATAS, NAIK_PENUH LJMP PENGISI_NAIK
NAIK_PENUH: CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
FLOW CHART MCS51
START
JALANKAN MOTOR KONVEYOR
MATIKAN MOTOR KONVEYOR
PROXIMITY SENSOR MENDETEKSI ADANYA
BOTOL
YA TIDAK
AKTIFKAN SELENOID VALVE
FLOW SENSOR MENGUKUR DEBIT AIR (Q)
HITUNG WAKTU
t=V/Q
END
NONAKTIFKAN VALVE TURUNKAN FLOW SENSOR
LAMPIRAN C
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan Tugas Akhir.
I.1 Latar Belakang
Kualitas dan kuantitas produksi di bidang industri saat ini merupakan prioritas utama, sehingga sistem pengontrolan otomatis di industri diharapkan dapat mencapai hasil yang maksimal dengan kesalahan paling minimum. Salah satu sistem pengontrolan otomatis dalam produksi minuman dalam kemasan adalah sistem pengisian air pada botol minuman dengan menggunakan mikrokontroler.
Ketepatan pengisian air minuman ke dalam kemasan botol sangat diperhatikan, mulai dari kecepatan laju konveyor, ketepatan posisi botol dan ketepatan pengisian volume minuman. Hampir di setiap industri minuman dalam kemasan botol telah menggunakan sistem pengontrolan otomatis untuk mengatur seluruh proses produksinya, sehingga pengontrol merupakan otak yang mengatur proses produksi.
Satu pilihan pengontrolnya adalah dengan menggunakan mikrokontroler
MCS51. Mikrokontroler merupakan suatu perangkat pengontrol yang sudah umum dikenal penggunaanya dikalangan industri maupun kalangan umum. Berbagai macam keunggulan mikrokontroler itu sendiri adalah harga yang terjangkau oleh kalangan umum maupun industri, mudah dalam penginstalasian dalam antar muka dengan perangkat elektronik lainnya seperti relay, motor, selenoid valve, ADC dan lain sebagainya, serta memiliki 4 port yang masing-masing 8 bit yang dapat digunakan sebagai port masukan dan keluaran (I/O).
BAB I PENDAHULUAN 2
I.2 Identifikasi Masalah
Masalah tugas akhir ini adalah bagaimana cara pengisian air pada botol dapat terisi dengan volume yang akurat dan presisi.
I.3 Tujuan
Tujuan Tugas Akhir ini adalah membuat suatu sistem pengisian air secara otomatis menggunakan mikrokontroler MCS51.
I.4 Pembatasan Masalah
Dalam realisasi pembuatan perangkat pengisian air pada botol minuman ini diberikan batasan sebagai berikut:
1. Botol minuman yang digunakan bervolume 220ml. 2. Jenis botol yang digunakan adalah botol kaca.
3. Pada sistem ini debit air tidak diatur, hanya berdasarkan pada gaya
gravitasi.
4. Air yang digunakan air pam atau air putih biasa yang diberi pewarna
makanan agar lebih mudah dilihat.
I.5 Spesifikasi Alat
Alat-alat yang digunakan dalam Tugas Akhir sebagai berikut: 1. Mikrokontroler MCS51 AT89S52.
2. Proximity sensor BF4R - Autonics.
3. Flow sensor – Dual range RS 256-225.
4. Sebuah konveyor dengan penggeraknya sebuah motor DC 12V. 5. Sebuah motor DC 12V 0.2 Amper.
6. Sebuah Selenoid Valve on-off ¼ inci. 7. Sebuah rangkaian ADC 8 bit.
8. Sebuah rangkaian Frequency to Voltage Converter.
BAB I PENDAHULUAN 3
I.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan Tugas Akhir.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang Mikrokontroler MCS51, flow sensor, proximity sensor
dalam hal ini fiber optic sensor, sistem pengisian air dan sensor level. BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
Dalam bab ini dibahas mengenai perancangan perangkat keras. BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN DATA PENGAMATAN
Bab ini membahas tentang pengujian alat yang telah direalisasi dan pengambilan data pengamatan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai kesimpulan dan saran yang didasarkan pada hasil pengamatan dari percobaan yang telah dilakukan.
V.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari Tugas Akhir ini sebagai berikut : 1. Sistem pengisian botol dapat direalisasikan menggunakan MCS51.
2. Akurasi volume air pada botol adalah 220 ml ± 0.477%. 3. Kepresisian volume air pada botol sebesar 220 ± 1.1917.
V.2 Saran
Untuk pengembangan lebih lanjut disarankan :
1. Rel konveyor sebaiknya menggunakan karet yang lebih kuat tidak mudah
merenggang dan tebal.
2. Penempatan proximity sensor diatur sedemikian rupa agar flow sensor tidak
perlu bergerak naik dan turun sehingga mempercepat proses pengisian.
3. Supply untuk menggerakkan motor konveyor sebaiknya menggunakan catu
daya terpisah dari rangkaian pengontrol.
DAFTAR PUSTAKA
1. Boylestad, Robert and Nashelsky, Louis, Electronic Devices And Circuit
Theory, Prentice Hall, New Jersey : 1992
2. Carr, Joshep J, Sensor and Circuit, Prentice Hall, New Jersey : 1993
3. Jacob, J. Michael, Industrial Control Elektronics, Prentice Hall, New
Jersey : 1989
4. Johnson, D. Curtis, Process Control Instrumentation Technology, Prentice
Hall, New Jersey : 1997
5. Petruzella, D, Frank. Indutrial Elektronik, Glencoe, Maret, 1996.
6. Zemansky, Sears. Physic University. Dortmouth College, Addison-Wesley
Company Inc, 1962.
7. www.rscomponent.sg
8. www.sensorland.com
9. www.sensortechnics.com
