Prototipe pemilah benda berdasarkan bentuk dan warna menggunakan conveyor.

133  16  Download (0)

Teks penuh

(1)

INTISARI

Di dunia teknologi yang semakin berkembang pesat ini banyak sekali pengaruhnya pada kehidupan manusia. Oleh karena itu, agar dapat mempermudah pekerjaan manusia, conveyor pintar dibuat dengan tujuan meringankan pekerjaan manusia dan memisahkan benda berdasarkan bentuk dan warna serta mengurangi resiko terjadinya kecelakaan pada manusia.

Conveyor pintar ini berkerja secara otomatis sebagai pemisah benda berdasarkan bentuk dan warna menggunakan ATmega32 yang terdiri dari minimum sistem yang berfungsi untuk mengontrol pergerakan conveyor satu dan conveyor dua, GUI pada software MATLAB yang digunakan untuk menampilkan nilai warna benda, mencari bentuk benda dan jumlah warna benda yang terdeteksi. Data citra RGB yang dihasilkan oleh webcam Logitech C170H. Benda tersebut diletakkan pada conveyor satu dan dihantar ke conveyor dua sebagai penerima.

Hasil dari penelitian ini adalah conveyor pintar sudah mampu berkerja secara otomatis dalam proses memilah benda berdasarkan bentuk dan warna. Untuk proses pengenalan bentuk dan warna benda sudah berhasil 100% dalam proses pengidentifikasi benda menggunakan program MATLAB GUI. Untuk dibagian mekanik conveyor pintar ini juga sudah berkerja sesuai dengan perancangan awal dan berhasil memilah benda dengan benar serta akurat dan memiliki keberhasilan 100%.

Kata kunci : Conveyor pintar, webcam, MATLAB, citra RGB, ATmega32.

(2)

ix

ABSTRACT

In a world of rapidly evolving technology that is getting a lot of influence on human life. Therefore, in order to facilitate the work of human beings, intelligent conveyor made with the goal of easing the work of human and separates objects based on shape and color as well as reducing the risk of accidents in human.

Smart conveyor work automatically as the separation of objects by shape and color using ATmega32 consisting of minimum system that functions to control the movement of the conveyor one and conveyor two, GUI in MATLAB software is used to display the color values of objects, searching for shapes and the color number of objects detected. RGB image data generated by a Logitech webcam C170H. The object is placed on a conveyor one and the conveyor conductivity to two recipients.

The results of this study are smart conveyor has been able to work automatically in the process of sorting objects by shape and color. For the process of recognition of shapes and colors of objects already succeeded 100% in the process of identifying objects using MATLAB programs GUI. For the mechanical conveyor section is also already working smart in accordance with the initial design and managed to sort objects correctly and accurately and have a 100% success.

(3)

TUGAS AKHIR

PROTOTIPE PEMILAH BENDA

BERDASARKAN BENTUK DAN WARNA

MENGGUNAKAN CONVEYOR

Diajukan untuk memenuhi salah syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

ERIK FIRMANTO DA LOVES

Nim : 125114013

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(4)

i

TUGAS AKHIR

PROTOTIPE PEMILAH BENDA

BERDASARKAN BENTUK DAN WARNA

MENGGUNAKAN CONVEYOR

Diajukan untuk memenuhi salah syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

ERIK FIRMANTO DA LOVES

Nim : 125114013

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(5)

ii

FINAL PROJECT

PROTOTYPE OF SEPARATOR OBJECTS BASED

ON OBJECT SHAPE AND COLOR

BY USING CONVEYOR

In partial fulfilment of the requirements for the degree of Sarjana Teknik in Electrical Engineering Study Program

Faculty of Science and Technology Sanata Dharma University

ERIK FIRMANTO DA LOVES

Nim : 125114013

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(6)
(7)
(8)
(9)

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“Sabar

dalam mengatasi kesulitan dan

bertindak bijaksana dalam mengatasinya

adalah sesuatu hal

yang utama”

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

Tuhan Yesus Kristus penyelamatku

Bunda Maria dan Malaikat pelindungku…

Papa dan Mama tercinta, untuk doanya, serta

dukungannya secara moral maupun materi

Untuk adik-adik ku terkasih yang selalu memberi semangat

Kekasih hati ku yang selalu setia mendukungku

Almamaterku tercinta Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

Tempatku mengali ilmu untuk membangun cita-cita dan

(10)
(11)

viii

INTISARI

Di dunia teknologi yang semakin berkembang pesat ini banyak sekali pengaruhnya pada kehidupan manusia. Oleh karena itu, agar dapat mempermudah pekerjaan manusia, conveyor pintar dibuat dengan tujuan meringankan pekerjaan manusia dan memisahkan benda berdasarkan bentuk dan warna serta mengurangi resiko terjadinya kecelakaan pada manusia.

Conveyor pintar ini berkerja secara otomatis sebagai pemisah benda berdasarkan bentuk dan warna menggunakan ATmega32 yang terdiri dari minimum sistem yang berfungsi untuk mengontrol pergerakan conveyor satu dan conveyor dua, GUI pada software MATLAB yang digunakan untuk menampilkan nilai warna benda, mencari bentuk benda dan jumlah warna benda yang terdeteksi. Data citra RGB yang dihasilkan oleh webcam Logitech C170H. Benda tersebut diletakkan pada conveyor satu dan dihantar ke conveyor dua sebagai penerima.

Hasil dari penelitian ini adalah conveyor pintar sudah mampu berkerja secara otomatis dalam proses memilah benda berdasarkan bentuk dan warna. Untuk proses pengenalan bentuk dan warna benda sudah berhasil 100% dalam proses pengidentifikasi benda menggunakan program MATLAB GUI. Untuk dibagian mekanik conveyor pintar ini juga sudah berkerja sesuai dengan perancangan awal dan berhasil memilah benda dengan benar serta akurat dan memiliki keberhasilan 100%.

(12)

ix

ABSTRACT

In a world of rapidly evolving technology that is getting a lot of influence on human life. Therefore, in order to facilitate the work of human beings, intelligent conveyor made with the goal of easing the work of human and separates objects based on shape and color as well as reducing the risk of accidents in human.

Smart conveyor work automatically as the separation of objects by shape and color using ATmega32 consisting of minimum system that functions to control the movement of the conveyor one and conveyor two, GUI in MATLAB software is used to display the color values of objects, searching for shapes and the color number of objects detected. RGB image data generated by a Logitech webcam C170H. The object is placed on a conveyor one and the conveyor conductivity to two recipients.

The results of this study are smart conveyor has been able to work automatically in the process of sorting objects by shape and color. For the process of recognition of shapes and colors of objects already succeeded 100% in the process of identifying objects using MATLAB programs GUI. For the mechanical conveyor section is also already working smart in accordance with the initial design and managed to sort objects correctly and accurately and have a 100% success.

