TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III Oleh:
Aulia Rahman 3210801012
Nofrizal 3210801020
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III Program Studi Teknik Elektro
Politeknik Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BATAM
PROTOTYPE VENDING MACHINE
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III
Oleh:
Aulia Rahman 3210801012
Nofrizal 3210801020
Diajukan dan disahkan sebagai laporan Tugas Akhir
di Program Studi Teknik Elektro Politeknik Batam
Batam, 11 Juli 2011
Pembimbing I,
Daniel Sutopo, MT NIK : 100006
i
Puji syukur kehadirat Allah S.W.T atas limpahan nikmat karunia dan ilmu sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik yang tidak terlepas dari bantuan dosen dan rekan-rekan mahasiswa Politeknik Batam.
Penulisan Laporan Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk melengkapi persyaratan kelulusan tingkat Diploma III Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Batam. Untuk memenuhi persyaratan tersebut maka penulis mencoba untuk membuat alat yaitu Prototype Vending Machine. Sistem ini nantinya akan dicoba sebagai model transaksi minuman.
Penulisan Laporan Tugas Akhir ini dapat disusun dan diselesaikan dengan baik tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari semua pihak yang ikut dalam membimbing penulis untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Allah S.W.T, atas anugerah, nikmat dan karunia yang telah diberikan kepada penulis.
2. Kedua orang tua dan keluarga yang selalu memberikan dukungan moril maupun materil.
3. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto, selaku Direktur Politeknik Negeri Batam. 4. Bapak Daniel Sutopo Pamungkas, MT. selaku Ka. Prodi Teknik Elektro
Politeknik Negeri Batam dan dosen pembimbing Tugas Akhir 5. Bapak M Syafei Ghazali, ST. selaku dosen pengampu Tugas Akhir. 6. Seluruh Dosen-dosen Teknik Elektro Politeknik Batam.
ii
Semoga amal dan ibadah diterima di sisi Allah S.W.T, atas bantuan moril maupun materiil demi terselesaikannya laporan ini. Penulis sadar masih terdapat kekurangan yang terdapat pada Laporan Tugas Akhir ini, oleh karena itu penulis berharap akan ada saran dan kritik yang membangun dari semua kalangan.
Batam, Juli 2011
iii
Prototype Vending Machine adalah sebuah mesin penjualan otomatis minuman. Mesin ini dirancang dari tiga bagian utama, yakni bagian mekanik, elektronik, dan program. Mesin ini berbentuk sebuah box. Alat pembayaran yang digunakan adalah koin.
Pada prototype vending machine ini terdapat 2 kamar, dan pada masing-masing kamar terdapat 1 unit limit switch input berfungsi member sinyal input pada mikro dan 1 unit limit switch output yang berfungsi untuk member sinyal pada mikro untuk memberhentikan motor sekaligus meng-reset mikro. Dan mikro akan menampilkan pilihan ke LCD. Kemudian mesin akan meminta kepada pembeli untuk memasukan koin Rp.1000 sebanyak 5 koin setiap satu kali pembelian. Kemudian mesin koin akan memberi sinyal input ke mikro. Motor akan berputar apabila mendapat perintah dari mikro setelah tombol pilihan ditekan dan minuman keluar sesuai pilihan.
Kata kunci : Limit switch, Mesin Koin, Mikrokontroller ATmega8535L,Tombol,
iv
Kata Pengantar ... i
Abstrak ... iii
Daftar Isi ... iv
Daftar Tabel ... vii
Daftar Gambar... viii
BAB I PENDAHULUAN... 1
1.1 Latar belakang ... 1
1.2 Tujuan dan manfaat... 2
1.3 Batasan masalah ... 2
1.4 Rumusan masalah... 3
1.5 Metode penulisan ... 3
1.6 Sistematika penulisan... 3
BAB II IKHTISAR SISTEM... 5
2.1 Deskripsi umum ... 5
2.3 Karakteristik... 5
2.3 Lingkungan operasi pengembangan... 6
BAB III LANDASAN TEORI... 7
3.1 Relay... 7
3.1.1 Prinsip Kerja Relay ... 7
3.1.2 Jenis-jenis Relay... 8
3.2 Mikrokontroler ... 9
v
3.3.1 Prinsip Kerja Motor DC ... 14
3.3.2 Jenis-jenis Motor DC ... 15
3.3.3 Pengaturan Gerak Motor DC ... 16
3.4 LCD... 17
3.5 Push Button ... 19
3.6 Limit Switch... 20
3.7 Power Supply ... 21
3.8 Mesin Koin... 22
BAB IV PERANCANGAN SISTEM ... 24
4.1 Perancangan Elektronik ... 25
4.1.1 Rangkaian Mikrokontroler ... 25
4.1.2 Rangkain Driver ... 27
4.1.3 Rangkain Power Supply ... 30
4.1.4 Rangkain LCD ... 33
4.2 Perancangan Mekanik ... 33
4.3 Perancangan Software ... 35
BAB V PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM ... 38
5.1 Pengukuran... 38
5.1.1 Pengukuran Power Supply ... 38
5.1.2 Pengukuran Arus Motor dan Mesin Koin pada Driver ... 39
5.1.3 Pengukuran Lama Waktu Motor mengeluarkan Minuman... 40
vi
5.3 Analisa ... 42
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 44
6.1 Kesimpulan ... 44
6.2 Saran...45
DAFTAR PUSTAKA ... 46
viii
Gambar 3.1 Skema relay elektromekanik ... 8
Gambar 3.2 Circuit relay jenis DPDT ... 9
Gambar 3.3 Konfigurasi Pin ATmega8535L ... 11
Gambar 3.4 Peta Memory pada Mikrokontroler ATmega8535 ... 12
Gambar 3.5 Motor DC Power Window ... 14
Gambar 3.6 Motor DC sederhana ... 14
Gambar 3.7 Operasi motor DC magnet permanen ... 15
Gambar 3.8 Pin LCD Karakter 16x2 ... 18
Gambar 3.9 Simbol Push Button ... 19
Gambar 3.10 Konfigurasi Limit Switch ... 20
Gambar 3.11 Power Supply... 21
Gambar 3.12 Konfigurasi Mesin Koin GD100F ... 22
Gambar 4.1 Diagram Blok ... 24
Gambar 4.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535L ... 26
Gambar 4.3 Rangkaian Driver ... 28
Gambar 4.4 Rangkaian Power Supply 5V ... 31
Gambar 4.5 Rangkaian Power Supply 12 V ... 31
Gambar 4.6 Rangkaian Power Supply 18 V ... 32
Gambar 4.7 Rangkaian LCD ... 33
Gambar 4.8 Tampak Depan ... 34
Gambar 4.9 Tampak Serong kiri ... 34
ix
Gambar 5.1 Pengukuran Tegangan Power Supply ... 39 Gambar 5.2 Pengukuran Arus Motor……… ………... 40 Gambar 5.3 Tampilan Pada LCD……….………... 42
47
Lampiran A : Program Mikrokontroler Lampiran B : Datasheet
1 1.1 Latar Belakang
Saat ini perkembangan teknologi semakin maju dan banyak sekali penemuan-penemuan yang mempermudah pekerjaan manusia. Maka itu penulis mengangkat judul Tugas Akhir Prototype Vending Machine yang berbentuk minuman, karena minuman merupakan suatu kebutuhan sehari-hari. Pada saat kita berpergian jauh kita membutuhkan minuman yang dapat melepaskan dahaga kita sehingga kita dapat melanjutkan perjalanan dengan nyaman. Terkadang ketika kita sedang dalam perjalanan jauh, kita bisa saja mengalami kehabisan minuman yang telah kita persiapkan, sehingga kita harus membeli di minimarket dan supermarket terdekat. Minimarket dan supermarket mempunyai jam operasi yang tidak bekerja selama 24 jam. Sehingga pada saat kita ingin membeli minuman, ternyata jam operasi minimarket dan supermarket telah tutup sehingga kita tidak dapat melepaskan dahaga tenggorokan.
Dengan alat ini dapat mempermudah perusahaan dalam pemasaran minumannya karena bisa diletakkan di tempat umum dan mempermudah konsumen untuk membeli minuman yang telah di sediakan untuk melepaskan dahaga dengan uang koin, karena penempatan mesin ini bisa ditempatkan di keramaian terutama tempat umum bila mesin ini di aplikasikan dan tidak membutuhkan tempat yang begitu luas karena pembuatannya bisa diatur.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dan Manfaat Pembuatan Tugas Akhir sebagai berikut:
1. Vending Machine diharapkan bisa mengganti sistem manual dengan menggunakan manusia dalam penjualan menjadi sistem otomatis dengan mesin.
2. Mempermudah konsumen membeli minuman selama 24 jam dengan menggunakan koin.
3. Memudahkan perusahaan minuman dalam pemasaran produk karena mesin ini dapat diletakkan tempat umum.
1.3 Batasan Masalah
Dengan adanya permasalahan yang harus disesuaikan pada vending machine ini,maka dalam proyek akhir ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut:
1. Menggunakan Motor DC.
2. Sistem program menggunakan mikrokontroler ATmega8535L.
3. Sistem pembayaran dilakukan hanya memakai koin khusus yaitu Rp1000 dengan harga minuman sama tiap linenya yaitu Rp.5000
4. Sistem hanya dapat beroperasi dengan tegangan 220 VAC. 5. Mempunyai 2 line pilihan minuman.
6. Minuman yang digunakan minuman kaleng standar 300 ml. 7. Jika power supply mati maka sistem reset secara otomatis.
8. Transaksi yang telah berjalan tidak bisa dibatalkan dan uang koin tidak kembali.
1.4 Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah cara pembelian minuman manggunakan mesin koin ? 2. Bagaimana cara mendesain mesin pembelian minuman ?
3. Bagaimana memprogram Bahasa C pada motor DC ?
1.5 Metode Penulisan
Dalam pembuatan laporan tugas akhir, penulis mendapatkan data dan informasi dari dosen pembimbing tugas akhir, dosen-dosen teknik elektro, internet, serta buku-buku atau media lainnya yang berhubungan dengan materi yang dikerjakan. Sedangkan untuk mendapatkan data dari alat, penulis menggunakan metode pengujian dan pengamatan, dengan cara melakukan pengambilan data menggunakan alat ukur, pengetesan dengan program dan lain-lain. Hasil akhir dari pengujian, penulis melakukan perbandingan antara teori dan analisa praktek.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan merupakan bagian dari penulisan laporan yang mempunyai tujuan untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi yang terkandung di dalam laporan ini, untuk menghindari kesalahan dalam penafsiran .
Penulisan laporan ini di bagi menjadi beberapa bagian BAB, yaitu:
BAB I. Pendahuluan berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat, batasan masalah, metode penulisan, sistematika penulisan.
BAB II. Ikhtisar sistem berisikan deskripsi umum, karakteristik dan lingkungan operasi dan pengembangan.
BAB III. Landasan teori menerangkan dasar teori tentang mikrokontroler, relay, LCD, limit switch, dan motor
BAB IV. Perancangan sistem menggambarkan desain perangkat lunak (software) maupun keras (hardware) secara lengkap.
BAB V. Pengujian dan analisa sistem menjelaskan tentang cara pengujian dan menganalisa sistem.
BAB VI. Kesimpulan dan saran merupakan ringkasan dari hasil analisa dibuat.
5 2.1 Deskripsi Umum
Vending Machine adalah suatu mesin minuman yang dirancang untuk mempermudah kita dalam bertransaksi minuman. Dan alat ini merupakan gabungan dari tiga bagian yang amat penting yaitu: mekanik, elektronik dan programming.
Vending Machine memiliki jenis input dan output berupa Limit Switch, Mesin koin, LCD sebagai Input dan Motor DC sebagai output, yang difungsikan menggunakan IC Mikrokontroler Atmega8535L.
Pengoperasian mesin minuman ini selalu standby selama 24 jam, mesin minuman ini akan berkerja ketika koin Rp.1000 dimasukkan sebanyak telah diatur, kemudian tekan tombol line yang diinginkan dan minuman kaleng akan keluar ditempat pengeluaran minuman. Minuman yang keluar sesuai tombol yang ditekan. Setelah mesin ini telah mengeluarkan minuman kaleng didalam vending machine maka pengoperasiannya kembali kesemula.
2.2 Karakteristik
Perancangan pada Prototype Vending Machine ini memiliki beberapa karakteristik diantaranya adalah sebagai berikut:
1. LCD digunakan untuk menampilkan perintah dan menampilkan keterangan minuman yang dipilih.
2. Push Button digunakan untuk memilih minuman. 3. LED menyala menandakan minuman masih ada.
4. Mikrokontroler digunakan untuk menerima dan menampilkan keterangan ke LCD dan mengaktifkan motor DC.
5. Sensor Limit Switch menandakan minuman masih ada untuk dikirim ke Mikrokontroler.
6. Motor DC sebagai pengerak utama tiap line minuman terdapat 1 buah Motor DC.
7. Mesin koin digunakan untuk membaca koin yang masuk.
2.3 Lingkungan Operasi Pengembangan
Lingkungan operasi Vending Machine ini dapat diaplikasikan pada tempat–tempat wisata atau tempat yang sering dikunjungi pada umumnya. Seperti di pertokoan, mall, rumah sakit, tempat wisata, hotel dan lain-lain.
7 3.1 Relay
Relay merupakan peralatan kontrol elektromagnetik yang dapat mengaktifkan dan mematikan kontaktor. Relay sendiri merupakan kontak elektronik, karena terdapat koil atau kumparan yang akan mengerakkan kontak membuka atau menutup bila kumparan diberi aliran arus listrik. Relay juga dikenal sebagai komponen yang dapat mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70, relay merupakan otak dari rangkain pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai mengantikan posisi relay elektromekanis yang memberi penggerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.
Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut:
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak saklar.
Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik. Dibawah ini beberpa contoh kontruksi dari relay:
3.1.1 Prinsip Kerja Relay
Relay terdiri dari coil dan kontak. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan kontak adalah sejenis saklar yang pengerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Kontak ada 2 jenis: Normally Open (kondisi awal sebelum aktif saklar terbuka), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum di aktifkan saklar tertutup).
Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan kontak akan menutup.
Gambar 3.1 Skema relay elektromekanik1 3.1.2 Jenis-jenis Relay
Jenis-jenis relay dapat dibedakan berdasarkan pole dan throw yang dimilikinya. Berikut ini definisi pole dan throw:
Pole : banyaknya kontak yang dimiliki oleh relay.
Throw : banyaknya kondisi (state) yang mukin dimiliki kontak.
Berikut ini penggolongan Relay berdasarkan jumlah pole dan throw : SPST (Single Pole Single Throw)
DPST (Double Pole Single Throw) SPDT (Single Pole Double Throw) DPDT (Double Pole Double Throw)
Relay DPDT memiliki satu coil yang mengaktifkan dua pole dan dua throw, artinya mempunyai dua kondisi NC dan dua kondisi NO. Secara sederhana berikut ini prinsib kerja dari relay DPDT: Relay bekerja karena adanya medan magnet
1http://www.aepetsche.com/AEP-deutsch/Resource-center/Literature-download/PDFs/relay%
yang digunakan untuk mengerakan saklar. Saat kumparan diberi tegangan karena ada arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik dua saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak NC. Berikut ini adalah gambar skemaktik relay DPDT.
Gambar 3.2 Circuit relay jenis DPDT2 3PDT (Three Pole Double Throw)
4PDT (Four Pole Double Throw)
3.2 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan sebuah chip yang mempunyai input dan output serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus secara khusus, dalam proyek yang penulis kerjakan penulis menggunakan mikrokontroler ATmega8535L.