(13)

x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat

dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis

menyadari bahwa banyak pihak yang telah memberikan doa, dukungan, perhatian serta

bantuan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena itu,

penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1) Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D selaku dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2) Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

3) Ir. Tjendro.,M.Kom., selaku dosen pembimbing akademik .yang telah mendampingi

dan membimbing penulis selama perkuliahan.

4) Dr. Linggo Sumarno, dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian, sabar dan

ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan

tugas akhir ini.

5) Ibu Wiwien Widyastuti, S.T., M.T. dan Bapak Dr.Iswanjono selaku dosen penguji

yang telah bersedia memberikan masukan, bimbingan, dan saran dalam memperbaiki

tugas akhir ini.

6) Bapak/ Ibu dosen yang telah mengajarkan banyak hal selama penulis menempuh

pendidikan di Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma.

7) Kedua orang tua tercinta, papa Remi Gius Elang dan mama Agustina Pali atas kasih

sayang dan dukungan serta doa yang tiada henti.

8) Adik-adik tercinta Jon Martin, Roy Martin dan Jenny Martin yang selalu mendukung

dan mendoakan saya, sehingga dapat menyelesaikan tugas belajar dengan baik.

9) Tresia Jawa Liwun sebagai teman, sahabat, dan kekasih yang selalu menyemangati

baik dalam suka maupun duka serta mendukung penulis sampai terselesaikannya

(14)
(15)

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... vx

DAFTAR TABEL ... xviii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Metodologi Penelitian ... 4

1.5. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II DASAR TEORI 2.1. Belt Conveyor ... 6

2.2. Mikrokontroler AVR ATmega32 ... 6

2.2.1. Arsitektur AVR ATmega32 ... 7

2.2.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32 ... 7

2.2.3. Organisasi Memori AVR ATmega32 ... 8

2.2.3.1. Memori Program ... 8

2.2.3.2. Memori Data ... 9

2.4.4. Interupsi ... 9

2.4.5. Timer/Counter ... 9

2.2.5.1. Timer/counter0 ... 10

(16)

xiii

2.4.6. Komunikasi Serial USART ... 11

2.2.6.1. Inisialisasi Serial USART ... 12

2.3. Regulator ic 78xx dan Transistor Penguat Arus ... 16

2.4. Photodioda ... 18

2.5. Infrared ... 21

2.6. Limit switch Sebagai Saklar ... 22

2.7. Webcam ... 22

2.8. Motor DC ... 23

2.9. Modul Relay 5v ... 24

2.9.1. Prinsip Kerja Relay ... 25

2.9.2. Fungsi dan Aplikasi Relay ... 26

2.10. Benda Tiga Dimensi ... 26

2.11. Citra ... 26

2.10.1. Definisi Citra ... 26

2.10.2. Pengolahan Citra Digital ... 27

2.12. Pemrosesan Citra ... 27

2.11.1. RGB ... 27

2.11.2. Cropping ... 28

2.12. Metode Pengenalan Warna dan Bentuk ... 29

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN 3.1. Proses Kerja dan Mekanisme Conveyor Pintar ... 30

3.2. Perancangan Mekanik ... 31

3.3. Perancangan Perangkat Keras ... 33

3.3.1. Minimum System ATmega32 ... 34

3.3.2. Webcam Logitech Seri C170h ... 35

3.3.3. Sensor Photodioda ... 36

3.3.4. Regulator dan Penguat Arus ... 37

3.3.5. Modul Relay 5 Volt Dc ... 38

3.3.6. Benda Tiga Dimensi ... 39

3.3.7. Metode Pengenalan Warna dan Bentuk ... 39

3.4. Perancangan Perangkat Lunak ... 40

3.4.1. Flowchart Program Keseluruhan Sistem ... 40

(17)

xiv

3.4.3. Flowchart Program Pengenalan Bentuk dan Warna Pada Matlab .... 45

3.4.4. Perancangan GUI MATLAB ... 46

3.4.5. Flowchart Program Rangkaian Photodioda Pada Conveyor Dua .... 47

3.4.6. Bagaimana Proses Pengenalan Bentuk dan Warna Benda ... 48

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik dan Sistem Kerja Conveyor Pintar ... 49

4.2. Hasil Data Pengujian dan Pembahasan ... 52

4.2.1. Pengujian Nilai Batasan Pada RGB ... 52

4.2.2. Pengujian Nilai Citra RGB Warna dan Bentuk Benda ... 56

4.2.3. Pengujian Tingkat Keberhasilan Sistem Mendeteksi Benda ... 61

4.2.4. Pengujian Tingkat keberhasilan Sistem conveyor Pintar Memilah Benda Berdasarkan Bentuk Dan Warna ... 65

4.3.Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak ... 69

4.3.1. Aplikasi CodeVision AVR ... 69

4.3.1.1. Pengendali Sensor Photodioda ... 69

4.3.1.2. Pengendali Komunikasi USART ... 71

4.3.1.3. Pengendali Motor Dc ... 72

4.3.1.4. Subrutin Program Utama ... 75

4.3.2. Aplikasi MATLAB ... 76

4.3.2.1. Tampilan Gui MATLAB ... 77

4.3.2.2. Inisialisaisi Komunikasi Serial ... 77

4.3.2.3. Inisialisasi Webcam ... 78

4.3.2.4. Proses Pengelolahan Citra ... 79

4.3.2.5. Proses Pengenalan Bentuk dan Warna Benda ... 81

Kesimpulan dan Saran ... 84

Daftar Pustaka ... 85

(18)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Conveyor ... 6

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin mikrokontroler ATmega32 ... 7

Gambar 2.3. Mode Phase Correct PWM ... 11

Gambar 2.4. Mode Fast PWM ... 11

Gambar 2.5. Register UDR ... 12

Gambar 2.6. Register UCSRA ... 13

Gambar 2.7. Register UCSRB ... 14

Gambar 2.8. Register UCSRC ... 15

Gambar 2.9. Konfigurasi Pin IC Regulator ... 16

Gambar 2.10. Rangkaian Umum Regulator 78xx ... 17

Gambar 2.11. Rangkaian Catu Daya Dengan Penguat ... 18

Gambar 2.12. Bentuk Photodioda dan Simbol ... 19

Gambar 2.13. Respon Relatif Spektral Untuk Si, Ge, Dan Selenium Dibandingkan Dengan Mata Manusia ... 19