2http://www.ehow.com/how-does_5233616_dpdt-relay-work_.html, pada tanggal 29 juni 2011
Penggunaan mikrokontroler ini dikarenakan banyak terdapat fasilitas yang mendukung dan memudahkan untuk membuat alat. Kemudahan-kemudahannya diantaranya sebagai berikut:
Kemudahan program dengan menggunakan pemograman bahasa C. Proses download program yang cepat, antar PC terhadap
Mikrokontroler.
Frekuensi clock maksimum 16 MHz.
Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD. Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 3 buah.
Timer/Counter sebanyak 3 buah. CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register. Watchdog Timer dengan osilator internal. SRAM sebesar 512 byte.
Memori Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write. Interrupt internal maupun eksternal.
Port komunikasi SPI
EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. Analog Comparator.
Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5
3.2.1 Konfigurasi pin ATmega8535L:
Gambar 3.3 Konfigurasi Pin ATmega8535L3
Penjelasan masing-masing pin ATmega8535L adalah sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A (PA0 – PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC (Analogue to digital converter).
4. Port B (PB0 – PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer0/Counter0 pada pin Port B 0, Timer1/ Counter1 pada pin Port B 1, komparator analog dan SPI.
5. Port C (PC0 – PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, Watchdog Timer, komparator analog, dan Timer Oscilator.
3Lingga, Wardhana. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR seri ATMega8535 Simulasi, Hardware,
6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin untuk me-reset Mikrokontroler.
8. XTAL1 & XTAL2 merupakan pin untuk clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin input tegangan ADC (Analogue to digital converter).
10. AREF merupakan pin input tegangan referensi ADC (Analogue to digital converter)
3.2.2 Peta Memori
Gambar 3.4 Peta Memory pada Mikrokontroler ATmega85354
ATmega8535 memiliki dua jenis memori yaitu data memori dan program memori di tambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpanan data. AVR ATmega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori
4http://www.scribd.com/doc/11571142/Pemrograman-Mikrokontroler-ATMEGA8535pada
program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal.
ATmega8535 memiliki On-Chip In_System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program.Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section.Boot Flash digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertamakali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat pengguna. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat deprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register Bootsz. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.
3.3 Motor DC
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energy listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya membuat fan atau blower, mengangkat bahan. Motor listrik juga digunakan dirumah contohnya: (mixer, bor listrik, fan angin). Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industry sebab diperkirakan bahwa motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Motor DC memerlukan suplay tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energy mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar
dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak balik.
Gambar 3.5 Motor DC Power Window5 3.3.1 Prinsip Kerja Motor DC
Gambar 3.6 Motor DC sederhana6
Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komulator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan
5
http://www.o-digital.com/wholesale-products/2179/2188-2/Power-Window-Motor-HT400-51-75921.htm, pada tanggal 30 juni 2011 pukul 15.00
6 http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorPaperandQA.pdf Pada tanggal 24
magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas diantara kutub-kutub magnet permanen.
Catu tegangan DC dari baterai menuju lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar dibawah disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar diantara medan magnet
3.3.2 Jenis-jenis Motor DC
Motor DC atau motor arus searah dibedakan berdasarkan sumber arus penguatan magnet:
a. Motor DC penguatan permanen
Gambar 3.7 Operasi motor DC magnet permanen7
Motor DC magnet permanen adalah motor yang fluks magnet utamanya dihasilkan oleh magnet permanen. Elektromagnetik digunakan untuk medan sekunder atau fluks jangkar. Gambar diatas menggambarkan operasi motor magnet permanen. Arus mengalir melalui kumparan jangkar dari sumber tegangan
7http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorjenis-jenis motor.pdf Pada tanggal
DC, menyebabkan jangkar beraksi sebagai magnet. Kutup jangkar ditarik kutup medan dari polaritas yang berbeda, menyebabkan jangkar berputar. Pada gambar 3.7 (1) jangkar berputar searah putaran jarum jam. Apabila kutub jangkar segaris dengan kutub medan, sikat-sikat ada pada celah di komutator dan tidak ada arus mengalir pada jangkar. Jika gaya tarik atau gaya tolak pada magnet berhenti, seperti digambarkan pada gambar 3.7 (2). kemudian kelembaman membawa jangkar melewati titik netral. Komutator membalik arus jangkar ketika katub yang tidak sama dari jangkar dan medan berhadapan satu sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar. Katub-katub yang sama dari jangkar dan medan kemudian saling menolak, menyebabkan jangkar berputar terus menerus seperti diperlihatkan pada gambar 3.7 (3).
3.3.3 Pengaturan Gerak Motor
Untuk melakukan pengaturan gerakan motor, dapat dilakukan dengan menggunakan driver motor. Driver motor adalah sebuah rangkaian elektronika yang telah dirancang, sehingga dapat mengatur keadaan motor.
Driver motor merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengontrol putaran motor. Putaran motor yang dapat dikontrol bisa berupa arah yaitu searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Pada driver terpasang beberapa transistor yang berfungsi sebagai saklar, dan ada Optocoupler berfungsi untuk memisahkan antara rangkaian kontroler dan rangkaian driver motor. Sehingga jika terjadi kerusakan pada rangkaian driver motor tidak akan berimbas pada rangkaian kontroler.
3.4 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroller. LCD yang digunakan adalah jenis LMB162AFC yang merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan komsumsi daya rendah. Mode 1 interface data 4 bit, dan yang kedua interface data 8 bit. Jika pengoperasiannya menggunakan data 4 bit maka dibutuhkan 2 kali pengiriman data per-karakter, sedangkan menggunakan pengiriman data 8 bit relative lebih mudah, karena tidak menghabiskan memori program tapi membutuhkan 4 tambahan jalur I/O.
Dalam implementasikan secara umum ada 3 cara yang sering digunakan: 1. Interface 8 bit
2. Interface data 4 bit, dengan pengiriman data high nibble pada port 3. Interface data 4 bit, dengan pengiriman data low nibble pada port
LCD ini juga mempunyai tiga sinyal control, diantaranya: Enable (E), Read/Write (R_W), dan register select (RS). Untuk menampilkan suatu huruf atau angka, data yang dikirimi harus menggunakan kode ASCII dari huruf angka tersebut.
LCD merupakan salah satu perangkat display yang bisa menampilkan gambar atau karakter yang diinginkan. LCD yang digunakan mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD karakter 2x16, dengan 16 pin konektor, yang dapat dilihat di gambar 3.8 dan data konfigurasi pin LCD dapat dilihat di table 3.1 sebagai berikut:
Gambar 3.8 Pin LCD Karakter 16x28
Tabel 3.1 Konfigurasi Pin LCD
Pin No. Simbol Level Keterangan
1 GND 0V Ground
2 VCC 5V Supply tegangan untuk logika
3 CONTR (Variable) Tegangan operasi LCD
4 RS H/L H : Data, L : Kode instruksi
5 R/W H/L H : Baca, L : Tulis
6 E H, H --> L Chip Enable signal
7 DB0 H/L Data bit 0
8 DB1 H/L Data bit 1
9 DB2 H/L Data bit 2
8http://www.scribd.com/doc/18946526/Datasheet-Lcd-16x2 PadaTanggal 24 juni 2001 pukul
10 DB3 H/L Data bit 3 11 DB4 H/L Data bit 4 12 DB5 H/L Data bit 5 13 DB6 H/L Data bit 6 14 DB7 H/L Data bit 7 15 NC 4,2 – 4,6 V LED + 16 NC 0V LED
-3.5 Push Button Switch
Elemen input diperlukan untuk memungkinkan sebuah sistem kontrol dinyatakan yang paling umum dipakai adalah sakelar tekan (push-button switch). Disebut sakelar tekan karena untuk memberi input, mengaktuasikannya dengan menekan tombol atau sakelar.
Gambar 3.9 Simbol Push Button9
Simbol push button normaly open diatas menandakan bahwa saklarnya dalam keadaannya terbuka. Dengan ditekan maka sumber listriknya masuk. Dan simbol
9http://belajar-elektronika.com/search/skema-relay-dgn-saklar-push-button/ pada tanggal 24
push button normaly close diatas menandakan bahwa keadaan tertutup dengan sumber listrik terus mengalir. Dengan ditekan maka sumber akan terputus.
3.6 Limit Switch
Limit switch adalah bagian integral dari system control yang berfungsi layaknya switch biasa. Bedanya adalah limit switch digerakkan oleh suatu mekanis yang biasa digunakan untuk keperluan start, stop, actuator assembly dan internal contact. Hoising melindungi internal contact sehingga kokoh dan tahan ledakan. Sedangkan actuatornya dapat bermacam-macam bentuk sesuai dengan kebutuhan, antara lain yaitu bentuk rotary, level dan lain – lain. Contactnya biasanya normally open (NO) dan normally close (NC).
Gambar 3.10 Konfigurasi Limit Switch10
Limit switch biasa digunakan untuk mengetahui posisi sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder, pergerakan tempat mesin dan lainnya. Supaya peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis. Switch itu akan ON atau OFF. Beberapa macam tipe limit switch dibuat dengan tujuan untuk
10http://www.scribd.com/doc/54912333/15/A-4-3-Limit-Switch pada tanggal 27 juni 2011 pukul
memperoleh cara penepatan limit switch. Macam-macam dari tipe ini disesuaikan dengan pergerakan suatu mesin, suatu kekuatan mekanik.
3.7 Power Supply
Rangkaian elektronika biasanya membutuhkan tegangan DC dengan supply yang lebih rendah dibandingkan dengan sambungan listrik yang biasanya tersedia, yaitu sebesar 220 VAC. Sedangkan supply yang dipakai dalam rangkaian elektronik adalah 5VDC, 12VDC dan 18VDC. supply tersebut biasanya diperoleh dari baterai, tetapi penggunaan baterai sebagai sumber daya listrik jauh lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan sumber daya listrik dari PLN. Untuk itu diperlukan satu alat dapat mengubah tegangan 220 VAC menjadi tegangan DC sebesar yang dibutuhkan.
Gambar 3.11 Power Supply
Sumber daya pada prinsipnya terdiri dari empat bagian : trafo, penyearah, kondensator sebagai tapis lolos rendah dan regulasi elektronik. Adapun trafo
dipergunakan untuk mentransformasikan supply dari 220 VAC menjadi lebih kecil sehingga bisa dikelola. Penyearah yang terdiri dari dioda-dioda mengubah tegangan bolak balik menjadi tegangan searah, tetapi tegangan hasil dari penyearahan itu masih kurang konstan, artinya masih mengalami perubahan periodik yang besar. Sebab itu diperlukan kondensator sehingga tegangan tersebut cukup rata untuk diregulasi oleh rangkaian regulasi yang bisa menghasilkan tegangan DC yang baik dan konstan.
3.8 Mesin Koin
Mesin koin adalah suatu alat yang bisa mebaca koin yang telah dimasukkan.Biasanya diperlukan untuk permainan dan hal-hal lainnya. Disini penulis menggunakan mesin koin sebagai sistem pembayaran untuk membeli minuman.
Gambar 3.12 Konfigurasi mesin koin GD100F11
11 http://www.automatikturen.com/GD100-comparable-coin-acceptor.htm, diakses tanggal 30
Mesin koin merupakan salah satu alat utama pada vending machine, mesin koin ini menjadi alat transaksi yang tingkat keamannya sangat baik dan menggunakan diameter independen sensing yang membedakan koin dicukur atau token.pada system operasi mesin koin dapat mengubah koin Anda ingin menerima, cukup angkat braket penahan dan koin masukkan sampel baru dan mekanisme tersebut. akan menerima hanya koin yang telah di setting, Menerima koin berdasarkan koinukuran diameter, ketebalan, dan kandungan bahan, sensor dual, mampu menerima berbagai koin dan token, 3-way switch timing disetel untuk output koin 22ms / 45ms / 65ms, sensitivitas Adjustable untuk menghilangkan penerimaan input berkualitas tinggi.
Spesifikasi :
- Rating tegangan: DC +12 V dengan perbedaan 20% - Stand by lancar: 50mA-55mA
- Operasi lancar: 310mA-340mA - Diameter koin diterima: 18mm-32mm - Ketebalan koin diterima: 1.2mm-3.0mm
7 3.1 Relay
Relay merupakan peralatan kontrol elektromagnetik yang dapat mengaktifkan dan mematikan kontaktor. Relay sendiri merupakan kontak elektronik, karena terdapat koil atau kumparan yang akan mengerakkan kontak membuka atau menutup bila kumparan diberi aliran arus listrik. Relay juga dikenal sebagai komponen yang dapat mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70, relay merupakan otak dari rangkain pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai mengantikan posisi relay elektromekanis yang memberi penggerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.
Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut:
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak saklar.
Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik. Dibawah ini beberpa contoh kontruksi dari relay:
3.1.1 Prinsip Kerja Relay
Relay terdiri dari coil dan kontak. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan kontak adalah sejenis saklar yang pengerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Kontak ada 2 jenis: Normally Open (kondisi awal sebelum aktif saklar terbuka), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum di aktifkan saklar tertutup).
Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan kontak akan menutup.
Gambar 3.1 Skema relay elektromekanik1 3.1.2 Jenis-jenis Relay
Jenis-jenis relay dapat dibedakan berdasarkan pole dan throw yang dimilikinya. Berikut ini definisi pole dan throw:
Pole : banyaknya kontak yang dimiliki oleh relay.
Throw : banyaknya kondisi (state) yang mukin dimiliki kontak.
Berikut ini penggolongan Relay berdasarkan jumlah pole dan throw : SPST (Single Pole Single Throw)
DPST (Double Pole Single Throw) SPDT (Single Pole Double Throw) DPDT (Double Pole Double Throw)
Relay DPDT memiliki satu coil yang mengaktifkan dua pole dan dua throw, artinya mempunyai dua kondisi NC dan dua kondisi NO. Secara sederhana berikut ini prinsib kerja dari relay DPDT: Relay bekerja karena adanya medan magnet
1http://www.aepetsche.com/AEP-deutsch/Resource-center/Literature-download/PDFs/relay%
yang digunakan untuk mengerakan saklar. Saat kumparan diberi tegangan karena ada arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik dua saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak NC. Berikut ini adalah gambar skemaktik relay DPDT.
Gambar 3.2 Circuit relay jenis DPDT2 3PDT (Three Pole Double Throw)
4PDT (Four Pole Double Throw)
3.2 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan sebuah chip yang mempunyai input dan output serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus secara khusus, dalam proyek yang penulis kerjakan penulis menggunakan mikrokontroler ATmega8535L.
2http://www.ehow.com/how-does_5233616_dpdt-relay-work_.html, pada tanggal 29 juni 2011
Penggunaan mikrokontroler ini dikarenakan banyak terdapat fasilitas yang mendukung dan memudahkan untuk membuat alat. Kemudahan-kemudahannya diantaranya sebagai berikut:
Kemudahan program dengan menggunakan pemograman bahasa C. Proses download program yang cepat, antar PC terhadap
Mikrokontroler.
Frekuensi clock maksimum 16 MHz.
Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD. Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 3 buah.
Timer/Counter sebanyak 3 buah. CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register. Watchdog Timer dengan osilator internal. SRAM sebesar 512 byte.
Memori Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write. Interrupt internal maupun eksternal.
Port komunikasi SPI
EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. Analog Comparator.
Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5
3.2.1 Konfigurasi pin ATmega8535L:
Gambar 3.3 Konfigurasi Pin ATmega8535L3
Penjelasan masing-masing pin ATmega8535L adalah sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A (PA0 – PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC (Analogue to digital converter).
4. Port B (PB0 – PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer0/Counter0 pada pin Port B 0, Timer1/ Counter1 pada pin Port B 1, komparator analog dan SPI.
5. Port C (PC0 – PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, Watchdog Timer, komparator analog, dan Timer Oscilator.
3Lingga, Wardhana. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR seri ATMega8535 Simulasi, Hardware,
6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin untuk me-reset Mikrokontroler.
8. XTAL1 & XTAL2 merupakan pin untuk clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin input tegangan ADC (Analogue to digital converter).
10. AREF merupakan pin input tegangan referensi ADC (Analogue to digital converter)
3.2.2 Peta Memori
Gambar 3.4 Peta Memory pada Mikrokontroler ATmega85354
ATmega8535 memiliki dua jenis memori yaitu data memori dan program memori di tambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpanan data. A V R A T M e g a 8 5 3 5 m e m i l i k i r u a n g p e n g a l a m a t a n m e m o r i
4http://www.scribd.com/doc/11571142/Pemrograman-Mikrokontroler-ATMEGA8535pada
d a t a d a n memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal.
ATMega8535 memiliki On-Chip In_System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program.Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section.Boot Flash digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertamakali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat pengguna. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat deprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register Bootsz. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.
3.3 Motor DC
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energy listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya membuat fan atau blower, mengangkat bahan. Motor listrik juga digunakan dirumah contohnya: (mixer, bor listrik, fan angin). Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industry sebab diperkirakan bahwa motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Motor DC memerlukan suplay tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energy mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar
disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak balik.
Gambar 3.5 Motor DC Power Window5 3.3.1 Prinsip Kerja Motor DC
Gambar 3.6 Motor DC sederhana6
Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komulator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan
5
http://www.o-digital.com/wholesale-products/2179/2188-2/Power-Window-Motor-HT400-51-75921.htm, pada tanggal 30 juni 2011 pukul 15.00
6 http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorPaperandQA.pdf Pada tanggal 24
magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas diantara kutub-kutub magnet permanen.
Catu tegangan DC dari baterai menuju lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar dibawah disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar diantara medan magnet
3.3.2 Jenis-jenis Motor DC
Motor DC atau motor arus searah dibedakan berdasarkan sumber arus penguatan magnet:
a. Motor DC penguatan permanen
Gambar 3.7 Operasi motor DC magnet permanen7
Motor DC magnet permanen adalah motor yang fluks magnet utamanya dihasilkan oleh magnet permanen. Elektromagnetik digunakan untuk medan sekunder atau fluks jangkar. Gambar diatas menggambarkan operasi motor magnet permanen. Arus mengalir melalui kumparan jangkar dari sumber tegangan DC, menyebabkan jangkar beraksi sebagai magnet. Kutup jangkar ditarik kutup
7http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorjenis-jenis motor.pdf Pada tanggal
medan dari polaritas yang berbeda, menyebabkan jangkar berputar. Pada gambar 3.7 (1) jangkar berputar searah putaran jarum jam. Apabila kutub jangkar segaris dengan kutub medan, sikat-sikat ada pada celah di komutator dan tidak ada arus mengalir pada jangkar. Jika gaya tarik atau gaya tolak pada magnet berhenti, seperti digambarkan pada gambar 3.7 (2). kemudian kelembaman membawa jangkar melewati titik netral. Komutator membalik arus jangkar ketika katub yang tidak sama dari jangkar dan medan berhadapan satu sama lain, sehingga membalik polaritas medan jangkar. Katub-katub yang sama dari jangkar dan medan kemudian saling menolak, menyebabkan jangkar berputar terus menerus seperti diperlihatkan pada gambar 3.7 (3).
3.3.3 Pengaturan Gerak Motor
Untuk melakukan pengaturan gerakan motor, dapat dilakukan dengan menggunakan driver motor. Driver motor adalah sebuah rangkaian elektronika yang telah dirancang, sehingga dapat mengatur keadaan motor.
Driver Motor merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengontrol putaran motor. Putaran motor yang dapat dikontrol bisa berupa arah yaitu searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Pada driver terpasang beberapa transistor yang berfungsi sebagai saklar, dan ada Optocoupler berfungsi untuk memisahkan antara rangkaian kontroler dan rangkaian driver motor. Sehingga jika terjadi kerusakan pada rangkaian driver motor tidak akan berimbas pada rangkaian kontroler.
3.4 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroller. LCD yang digunakan adalah jenis LMB162AFC yang merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan komsumsi daya rendah. Mode 1 interface data 4 bit, dan yang kedua interface data 8 bit. Jika pengoperasiannya menggunakan data 4 bit maka dibutuhkan 2 kali pengiriman data per-karakter, sedangkan menggunakan pengiriman data 8 bit relative lebih mudah, karena tidak menghabiskan memori program tapi membutuhkan 4 tambahan jalur I/O.
Dalam implementasikan secara umum ada 3 cara yang sering digunakan: 1. Interface 8 bit
2. Interface data 4 bit, dengan pengiriman data high nibble pada port 3. Interface data 4 bit, dengan pengiriman data low nibble pada port
LCD ini juga mempunyai tiga sinyal control, diantaranya: Enable (E), Read/Write (R_W), dan register select (RS). Untuk menampilkan suatu huruf atau angka, data yang dikirimi harus menggunakan kode ASCII dari huruf angka tersebut.
LCD merupakan salah satu perangkat display yang bisa menampilkan gambar atau karakter yang diinginkan. LCD yang digunakan mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD karakter 2x16, dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan sebagai berikut:
Gambar 3.8 Pin LCD Karakter 16x28
Tabel 3.1 Konfigurasi Pin LCD
Pin No. Simbol Level Keterangan
1 GND 0V Ground
2 VCC 5V Supply tegangan untuk logika
3 CONTR (Variable) Tegangan operasi LCD
4 RS H/L H : Data, L : Kode instruksi
5 R/W H/L H : Baca, L : Tulis
6 E H, H --> L Chip Enable signal
7 DB0 H/L Data bit 0
8 DB1 H/L Data bit 1
9 DB2 H/L Data bit 2
8http://www.scribd.com/doc/18946526/Datasheet-Lcd-16x2 PadaTanggal 24 juni 2001 pukul
10 DB3 H/L Data bit 3 11 DB4 H/L Data bit 4 12 DB5 H/L Data bit 5 13 DB6 H/L Data bit 6 14 DB7 H/L Data bit 7 15 NC 4,2 – 4,6 V LED + 16 NC 0V LED
-3.5 Push Button Switch
Elemen input diperlukan untuk memungkinkan sebuah sistem kontrol dinyatakan yang paling umum dipakai adalah sakelar tekan (push-button switch). Disebut sakelar tekan karena untuk memberi input, mengaktuasikannya dengan menekan tombol atau sakelar.
Gambar 3.9 Simbol Push Button9
Simbol push button normaly open diatas menandakan bahwa saklarnya dalam keadaannya terbuka. Dengan ditekan maka sumber listriknya masuk. Dan simbol
9http://belajar-elektronika.com/search/skema-relay-dgn-saklar-push-button/ pada tanggal 24
push button normaly close diatas menandakan bahwa keadaan tertutup dengan sumber listrik terus mengalir. Dengan ditekan maka sumber akan terputus.
3.6 Limit Switch
Limit switch adalah bagian integral dari system control yang berfungsi layaknya switch biasa. Bedanya adalah limit switch digerakkan oleh suatu mekanis yang biasa digunakan untuk keperluan start, stop, actuator assembly dan internal contact. Hoising melindungi internal contact sehingga kokoh dan tahan ledakan. Sedangkan actuatornya dapat bermacam-macam bentuk sesuai dengan kebutuhan, antara lain yaitu bentuk rotary, level dan lain – lain. Contactnya biasanya normally open (NO) dan normally close (NC).