Gambar 2.14. Hubungan I� Dengan Fc Pada Photodioda ... 20

Gambar 2.15. Rangkaian Sensor Photodioda ... 21

Gambar 2.16. Aplikasi Sensor Photodioda ... 21

Gambar 2.17. Konstruksi, Simbol dan Bentuk Limit Switch ... 22

Gambar 2.18. Webcam Logitech Seri C170h ... 22

Gambar 2.19. Susunan Komponen pada Motor DC ... 23

Gambar 2.20. Modul Relay 2 Channel 5v ... 24

Gambar 2.21. Modul Relay 1 Channel 5v ... 24

Gambar 2.22. Simbol Relay ... ... 24

Gambar 2.23. Struktur Sederhana Relay ... 25

Gambar 2.24. Contoh Benda Tiga Dimensi ... 26

Gambar 2.25. Pengaturan Citra RGB ... 28

Gambar 2.26. (a) Citra sebelum dicrop, (b) Citra sesudah dicrop ... 28

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ... 31

Gambar 3.2. keseluruhan Sistem Conveyor Dilihat Dari Depan ... 31

Gambar 3.3. Conveyor Dilihat Dari Samping ... 32

(19)

xvi

Gambar 3.5. Ukuran Conveyor ... 32

Gambar 3.6. Rangkaian Osilator ATmega32 ... 34

Gambar 3.7. Rangkaian Reset ATmega32 ... 35

Gambar 3.8. Webcam Logitech Seri C170h ... 35

Gambar 3.9. Rangkaian Sensor Photodioda ... 36

Gambar 3.10. A. Rangkaian Regulator 5v dan B. Rangkaian Regulator Dengan Penguat Arus 12v ... 37

Gambar 3.11. Rangkaian Modul Relay 5v ... 38

Gambar 3.12. Benda Tiga Dimensi ... 39

Gambar 3.13. Flowchat Keseluruhan Sistem ... 41

Gambar 3.14. Flowchat Gerak Motor Conveyor Satu Dan Motor Conveyor Dua .. 42

Gambar 3.15. Flowchat Pengenalan Warna dan Bentuk Benda ... 45

Gambar 3.16. Perancangan GUI Pada Matlab ... 46

Gambar 3.17. Flowchat Rangkaian Photodioda pada Conveyor Kedua ... 47

Gambar 4.1. Minimum System ATmega32 ... 49

Gambar 4.2. Modul Relay 5v ... 49

Gambar 4.3. Regulator ... 50

Gambar 4.4. Rangkaian Sensor ... 50

Gambar 4.5. Conveyor Dua ... 50

Gambar 4.6. Conveyor Satu ... 50

Gambar 4.7. Benda ... 50

Gambar 4.8. Wadah Untuk Benda ... 50

Gambar 4.9. Conveyor Pintar ... 51

Gambar 4.10. Pengujian Benda Kotak Merah ... 62

Gambar 4.11. Pengujian Benda Kotak Hijau ... 63

Gambar 4.12. Pengujian Benda Bola Merah ... 64

Gambar 4.13. Pengujian Benda Bola Hijau ... 64

Gambar 4.14. Pengujian Benda Reject ... 65

Gambar 4.15. Grafik Perbandingan Antara Bentuk Kotak Dan Bola ... 67

Gambar 4.16. Grafik Perbandingan Merah Dan Hijau Untuk Benda Kotak Merah . 67 Gambar 4.17. Grafik Perbandingan Merah Dan Hijau Untuk Benda Bola Merah ... 68

Gambar 4.18. Grafik Perbandingan Merah Dan Hijau Untuk Benda Kotak hijau ... 68

(20)

xvii

Gambar 4.20. Listing Program ADC ... 70

Gambar 4.21. Listing Program Pengendali Conveyor ... 70

Gambar 4.22. Listing Program Komunikasi USART ... 71

Gambar 4.23. Program Pengerak Conveyor ... 71

Gambar 4.24. Listing Program Benda Reject ... 72

Gambar 4.25. Listing Program Benda Bola Merah ... 73

Gambar 4.26. Listing Program Benda Bola Hijau ... 73

Gambar 4.27. Listing Program Benda Kotak Merah ... 74

Gambar 4.28. Listing Program Benda Kotak Hijau ... 75

Gambar 4.29. Tampilan GUI MATLAB ... 77

Gambar 4.30. Inisialisasi Komunikasi Serial ... 78

Gambar 4.31. Inisialisasi Webcam ... 78

Gambar 4.32. Adalah Fungsi Yang Dipakai Untuk Komunikasi Antara Webcam Dan Matlab ... 79

Gambar 4.33. Proses Pengolahan Citra ... 80

(21)

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Hubungan PIN Dan Interupsi ... 9

Tabel 2.2. Penentuan Ukuran ... 15

Tabel 2.3. Karakteristik Regulator Tegangan Ic 78xx ... 17

Tabel 2.4. Hubungan Arus Dengan Hambatan ... 20

Tabel 2.5. Nilai Matriks sementara setelah dijumlahkan ... 29

Tabel 4.1. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Kotak Merah) ... 52

Tabel 4.2. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Bola Merah) ... 53

Tabel 4.3. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Kotak Hijau) ... 53

Tabel 4.4. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Bola Hijau) ... 54

Tabel 4.5. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Reject Balok Merah) ... 54

Tabel 4.6. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Reject Balok Hijau) ... 55

Tabel 4.7. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Reject Bola Kuning) ... 55

Tabel 4.8. Data RGB Masing-Masing Warna Dan Bentuk Benda ... 57

Tabel 4.9. Pengujian Tingkat Keberhasilan Sistem Mendeteksi Warna dan Bentuk Benda ... 62

(22)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi terutama dalam bidang

elektronika semakin berkembang pesat. Perkembangan ini sedikit sebanyak telah

meningkatkan kualitas kehidupan manusia, seiring berjalannya waktu dengan banyaknya

tuntutan masyarakat akan produk-produk yang memiliki kualitas bagus dan bermutu yang

dihasilkan oleh industri. Hal ini telah membuat banyak proses industri beralih dari sebuah

sistem manual ke sistem otomatis yang lebih mudah dikendalikan dengan peran manusia

yang semakin lama semakin berkurang. Salah satunya topik yang saat ini sedang

dikembangkan dan banyak sekali yang bisa ditemukan aplikasinya di dunia industri adalah

conveyor dan image processing. Conveyor merupakan alat bantu yang umum dijumpai pada pada industri-industri pengolahan, alat ini digunakan untuk memindahkan satu produk

ketempat lain secara berurutan. Selain itu, penggunaan image processimg akan sangat memudahkan manusia untuk mengetahui jenis suatu benda secara jelas. Di era teknologi

yang semakin canggih ini, bahan-bahan yang digunakan kadang-kala merupakan bahan yang

berat maupun berbahaya bagi manusia. Untuk itu diperlukan suatu alat yang pintar yang

mampu mendeteksi serta memindahkan atau mengangkut bahan-bahan tersebut mengingat

keterbatasan kemampuan tenaga manusia baik itu berupa kapasitas bahan yang akan

diangkut maupun keselamatan kerja dari karyawan.