Gambar 3.10 Konfigurasi Limit Switch10
Limit switch biasa digunakan untuk mengetahui posisi sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder, pergerakan tempat mesin dan lainnya. Supaya peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis. Switch itu akan ON atau OFF. Beberapa macam tipe limit switch dibuat dengan tujuan untuk
10http://www.scribd.com/doc/54912333/15/A-4-3-Limit-Switch pada tanggal 27 juni 2011 pukul
memperoleh cara penepatan limit switch. Macam-macam dari tipe ini disesuaikan dengan pergerakan suatu mesin, suatu kekuatan mekanik.
3.7 Power Supply
Rangkaian elektronika biasanya membutuhkan tegangan DC dengan supply yang lebih rendah dibandingkan dengan sambungan listrik yang biasanya tersedia, yaitu sebesar 220 VAC. Sedangkan supply yang dipakai dalam rangkaian elektronik adalah 5VDC, 12VDC dan 18VDC. supply tersebut biasanya diperoleh dari baterai, tetapi penggunaan baterai sebagai sumber daya listrik jauh lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan sumber daya listrik dari PLN. Untuk itu diperlukan satu alat dapat mengubah tegangan 220 VAC menjadi tegangan DC sebesar yang dibutuhkan.
Gambar 3.11 Power Supply
Sumber daya pada prinsipnya terdiri dari empat bagian : trafo, penyearah, kondensator sebagai tapis lolos rendah dan regulasi elektronik. Adapun trafo
dipergunakan untuk mentransformasikan supply dari 220 VAC menjadi lebih kecil sehingga bisa dikelola. Penyearah yang terdiri dari dioda-dioda mengubah tegangan bolak balik menjadi tegangan searah, tetapi tegangan hasil dari penyearahan itu masih kurang konstan, artinya masih mengalami perubahan periodik yang besar. Sebab itu diperlukan kondensator sehingga tegangan tersebut cukup rata untuk diregulasi oleh rangkaian regulasi yang bisa menghasilkan tegangan DC yang baik dan konstan.
3.8 Mesin Koin
Mesin koin adalah suatu alat yang bisa mebaca koin yang telah dimasukkan. Biasanya diperlukan untuk permainan dan hal-hal lainnya. Disini penulis menggunakan mesin koin sebagai sistem pembayaran untuk membeli minuman.
Gambar 3.12 Konfigurasi mesin koin GD100F11
11 http://www.automatikturen.com/GD100-comparable-coin-acceptor.htm, diakses tanggal 30
Mesin koin merupakan salah satu alat utama pada vending machine, mesin koin ini menjadi alat transaksi yang tingkat keamannya sangat baik dan menggunakan diameter independen sensing yang membedakan koin dicukur atau token.pada system operasi mesin koin dapat mengubah koin Anda ingin menerima, cukup angkat braket penahan dan koin masukkan sampel baru dan mekanisme tersebut. akan menerima hanya koin yang telah di setting, Menerima koin berdasarkan koin ukuran diameter, ketebalan, dan kandungan bahan, sensor dual, mampu menerima berbagai koin dan token, 3-way switch timing disetel untuk output koin 22ms / 45ms / 65ms, sensitivitas Adjustable untuk menghilangkan penerimaan input berkualitas tinggi.
Spesifikasi :
- Rating tegangan: DC +12 V dengan perbedaan 20% - Stand by lancar: 50mA-55mA
- Operasi lancar: 310mA-340mA - Diameter koin diterima: 18mm-32mm - Ketebalan koin diterima: 1.2mm-3.0mm
24
Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan pembuatan mekanik, elektronik, beserta program mikrokontroler. Sistematika pembahasan akan dimulai dari pembuatan dan penjelasan blok diagram beserta deskripsi sistem, dilanjutkan penjelasan perancangan perangkat keras yang meliputi perancangan elektronik dan mekanik, serta yang terakhir penjelasan perancangan perangkat lunak yang meliputi pemograman mikrokontroler ATmega8535L.
Gambar 4.1 Diagram Blok
Pada diagram blok diatas dapat dijelaskan cara kerja dari Prototype Vending Machine, ada supply yang dikirim dari power supply ke masing masing komponen mikrokontroler, LCD dan driver. Mikrokontroler sebagai otak kendali dalam alat ini.
LCD sebagai informasi pada kosumen dan Driver sebagai pengerak untuk motor dan mesin koin.
4.1 Perancangan Elektronik
Perancangan rangkaian sistem perancangan elektronik pada prototype vending machine terdiri dari beberapa unit rangkaian yang bekerja dalam satu sistem dan saling berkaitan. Supply digunakan untuk menyuplai semua rangkaian elektronik. Pada alat ini membutuhkan tiga buah supply yaitu supply untuk minimum system dengan tegangan 5 VDC, untuk driver relay pada mesin koin dengan diberi tegangan 12 VDC dan pada motor dengan tegangan 18 VDC dimasukkan melalui anak kontak relay. Untuk membaca membaca minuman mengggunakan limit switch sebagai sensor, dimana sensor tersebut merupakan input dari sistem kerja alat. Sedangkan untuk bagian processor terdapat rangkaian minimum system menggunakan mikontroller ATMega8535L. Untuk menggerakkan motor terdapat sebuah driver relay yang berfungsi sebagai pemisah ground dengan menggunakan BD139 sebagai saklar. Dan LCD 16x2 sebagai penampil.
4.1.1 Rangkaian Mikrokontroler
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari vending machine dibawah ini menunjukan rancangan minimum system yang menggunakan mikrokontroler ATmega8535L memiliki port yakni I/O Port A, Port B, Port C, dan Port D. mikrokontroler disini berfungsi untuk mengolah signal input yang berasal dari sensor
arus dan sensor tegangan dan output untuk mengontrol driver relay, lalu akan ditampilkan di LCD.
Adapun gambar rangkaian mikrokontroler adalah sebagai berikut:
Gambar 4.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535L
Adapun port yang digunakan penulis sebagai berikut: Input Mikrokontroler ATmega8535L:
Koin : PINC.06
Limit Switch 1 : PIND.00 (Stop Minuman) Limit Switch 2 : PIND.01 (Stop Minuman) Limit Switch 3 : PIND.02 (Info Minuman) Limit Switch 4 : PIND.03 (Info Minuman)
Tombol 1 : PINC.01
Tombol 2 : PINC.02
Lampu 1 : PINC.03
Lampu 2 : PINC.04
Output Mikrokontroler ATmega8535L :
LCD : PORTA
Driver Motor : PIND.04 (Motor 1) Driver Motor : PIND.06 (Motor 2) Driver Koin : PIND.05
4.1.2 Rangkaian Driver
Rangkaian ini berfungsi sebagai penggerak (switching) dari mesin koin dan motor dc. Rangkaian ini menggunakan transistor BD139 sebagai driver dengan masukan dari mikrokontroler sebagai pengendali dan relay sebagai saklar.