Sebelumnya pernah ada penelitian tentang sistem pengenalan benda berdasarkan

warna menggunakan lengan robot sebagai pemindah yaitu Richard Bagus Dean Mahendra

[1] yang memiliki tingkat keberhasilan 100% dalam proses pemindahan benda berdasarkan

warnanya sesuai dengan tempat yang telah ditentukan dan proses metode pengenalan warna

menggunakan hasil penjumlahan nilai citra RGB berfungsi sesuai dengan rencana.

Sedangkan penelitian lainnya adalah Irvan Hasan [2] yang membuat sistem pengenalan

benda berdasarkan bentuk menggunakan lengan robot sebagai pemindah benda dan memiliki

tingkat keberhasilan yang sama yaitu 100% yang sesuai dengan rencana, dari proses

pemindahan benda berdasarkan bentuk dan proses atau metode pengenalan bentuk yaitu

(23)

dengan baik. Dari penelitian tersebut, maka penelitian ini memiliki gagasan untuk membuat

sebuah convveyor pintar yang mampu berkerja dengan sendirinya dan mampu memisahkan

benda berdasarkan warna dan bentuk kedalam wadah yang telah disediakan dengan

menggunakan webcam sebagai sensor pengidentifikasi benda.

Prinsip kerja sistem ini, yaitu input berupa benda berbentuk kotak dan berwarna

merah ditangkap oleh webcam citranya berupa RGB yang akan diletakan di atas conveyor berjalan. Proses pengenalan warna dan bentuk tersebut menggunakan webcam dimana di proses pada program MATLAB, kemudian data dikirim menggunakan komunikasi serial ke

mikrokontroler dan diproses perintahnya lalu conveyor pertama akan bergerak menghantar benda tersebut ke conveyor kedua dimana diatasnya terdapat wadah sesuai dengan warna dan bentuk yang telah terdeteksi oleh webcam dan jika benda kotak merah maka akan dimasukan kedalam wadah yang bertanda khusus untuk benda kotak merah, demikian juga

berlaku untuk benda kotak hijau, bola merah serta bola hijau dan jika bukan atau tidak sesuai

maka akan dimasukan kedalam wadah khusus untuk benda yang tidak sesuai dengan

keinginan atau reject.

1.2.

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk membuat sebuah alat

yaitu conveyor pintar yang mampu berkerja secara otomatis memindahkan benda dan diletakan pada suatu wadah berdasarkan warna dan bentuk menggunakan webcam sebagai alat bantu pengidentifikasi benda secara realtime.

Manfaat dari penelitian ini adalah :

a. Sebagai alat bantu memudahkan pekerjaan manusia khususnya pada

industri-industri sekala besar baik dari segi efisiensi waktu, tenaga, kualitas serta hasil

yang diperolehi.

b. Sebagai penelitian awal pengenalan benda menggunakan webcam dengan conveyor satu sebagai penghantar benda dan conveyor dua sebagai pemilah benda serta menempatkannya pada wadah berdasarkan bentuk dan warna.

(24)

1.3.

Batasan Masalah

Penulis menetapkan beberapa batasan masalah pada perancangan ini, yaitu :

a. Masukan berupa empat macam benda yaitu, kotak merah, kotak hijau, bola

merah, bola hijau yang terbuat dari styrofoam untuk kotak dan bola terbuat dari

plastik.

b. Ukuran input untuk kotak adalah 5x5x5 cm sedangkan untuk diameter bola

adalah 5 cm.

c. Outputnya dalam bentuk wadah berupa kotak merah, kotak hijau, bola merah,

bola hijau dan benda reject.

d. Sensor photodiode yang dipakai untuk mendeteksi benda di atas conveyor 1 dan

mendeteksi adanya wadah di conveyor 2.

e. Menggunakan Motor dc 24 Volt sebanyak tiga buah untuk mengerakan

masing-masing dua conveyor.

f. Terdapat tampilan GUI dan MATLAB sebagai user interface agar dapat melihat

data benda yang akan dikenali, serta jumlah yang terdeteksi.

g. Monitoring menunjukan posisi benda di atas conveyor, mendeteksi benda menggunakan webcam, pemilahan benda dan selanjutnya peletakan benda-benda yang terdeteksi kedalam wadah sesuai tempatnya.

h. Komunikasi antara laptop dengan ATmega32 menggunakan komunikasi serial

USART yang dihubungkan dengan modul yang sudah tersedia dipasaran yaitu modul USB to TTL converter.

(25)

1.4.

Metode Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Pengumpulan bahan-bahan referensi pendukung berupa buku dan jurnal

penelitian yang menelitih tentang conveyor, pemrograman dengan CodeVision AVR, Atmega32, image processing dengan menggunakan MATLAB serta buku-buku sarana pendukung lainnya.

2. Studi pustaka mengenai pengendalikan conveyor serta penggunaan mikrokontroler Atmega32 dan penggunaan webcam untuk image processing pada MATLAB.

3. Pembuatan hardware dan software. Tahapan ini berisi tentang pembuatan alat sesuai dengan desain conveyor yang telah dirancang beserta program-program yang akan mengacu pada flowchat yang telah di buat.

4. Merancang serta menguji minimum system mikrokontroler Atmega32 dengan software CodeVision AVR sebagai sistem secara keseluruhan.

5. Pembuatan program GUI menggunakan aplikasi MATLAB untuk pengolahan

citra digital RGB gambar dengan menggunakan webcam Logitech seri C170h sebagai alat bantu pengidentifikasi warna dan bentuk pada benda.

6. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan melihat

presentase error yang terjadi pada kinerja sistem alat secara keseluruhan, yaitu

tingkat keberhasilan conveyor memindahkan benda berdasarkan bentuk dan warna dari titik awal ke wadah yang telah ditetapkan dan webcam berfungsi

sebagai sensor pendeteksi warna dan bentuk benda dimana saat benda berhenti

(26)

1.5.

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I: PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Bab ini berisi teori-teori yang mendukung kerja sistem dan teori yang digunakan dalam perancangan Conveyor pintar.

BAB III : PERANCANGAN PENELITIAN

Bab ini berisi penjelasan alur perancangan Conveyor pintar serta flow chart program pendukung.

BAB IV : HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi pengamatan dan pembahasan data yang diperoleh, berupa data tingkat keberhasilan sistem mendeteksi benda, data motor dc dan tingkat keberhasilan keseluruhan sistem Conveyor pintar.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

(27)

6

BAB II

DASAR TEORI

Pada bab ini akan dibahas mengenai landasan-landasan teori yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir “Prototipe Pemilah Benda Berdasarkan Bentuk Dan Warna Menggunakan Conveyor Berbasis Mikrokontroler”.

2.1.

Belt Conveyor

Belt Conveyor adalah sebuah peralatan yang sangat sederhana dan biasanya digunakan untuk mengangkut benda-benda kecil hingga yang memiliki kapasitas besar. Alat

tersebut terdiri dari sabuk yang akan berkerja sebagai pengangkut benda. Sabuk yang

digunakan pada belt conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis bahan tergantung sifat benda yang diangkut. Contoh gambar 2.1 [3].

Gambar 2.1.Conveyor [3]

Conveyor pintar yang dirancang ada dua buah dimana satu berfungsi sebagai penghantar benda sedangkan conveyor selanjutnya berfungsi sebagai penerima benda sesuai

dengan wadah yang disiapkan untuk menerima input.

2.2.

Mikrokontroler AVR Atmega32

AVR (Alf and Vegard’sRisc Processor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8 -bit yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC(Reduced Instruction Set

Computer). Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega32. Hampir

(28)

general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal,

serial UART, programmable Watchdog Timer, dan power saving mode. AVR juga

mempunyai ADC, PWM internal dan In-System Programmable Flash on-Chip yang

mengijinkan memori program untuk diprogram ulang [4].

2.2.1. Arsitektur AVR ATmega32

Fitur-fitur yang dimiliki mikrokontroler Atmega32 adalah sebagai berikut [4]:

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2. ADC 10 bit sebanyak 8 channel.

3. Tiga buah Timer/Counter yaitu Timer 0, Timer 1, dan Timer 2.

4. Watchdog Timer dengan osilator internal.

5. SRAM sebesar 512 byte. 6. Memori Flash sebesar 8 kb.

7. Sumber Interupsi internal dan eksternal.

8. Port SPI (Serial Pheriperal Interface).

9. EEPROM on board sebanyak 512 byte.

10. Komparator analog.

11. Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)

2.2.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32

Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega32 dengan kemasan 40-pin DIP (dual

in-line package) dapat dilihat pada gambar 2.2. Untuk memaksimalkan perform dan paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk

program dan data). Ketika sebuah instruksi sedang dikerjakan maka instruksi berikutnya

diambil dari memori program. Seperti gambar 2.2 [4].

(29)

Mikrokontroler Atmega32 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut [4] :

a. VCC (power supply)

b. GND (ground)

c. Port A (PA7..PA0) Port A berfungsi sebagai input analog pada ADC (analog digital

converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah

d. Port B (PB7..PB0) Port B adalah suatu Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor internal

pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)

e. Port C (PC7..PC0) Port C adalah suatu Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor internal

pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)

f. Port D (PD7..PD0) Port D adalah suatu Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor

internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)

g. RESET (Reset input)

h. XTAL1 (Input Oscillator)

i. XTAL2 (Output Oscillator )

j. AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk Port A dan ADC

k. AREF adalah pin referensi analog untuk ADC

Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D konverter pada port I/O 8-bit dua arah arah. Port B, port C, port D adalah suatu port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal

pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pada rangkaian reset, waktu pengosongan kapasitor dapat dihitung dengan persamaan 2.1.

T = R x C (2.1)

2.2.3.Organisasi Memori AVR Atmega32

Mikrokontroler ATmega32 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program,

memori data dan EEPROM. Ketiganya memiliki ruangan sendiri dan terpisah [4].

2.2.3.1.Memori Program

Kode program disimpan dalam flash memory, yaitu memori jenis non-volatile yang

tidak akan hilang datanya meskipun catu daya dimatikan. Dalam ATmega32 terdapat 8Kbty

(30)

2.2.3.2.Memori Data

Memori data adalah memori RAM (Random Access Memory) yang digunakan

untuk keperluan program. Memori data terdiri dari 32 General Purpose Register (GPR) yang

merupakan register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh Arithmetic Logic Unit (ALU) dan I/O register dan additional I/O register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler antara lain pin, timer/counter, USART. ATmega32 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 Byte yang berbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM [5].

2.2.4.Interupsi

Interupsi adalah suatu kondisi dimana mikrokontroler akan berhenti sementara dari

program utama untuk melayani instruksi-instruksi pada interupsi kemudian kembali

mengerjakan instruksi program utama setelah instruksi-instruksi pada interupsi selesai

dikerjakan. Seperti yang terlihat pada tabel 2.1 [6]

Tabel 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi [6]

Jenis Interrupt PIN pada ATmega32

INT0 PORTD.2

INT1 PORTD.3

INT2 PORTD.2

ATmega32 menyediakan tiga interupsi eksternal yaitu, INT0, INT1, dan INT2.

Masing-masing interupsi tersebut terhubung dengan pin ATmega32 seperti pada Tabel 2.1.

Interupsi eksternal bisa dilakukan dengan memberikan logika 0 atau perubahan logika

(rissing edge dan falling edge) pada pin interupsi yang bersangkutan.

2.2.5.Timer/counter

ATmega 32 memiliki tiga modul timer yang terdiri dari dua buah timer/counter 8-bit dan satu buah timer/counter 16-bit. Ketiga modul ini dapat diatur dalam mode yang berbeda-beda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu

semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai pencacahan waktu seperti pada jam digital maupun untuk menghasilkan sinyal PWM (Pulse Width Modulation) yakni sinyal

(31)

2.2.5.1.Timer/counter0

Timer/counter0 merupakan modul timer/counter 8 bit dengan fitur sebagai berikut : a. Timer/counter 1 kanal

b. Auto reload yaitu timer akan dinolkan kembali saat match compare

c. Dapat menghasilkan pulsa PWM (pulse width modulation) dengan glitch free

d. Frequency generator

e. External event counter

f. Prescalar 10 bit untuk timer

g. Membangkitkan interupsi saat timer overflow dan atau match compare

Perhitungan overflow interrupt sebagai pembangkit PWM ditunjukan pada persamaan 2.2,

2.3, dan 2.4 berikut [7].

T = (2.2)

Overflow interrupt = N x 256 x T (2.3)

OCR =

� (2.4)

Keterangan :

f = frekuensi yang digunakan untuk eksekusi program T = periode

N = prescaller yang digunakan

OCR = nilai cacahan pulsa

Pulse = lebar pulsa

2.2.5.2.Mode Operasi

1. Mode normal, timer digunakan untuk menghitung saja, membuat delay, dan

menghitung selang waktu [8].

2. Mode phase correct PWM (PCP), digunakan untuk menghasilkan sinyal PWM

dimana nilai resistor counter (TCNT0) yang mencacah naik dan turun secara terus

menerus akan selalu dibandingkan dengan register pembanding OCR0 [9]. Hasil

perbandingan register TCNT0 dan OCR0 digunakan membangkitkan sinyal PWM

(32)

Gambar 2.3. Mode Phase Correct PWM [4]

3. CTC (Clear timer on compare match), register counter (TCNT0) akan mencacah

naik kemudian di-reset atau kembali menjadi 0x00 pada saat nilai TCNT0 sama

dengan OCR0. Sebelumnya OCR diset dulu, karena timer 0 dan 2 maksimumnya

255, maka range OCR 0-255 [7].