Mikrokontroler sebagai pengendali untuk menggerakkan motor melalui driver. Ketika mikrokontroler akan mengerakkan motor maka memerlukan sumber tenaga sebesar ±12V kekaki basis transistor BD139 yang menjadikan transistor bekerja karena adanya beda tegangan antara basis dan emitor. Adapun rangkaian driver yang kami gunakan sebagai berikut:
Gambar 4.3 Rangkaian Driver
Adapun daftar komponen yang digunakan dapat diliat pada table berikut: Tabel 4.1 Daftar Komponen Driver
Nama Komponen Nilai Komponen
R3 2750 Ω
R4 190 Ω
Optocoupler PC817
Transistor BD139
Pada rangkaian di atas untuk mengetahui nilai resistor yang sesuai dengan hasil teori yang menggunakan rumus sebagai berikut :
Diketahui : Vin1 = 5 V dan Vin2 = 12 V
I led = 20 mA
V led = 1.2 V
VBE= 1 V (datasheet) R(Hambatan Relay)=120 Ω Ditanya : R4 ?, dan R3 ? Dijawab : Pada R4: R4= (Vin1 – V led) I led R4= 5 – 1.2 V 20.10-3 R4= 3800 20 R4= 190 Ω Pada R3 : R3 = Vin2 – VBE IB
Dikarenakan IB tidak diketahui sehingga kita mencari IC nya terlebih dahulu:
IC = Vin2
R (Hambatan Relay)
IC = 12 V 110 Ω
IC = 0.1 A
IB = IC (hfe) IB = 0.1 A 25 IB = 0.004 A IB = 4 mA R3 = Vin2 – VBE IB R3 = 12V – 1 0.004 R3 = 2750 Ω
Dari hasil diatas telah didapati hasil dari R3= 2750 Ω dan R4 = 190 Ω 4.1.3 Rangkaian Power Supply
Power supply ini digunakan sebagai sumber tegangan dari semua rangkaian. Untuk membuat vending machine ini membutuhkan sumber tegangan 5 VDC ke mikrokontroler, 12 VDC ke mesin koin dan 18 VDC untuk motor. Pada rangkaian power supply ini menggunakan sebuah trafo 1A dan trafo 5A, dengan tegangan sekunder sebesar 220 VAC setiap trafo. Dari keluaran trafo di dapat tegangan primer, untuk trafo 1A tegangan primer yang digunakan 6 VAC dan untuk trafo 5A tegangan primer yang digunakan 12 VAC dan 18 VAC . Membuat power supply membutuhkan suatu penyearah untuk menyearahkan tegangan, pada rangkaian ini di gunakan diode bridge sebagai penyearah mengubahkan arus bolak-balik ke arus searah. untuk menghaluskan keluaran dari penyerah di gunakan kapasitor, semakin besar nilai suatu kapasitor maka hasil keluarannya akan semakin baik. Untuk menstabilkan tegangan
di gunakan IC Regulator, pada rangkaian ini di gunakan IC Regulator jenis LM7805 dan LM7812. Untuk LM7805 menyatakan keluaran 5 VDC sedangkan 7812 menyatakan keluaran 12 VDC dan untuk tegangan 18 VDC tidak menggunakan IC regulator. Penjelasan keterangan diatas dapat dilihat pada gambar rangkaian berikut:
Gambar 4.4 Rangkaian Power Supply 5V
Adapun daftar komponen yang digunakan dapat diliat pada table berikut: Tabel 4.2 Daftar Komponen Power Supply 5V
Nama Komponen Nilai Komponen
Trafo CT 1A
D1 dan D2 2A
C2 4700uF/16V
C3 2200uF/16V
IC LM 7805
Adapun daftar komponen yang digunakan dapat diliat pada table berikut: Tabel 4.3 Daftar Komponen Power Supply 12V
Nama Komponen Nilai Komponen
Trafo CT 5A
D3 dan D4 6A
C2 4700uF/35V
C3 2200uF/35V
IC LM 7812
Gambar 4.6 Rangkaian Power Supply 18 V
Adapun daftar komponen yang digunakan dapat diliat pada table berikut: Tabel 4.4 Daftar Komponen Power Supply 18V
Nama Komponen Nilai Komponen
Trafo CT 5A
D5 6A
D6 6A
C5 4700uF/35V
4.1.4 Rangkaian LCD
Jenis LCD yang digunakan yaitu 2 x 16, artinya tipe LCD ini memiliki 2 baris dimana masing–masing baris memuat 16 karakter. Fungsi LCD ini hanya untuk menampilkan data yang diterima dari limit switch
Gambar 4.7 Rangkaian LCD
Pada rangkaian LCD ini berfungsi untuk menampilkan perintah dan keterangan. Data yang ditampilkan tersebut sudah diolah terlebih dahulu di mikrokontroler. Pemasangan LCD ini dikoneksikan pada port C pada mikrokontroler. Fungsi potensiometer pada rangkaian di atas adalah sebagai pengatur contras nya tampilan dari LCD, yaitu dengan membatasi arus yang masuk.
4.2 Perancanagan Mekanik
Pada rancangan sistem yang penulis buat ini tidak begitu banyak mekanik yang digunakan. Adapun mekanik gunakan hanya sebagai tempat rangkain elektroniknya. Mesin ini memiliki spesifikasi dalam pembuatannya, yaitu sebagai berikut :
Panjang : 65 cm Tinggi : 78 cm Lebar : 118 cm
Berikut ini adalah gambar perancangan mekanik vending machine:
Gambar 4.8 Tampak Depan Gambar 4.9 Tampak serong kiri
Adapun bahan yang digunakan untuk membuat alat mekanik ini adalah: - Plat aluminium - Kayu triplex - Besi siku - Gear - Belting - Besi motor - Baut - Mur - Rasking 4.3 Perancangan Software
Dalam sistem peancangan software pada mesin ini penulis menggunakan bahasa C. Program tersebut yang mengendalikan semua sistem yang terdapat pada mesin ini yaitu dikendalikan oleh mikrokontroler yang berfungsi untuk mengaktifkan driver, limit switch, motor DC dan menampilkan data dan informasi ke LCD.pada mesin ini semua program di gabungkan menjadi satu bagian yaitu mulai dari pembacaan koin menampilkan data ke LCD dan mendeteksi koin, pengaktifkan limit switch dan memutar motor DC.
Program akan aktif setelah diberi sumber dari power supply. Cara kerja program sebagai berikut ini start, mikrokontroler akan mengecek limit switch 1 dan 2 sebagai
input minuman ada apa tidak yang akan ditampilkan di LCD. Apabila tidak ada kembali ke awal dan koin tidak dapat dimasukkan. Dan apabila minuman ada koin dapat dimasukkan sebanyak 5 koin dengan uang koin Rp.1000, setelah koin yang dimasukkan telah mencukupi maka LCD akan menampilkan pilihan minuman. Dan tombol pilihan 1 dan 2 dapat ditekan, setelah salah satu tombol pilihan ditekan maka minuman dapat keluar dan mengenai limit switch penanda minuman telah keluar dan sebagai input untuk dikirim ke mikro terus akan menampilkan ke LCD. barengan dari itu mikro akan mereset dari awal. Agar lebih jelasnya dapat dilhat digambar flowchart dibawah ini:
38 5.1 Pengukuran
Tujuan dilakukan pengukuran adalah untuk mengetahui apakah sistem telah berjalan sesuai dengan apa yang dirancang dan untuk mengetahui operasi dari sistem yang di buat dengan spesifikasi alat yang telah di buat telah sesuai atau tidak.
Dalam pengukuran penulis menggunakan multimeter digital untuk pengukuran tegangannya.
5.1.1 Pengukuran Power Supply
Tegangan sumber yang diinginkan memiliki dua keluaran tegangan yaitu 5 VDC dengan menggunakan Trafo CT 1A dan 12 VDC dengan menggunakan Trafo CT 5A. Untuk menyesuaikan spesifikasi keluaran tegangan sumber, maka dilakukan pengukuran tegangan tersebut.