4. Fast PWM, mode ini hampir sama dengan mode phase correct PWM, hanya

perbedaannya adalah register counter TCNT0 mencacah naik saja dan tidak

pernah mencacah turun seperti terlihat pada gambar 2.4. [7].

Gambar 2.4. Mode Fast PWM [4]

2.2.6.Komunikasi Serial USART

Komunikasi data adalah perpindahan data antara dua atau lebih piranti, baik yang

(33)

dilaksanakan secara paralel atau seri. Komunikasu seri dapat dibedakan menjadi 2 macam,

yaitu komunikasi data seri sinkron dan komunikasi data asinkron. Dikatakan sinkron jika

sisi pengirim dan sisi penerima ditabuh (clocked) oleh penabuh (clock) yang sama, satu

sumber penabuh, data dikirim beserta penabuh. Dikatakan asinkron jika sisi pengirim dan

sisi penerima ditabuh oleh penabuh yang terpisah dengan frekuensi yang hampir sama, data

dikirim disertai informasi sinkronisasi [4].

Pada proses inisialisasi ini setiap perangkat yang terhubung harus memiliki bandrate

yang sama. Beberapa fasilitas yang disediakan USART AVR adalah sebagai berikut:

a) Operasi full duplex (mempunyai register receive dan transmit yang terpisah)

b) Mendukung kecepatan multiprosesor

c) Mode kecepatan berorde Mbps

d) Operasi asinkron dan sinkron

e) Operasi master atau slave clock sinkron

f) Dapat menghasilkan band-rate (laju data) dengan resolusi tinggi

g) Modus komunikasi kecepatan ganda pada asinkron

2.2.6.1.Inisialisasi Serial USART

Pada mikrokontroler AVR untuk mengaktifkan dan mengeset komunikasi USART

dilakukan dengan cara mengaktifkan register-register yang digunakan untuk komunikasi

USART. Register-register yang digunakan untuk komunikasi USART antara lain:

1. USART I/O Data Register (UDR)

UDR merupakan register 8 bit yang terdiri dari 2 buah dengan alamat yang sama,

yang digunakan sebagai tempat untuk menyimpan data yang akan dikirimkan (TXB) atau

tempat data diterima (RXB) sebelum data tersebut dibaca. Seperti gambar 2.5. registre UDR

[4].

(34)

2.

USART Control and Status Register A (UCSRA)

Gambar 2.6. Register UCSRA [4]

Penjelasan bit penyusun UCSRA [4] :

a) RXC (USART Receive Complete)

Bit ini akan set ketika data yang masuk ke dalam UDR belum dibaca dan akan

berlogika nol ketika sudah dibaca. Flag ini dapat digunakan untuk membangkitkan

interupsi RX jika diaktifkan dan akan berlogi nol secara otomatis bersamaan dengan

eksekusi vektor interupsi yang bersangkutan.

b) TXC (USART Transmit Complete)

Flag ini akan set ketika data yang dikirim telah keluar. Flag ini akan membangkitkan

interupsi TX jika diaktifkan dan akan clear secara otomatis bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi yang bersangkutan.

c) UDRE (USART Data Register Empty)

Flag ini sebagai indikator ini UDR. Jika bernilai satu maka UDR dalam keadaan

kosong dan siap menerima data berikutnya, jika flag bernilai nol berarti sebaliknya.

d) FE (Frame Error)

Bit ini sebagai indikator ketika data yang diterima error, misalnya ketika stop bit pertama data dibaca berlogika nol maka bit FE bernilai satu. Bit akan bernilai 0 ketika

stop bit data yang diterima berlogika nol. e) DOR (Data OverRun)

Bit ini berfungsi untuk mendeteksi jika ada yang tumpang tindih. Flag akan bernilai

satu ketika terjadi tumpang tindih data.

f) PE (Parity Error)

Bit yang menentukan apakah terjadi kesalahan paritas. Bit ini berfungsi jika ada

kesalahan paritas. Bit akan berlogika satu ketika terjadi bit parity error apabila bit paritas digunakan.

(35)

Bit yang berfungsi untuk menggandakan laju data menjadi dua kalinya. Hanya

berlaku untuk modus asinkron, untuk mode sinkron bit ini diset nol.

h) MPCM (Multi Processor Communication Mode)

Bit untuk mengaktifkan modus multi prosesor, dimana data yang diterima oleh USART tidak mengandung informasi alamat akan diabaikan.

1. USART CONTROL AND STATUS REGISTER B (UCSRB)

Gambar 2.7. Register UCSRB [4]

Penjelasan bit penyusun UCSRA dari gambar 2.7. [4] :

a) RXCIE (RX Complete Interrupt Enable)

Bit pengatur aktivitas interupsi penerima data serial, akan berlogika satu jika

diaktifkan dan berlogika nol jika tidak diaktifkan.

b) TXCIE (TX Complete Interrupt Enable)

Bit pengatur aktivitas pengiriman data serial, akan berlogika satu jika diaktifkan fan

berlogika nol jika tidak diaktifkan.

c) UDRIE (USART Data Register Empty Interrupt Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan interupsi data register kosong, berlogika satu

jika diaktifkan dan sebaliknya.

d) RXEN (Receiver Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin RX saluran USART. Ketika pin diaktifkan

maka pin tersebut tidak dapat digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah

digunakan sebagai saluran penerima USART.

e) TXEN (Transmitter Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin TX saluran USART. Ketika pin diaktifkan

maka pin tersebut tidak dapat digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah

digunakan sebagai saluran pengirim USART.

f) UCSZ2 (Character Size)

(36)

Tabel 2.2. Penentuan Ukuran [4]

g) RXB8 (Receive Data Bit 8)

Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan format data 9-10 bit, dan bit

ini harus dibaca dahulu sebelum membaca UDR

h) TXB8 (Transmit Data Bit 8)

Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan format data 9-10 bit, dan bit

ini harus ditulis dahulu sebelum membaca UDR

2. USART CONTROL AND STATUS REGISTER C (UCSRC)

Gambar 2.8. Register UCSRC [4]

Penjelasan bit penyusun UCSRA dari gambar 2.8. [4] :

a) URSEL (Register Select)

Bit ini berfungsi untuk memilih register UCSRC dengan UBBRH, dimana untuk menulis atau membaca register UCSRC maka bit harus berlogika satu.

b) UMSEL (USART Mode Select)

Bit pemilih mode komunikasi serial antara sinkron dan asinkron.

c) UMP [1...0] (Parity Mode)

UCSZ[2..0] Ukuran Karakter dalam bit

0 5

1 6

10 7

11 8

100-110 Tidak dipergunakan

(37)

Bit ini berfungsi untuk memilih mode paritas bit yang akan digunakan. Transmitter

USART akan membuat paritas yang akan digunakan secara otomatis

d) USBS (Stop Bit Select)

Bit ini berfungsi untuk memilih jumlah stop bit yang akan digunakan.

e) UCSZ1 dan UCSZ0

Merupakan bit pengatur jumlah serial bit yang berfungsi untuk memilih lebar data

yang digunakan dikombinasikan bit UCSZ2 dalam register UCSRB.

f) UCPOL (Clock Parity)

Bit yang berguna hanya untuk modus sinkron. Bit ini berhubungan dengan perubahan

data keluaran dan sampel masukkan, dan clock sinkron (XCK).

2.3.

Regulator Tegangan IC 78xx dan Transistor Penguat Arus

Rangkaian penyearah pada dasarnya sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil namun ada masalah pada stabilitas tegangan yang dihasilkan. Regulator tegangan tipe

78xx adalah salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin,

GND dan Vout. Regulator tegangan 78xx dirancang sebagai regulator tegangan tetap,

meskipun demikian keluaran dari regulator ini dapat diatur tegangan dan arusnya melalui

tambahan komponen eksternal. Ini adalah konfigurasi pin IC regulator ditunjukan pada

Gambar 2.9. [10].

Gambar 2.9. Konfigurasi Pin IC Regulator [10]

Tabel 2.3. menunjukan spesifikasi IC regulator seri 78xx dengan keluaran dan masukan

(38)

Tabel 2.3. Karakteristik Regulator Tegangan Ic 78xx [11]

Type VOUT (Volt)

VIN (Volt)

Min Maks

7805 5 7,3 20

7806 6 8,3 21

7808 8 10,5 23

7810 10 12,5 25

7812 12 14,6 27

7815 15 17,7 30

7818 18 21 33

7824 24 27,1 38

Gambar 2.10. Rangkaian Umum Regulator 78xx [11]

Nilai komponen c1 dan c2 difungsikan sebagai filter kapasitor yang bertujuan untuk

menghilangkan tegangan ripple agar tegangan keluaran menjadi lebih stabil. Untuk mendapatkan nilai kapasitor yang sesuai dapat mengacu pada persamaan 2.1 dan 2.2.

Vr(rms) = �

√ = . �

� = . �

��.� (2.5)

r =

� x 100% (2.6)

Komponen eksternal yang digunakan yaitu transistor 2N3055 karena kemampuan arus

maksimal adalah 15 A [10]. Untuk gambar rangkaian lengkap dengan Ic regulator dapat

(39)

Gambar 2.11. Rangkaian Catu Daya Dengan Penguat [10]

Darri gambar 2.11. maka diperolehi persamaan-persamaan sebagai berikut [10] :

VB = Vreg + VD (2.7)

Tegangan keluaran rangkain menjadi,

Vo = Vreg - VBE (2.8)

Jika VD≈VBE, maka

Vo = Vreg (2.9)

Tegangan diantara kolektor dan emittor transistor 2N3055 adalah [10],

VCE = VIN - VRI (2.10)

Disipasi daya transistor NPN 2N3055 adalah [10],

PD =VCE x IC (2.11)

Untuk nilai penguatan arus diperoleh dengan persamaan dibawah ini [11]:

Ic = β IB (2.12)

Ie = (β+1) IB (2.13)

2.4. Photodioda

Photodioda adalah dioda yang berkerja berdasarkan intensitas cahaya, jika photodioda terkena cahaya maka photodioda berkerja seperti dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang

besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir.

Photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Photodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan

(40)

Karena photodioda terbuat dari semikonduktor p-n junction maka cahaya yang diserap

oleh photodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan

pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah

positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan hingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron

ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang diserap oleh photodioda.

Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared. Gambar 2.12. adalah contoh bentuk

dan simbol photodioda [12].

Gambar 2.12. Bentuk Photodioda dan Simbol. [12]

Gambar 2.13. Respon Relatif Spektral Untuk Si,Ge, Dan Selenium Dibandingkan Dengan

(41)

Gambar 2.14. Hubungan I� Dengan Fc Pada Photodioda [12].

Grafik pada gambar 2.14. menunjukan bahwa arus maksimal pada sensor

photodioda adalah sebesar 800 µA, sehingga untuk penentuan nilai hambatan agar arus sensor photodioda tidak terlalu besar yaitu [12] :

R = �

� (2.14)

Sehingga nilai hambatan untuk sensor photodioda dengan asumsi bahwa Vcc = 5 Volt seperti

pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Hubungan Arus Dengan Hambatan

ARUS (µA) HAMBATAN (KΩ)

200 25

400 12,5

600 8,33

800 6,25

(42)

Gambar 2.15. Rangkaian Sensor Photodioda

Gambar 2.16 Aplikasi Sensor Photodioda [12]

2.5.

Led InfraRed

Led infrared merupakan sumber cahaya dengan panjang gelombang 750nm-1000nm dan arus maksimal sebesar 100 mA [12]. Aplikasi led infrared biasa dijumpai pada

modul sensor yang berhubungan dengan cahaya seperti photodioda dan photo transistor. Menurut gambar 2.16, led infrared merupakan sumber cahaya yang paling baik untuk sumber sensor cahaya. Penentuhan nilai hambatan untuk led infrared dengan rumus :

R = �

(43)

2.6.

Limit Switch Sebagai Saklar

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi untuk menggantikan tombol. Prinsip kerjanya sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan

menghubungkan pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah

ditentukan dan akan memutus saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori

sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi

perubahan mekanik pada sensor tersebut. Contoh Gambar konstruksi, simbol dan bentuk

limit switch 2.17 [14].

Gambar 2.17. Konstruksi, Simbol dan Bentuk Limit Switch [14]

Transistor dapat digunakan sebagai saklar elektronika dengan membuat transistor

tersebut berada dalam kondisi cut-off (saklar terbuka, arus tidak mengalir) atau saturasi (saklar tertutup, sehingga arus mengalir).

2.7.

Webcam Logitech Seri C170h

Webcam adalah kamera digital yang dikoneksikan ke komputer dan digunakan untuk telekomferensi video atau tujuan lain. Pengoperasian webcam cukup mudah karena webcam memiliki fitur fungsionalitas USB untuk koneksi menggunakan komputer. Sehingga banyak dipergunakan untuk mengolah image processing yang kemudian akan diolah dengan perangkat lunak untuk pemrosesan berbasis pixel, RGB dan lain-lain. Salah satu contoh webcam ditunjukan pada gambar 2.18 [15].