Berdasarkan pengukuran yang telah di lakukan, maka didapat hasil pengukuran seperti tabel berikut:
Tabel 5.1 Pengukuran Power Supply
No Pengukuran Pengukuran Pengukuran
Output 5 VDC Output 12 VDC Output 18 VDC
Trafo 1 A Trafo 5 A
Gambar 5.1 Pengukuran Tegangan Power Supply
5.1.2 Pengukuran Arus Motor dan Mesin Koin pada Driver
Pengukuran arus motor dan mesin koin dilakukan pada titik bernomor (probe positif) dan titik bernomor (probe negatif) dengan keluaran anak kontak pada relay pada saat bekerja. Didapat hasil pengukuran sebagai berikut:
Tabel 5.2 Pengukuran Arus Motor dan Mesin Koin
No Pengukuran Pengukuran Pengukuran
proses Arus Arus Arus
Motor 1 Motor 2 Mesin Koin
Gambar 5.2 Pengukuran Arus Motor
5.1.3 Pengukuran Lama Waktu Motor mengeluarkan Minuman
Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa delay waktu yang diperlukan motor untuk mengeluarkan minuman. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan stopwatch untuk menentukan waktunya. Adapun data pengujian dapat dilihat pada table berikut:
Tabel 5.3 Hasil Pengujian Timer Keluar Minuman
No Motor 1 Motor 2
Proses Waktu (s) Waktu (s)
1 2 1
5.2 Pengujian
Untuk mendapatkan hasil yang maksimal maka diperlukan suatu pengujian di beberapa system baik rangkaian maupun software nya. Pengujian ini juga dilakukan untuk mengetahui kemampuan kerja dari suatu rangkaian dan juga untuk memaksimalkan sistem kerja dari alat ini.
5.2.1 Pengujian Output Mikrokontroler
Pengujian rangkain mikrokontroler dapat dilakukan dengan mengkombinasikan rangkain minimum sistem program. Sebagai contoh melakukan pengujian dengan membuat sebuah program untuk mengaktifkan port yang ada di mikrokontroler. Berikut listing program untuk mengaktifkan port di mikrokontroler dengan menggunakan software CodeVision C compiler:
#include <mega8535.h>
// Declare your global variables here
Void main (void)
{ . . . While (1) {
PORTA=255 ; // kondisi High PORTA Berlogika 255
PORTB=255 ; // kondisi High PORTB Berlogika 255
PORTC=255 ; // kondisi High PORTC Berlogika 255
PORTD=255 ; // kondisi High PORTD Berlogika 255
};
5.2.2 Pengujian Output LCD
Pada pengujian output LCD ini dilakukan untuk mengetahui apakah mikrokontroler dapat bekerja dengan baik sesuai dengan apa yang diinginkan. Pada output mikrokontroler LCD aktif.
Adapun bukti pengujian output dari tampilan LCD nya adalah sebagai berikut:
Gambar 5.3 Tampilan pada LCD
5.3 Analisa
Berdasarkan hasil pengukuran dan pengujian dapat dikatakan bahwa setiap alat berfungsi sebagaimana mestinya.baik keluaran dari power supply maupun keluaran koin.
Keluaran yang diinginkan pada power supply yang diinginkan adalah 12 VDC dan 5 VDC, sedangkan pada hasil pengukuran di dapat tidak sesuai yang diinginkan yaitu kurang dari seperti yang diinginkan. Hasil ini di karenakan setiap komponen mempunyai toleransi sehingga hasil yang diinginkan tidak seideal yang diinginkan.
Dimana rata-rata hasil pengukuran yang didapat adalah 11.75 Volt DC dan 5 Volt DC.
44 6.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa diatas dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya:
1. Keluaran dari Power supply yang di hasilkan dapat di katakan kurang presisi,yaitu untuk keluaran 6V nya di dapatkan nilai tegangan sebesar 4.9 Volt, dan untuk keluaran 12V nya didapatkan nilai tegangan sebesar 11.7 Volt, hal ini di karenakan setiap komponen memiliki toleransi sehingga hasil keluarannya kurang mendekati nilai yang diinginkan.
2. Delay waktu yang digunakan untuk mengeluarkan minuman yaitu 2 detik. 3. Koin yang di masukan ke mesin koin sejumlah 5 koin dan hasil
pengukurannya 1 atau 0, karena koin membaca secara digital, apabila koin tidak sesuai yang diinginkan maka koin akan ditolak dan bernilai 0 (nol) dan apabila koin sesuai yang diinginkan maka bernilai 1.
4. Vending machine ini di buat untuk membantu manusia dalam proses penjualan,yang dapat dilakukan secara otomatis.
5. Pada bagian mekanik masih terdapat kekurangan,yaitu belum terdapat tempat penyusunan komponen-komponen bagian dalamnya.
6. Pada bagian elektroniknya juga masih terdapat beberapa kekurangan,yaitu tidak adanya penerangan pada bagian dalam mesin pada saat kondisi gelap.
6.2 Saran
Untuk sistem yang lebih baik kedepannya perlu ditambahkan beberapa hal diantaranya:
1. Sistem komunikasi serial pada Prototype Vending Machine ini masih kurang stabil dikarenakan, ketidakstabilan tegangan supply dari power supply dan pemasangan connector yang kurang pas.
2. Pada bagian mekanik penulis merasakan terdapat kekurangan yaitu dalam posisi peletakkan minuman yang memberatkan motor menahan minuman yang mengakibatkan tidak bisa menahan terlalu banyak minuman.
3. Pada pemilihan minumannya perlu kedepannya perlu ditambahkan dan minuman bisa berbagai harga.
4. Untuk kedepannya diharapkan alat pembayaran dapat menggunakan berbagai uang koin ataupun menggunakan uang kertas.
46
[1]
http://www.aepetsche.com/AEP-deutsch/Resource-center/Literature-download/PDFs/relay%20data%20sheet.pdfpada tanggal 10 juni 2011 pukul 11.00
[2]http://www.ehow.com/how-does_5233616_dpdt-relay-work_.htmlpada tanggal 29 juni 2011 pukul 16.00
[3] Lingga, Wardhana. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR seri ATMega8535 Simulasi,
Hardware, dan Aplikasi, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006
[4]http://www.scribd.com/doc/11571142/Pemrograman-Mikrokontroler-ATMEGA8535pada
tanggal 10 agustus 2011 pukul 12.00
[5] http://www.o-digital.com/wholesale-products/2179/2188-2/Power-Window-Motor-HT400-51-75921.htmpada tanggal 30 juni 2011 pukul 15.00.
[6]http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorPaperandQA.pdfPada tanggal 24 juni 2011 pukul 11.30
[7]http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorjenis-jenis motor.pdf Pada tanggal 24 juni 2011 pukul 12.00
[8]http://www.scribd.com/doc/18946526/Datasheet-Lcd-16x2, PadaTanggal 24 juni 2001 pukul 09.00
[9]http://belajar-elektronika.com/search/skema-relay-dgn-saklar-push-button/pada tanggal 24 juni 2011 pukul 11.40
[10]http://www.scribd.com/doc/54912333/15/A-4-3-Limit-Switchpada tanggal 27 juni 2011 pukul 13.00
[11]http://www.automatikturen.com/GD100-comparable-coin-acceptor.htm,
vii
Tabel 3.1. Konfigurasi Pin LCD ... 18
Tabel 4.1. Daftar Komponen Driver ... 28
Tabel 4.2 Daftar Komponen Power Supply 5V ... 31
Tabel 4.3 Daftar Komponen Power Supply 12V ... 32
Tabel 4.4 Daftar Komponen Power Supply 18V ... 32
Tabel 5.1 Pengukuran Power Supply ... 38
Tabel 5.2 Pengukuran Arus Motor dan Mesin Koin ... 39
A-1
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
Project : Version :
Date : 6/2/2011
Author : Spider Hacker Company : The Hacker Comments:
Chip type : ATmega8535 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 11.059200 MHz Memory model : Small
External RAM size : 0 Data Stack size : 128
*****************************************************/ #include <mega8535.h>
#include <delay.h> #include <stdio.h>
// Alphanumeric LCD Module functions #asm
.equ __lcd_port=0x1B ;PORTD #endasm
#include <lcd.h>
// Declare your global variables here unsigned char x,data[16],count;
unsigned int i;
bit slot1,slot2,s1,s2,cn; void main(void)
{
// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00; DDRA=0x00;