(44)

Sebuah webcam yang sederhana terdiri dari sebuah lensa, dipasang di sebuah papan

sirkuit untuk menangkap sinyal citra. Webcam memiliki casing (pelindung/cover) depan dan

casing samping untuk menutupi lensa standar dan memiliki sebuah lubang lensa di casing depan yang digunakan sebagai lokasi masuknya sinyal citra. Sebuah webcam biasanya dilengkapi dengan software yang digunakan untuk mengambil citra hasil tangkapan kamera

digital secara terus menerus maupun dalam interval waktu tertentu.

2.8.

Motor DC

Motor adalah mesin listrik yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik berupa putar motor. Motor DC adalah salah satu jenis motor yang menggunakan

tegangan searah (DC) sebagai sumber tegangan. Dua bagian utama pada motor DC yaitu

rotor sebagai bagian yang berputar dan stator sebagai bagaian yang diam. Bagian rotor

berupa koil yang akan dialiri arus listrik. Bagian stator menghasilkan medan magnet dari

pengaruh elektromagnetik koil ataupun magnet permanen seperti yang di tunjukan pada

gambar 2.19 [16].

Gambar 2.19. Susunan Komponen pada Motor DC [16]

Arah putaran pada motor DC dapat diatur dengan mengubah polaritas tegangan

pada terminal, sehingga gerak putaran motor berupa clockwise atau counterclocwise. Kecepatan putaran motor DC berbanding lurus dengan besar beda potensial yang diberikan

pada terminal. Pemberian beda potensial yang semakin meningkat akan berdampak pada

(45)

2.9.

Modul Relay 5v

Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan

komponen electromechanical (elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak saklar/switch). Relay

menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan

arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih

tinggi. Sebagai contoh, relay yang menggunakan elektromagnet 5v dan 50 mA mampu

menggerakan armature relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan lisrik

220v dan 2a.

Gambar 2.20. Modul Relay 2 Channel 5v [30]

Gambar 2.21. Modul Relay 1 Channel 5v [30] Gambar 2.22. Simbol Relay [29]

Relay 2 channel dan relay 1 channel ini memerlukan arus sekitar 15 – 20mA untuk

mengontrol masing-masing channel. Disertai dengan relay high-current sehingga dapat

menghubungkan perangkat dengan AC250v 10A. Dan relay ini mampu hidup hanya dengan

(46)

2.9.1

Prinsip Kerja Relay

Pada dasarnya, relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :

1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar)

4. Spring

Gambar 2.23. Struktur Sederhana Relay

Kontak poin (contact point) relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

 Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada

diposisi CLOSE (tertutup).

 Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada

diposisi OPEN (terbuka).

Berdasarkan gambar diatas, sebuah besi (iron core) yang dililit oleh sebuah

kumparan coil yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila kumparan coil

diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik

armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga

menjadi saklar yang dapat menghantar arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana

armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada

saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi ke posisi awal (NC). Coil yang

digunakan oleh relay untuk menarik contact poin ke posisi close pada umumnya hanya

(47)

2.9.2

Fungsi dan Aplikasi Relay

Beberapa fungsi relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan

elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan fungsi logika (Logic Function)

2. Relay digunakan untuk memberikan fungsi penundaan waktu (Time Delay

Function)

3. Relay digunakan untuk mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan

dari signal tegangan rendah.

4. Relay yang berfungsi untuk melindungi motor ataupun komponen lainnya dari

kelebihan tegangan ataupun hubung singkat (short).

2.10.

Benda Tiga Dimensi

Benda 3 dimensi merupakan benda yang memiliki ruang atau volume sehingga

benda akan tampak lebih nyata. Benda 3 dimensi memiliki ukuran panjang, lebar, dan tinggi.

Contoh benda 3 dimensi dapat dilihat pada gambar 2.20 [17].

Gambar 2.24. Contoh Benda Tiga Dimensi [17]

2.11. Citra

2.11.1.Definisi Citra

Citra adalah gambar dua dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimensi

yang kontinus menjadi gambar diskrit melalui proses sampling. Gambar analog dibagi

menjadi N baris dan M kolom sehingga menjadi gambar diskrit. Persilangan antara baris dan

kolom tertentu disebut dengan piksel [18]. Secara harafiah, citra (image) adalah gambar pada

(48)

merupakan fungsi menerus (continue) dari intensitas cahaya pada bidang dwimatra. Sumber

cahaya menerangi objek, objek memantulkan kembali sebagian dari berkas cahaya tersebut.

Pantulan cahaya ini kemudian ditangkap oleh optik, misalnya mata pada manusia, kamera

pemindai dan sebagainya, sehingga bayangan objek yang disebut citra tersebut terekam [19].

2.11.2.Pengolahan Citra Digital

Pengolahan citra digital adalah kegiatan memperbaiki kualitas citra agar mudah

diinterpretasi oleh manusia atau mesin (komputer). Inputnya adalah citra dan keluarannya

juga citra tapi dengan kualitas yang lebih baik daripada citra masukan. Misalnya citra

warnanya kurang tajam, kabur, mengandungi noise dan lain-lain sehingga perlu ada pemrosesan untuk memperbaiki citra karena informasi yang disampaikan menjadi kurang.

Teknik pengolahan citra mentransformasikan citra menjadi citra lain. Sehingga

masukkannya adalah suatu citra dan keluarannya juga citra, namun citra keluaran

mempunyai kualitas yang lebih baik daripada citra masukkan [19].

2.12. Pemrosesan Citra

2.12.1.RGB

Suatu citra biasanya akan langsung mengacu ke citra RGB. Sebelumnya bagaimana

citra disimpan dan dimanipulasi dalam komputer diturunkan dari teknologi televisi, yang

pertama kali mengaplikasikannya untuk tampilan grafis komputer. Jika dilihat dari kaca

pembesar, tampilan monitor komputer akan terdiri dari sejumlah triplet titik warna merah

(RED), hijau (GREEN) dan biru (BLUE). Tergantung pada pabrik monitornya untuk

menentukan apakah titik tersebut merupakan titik bulat atau kotak kecil, tetapi akan selalu

terdiri dari 3 triplet red, green dan blue [20].

Citra dalam komputer tidak lebih dari sekumpulan piksel dimana setiap triplet

terdiri atas variasi tingkat keterangan (brightness) dari elemen red, green dan blue. Representasinya dalam citra, triplet akan terdiri dari 3 angka yang mengatur intensitas dari

Red (R), Green (G) dan Blue (B) dari suatu triplet. Setiap triplet akan merepresentasikan 1 piksel (picture element). Suatu triplet dengan nilai 67,228 dan 180 berarti akan mengeset nilai R ke nilai 67, G ke nilai 228 dan B ke nilai 180. Angka-angka RGB ini yang seringkali

(49)

direpresentasikan dengan 24 bit, 8 bit untuk R, 8 bit untuk G dan 8 bit untuk B. Pengaturan

citra RGB dapat dilihat pada gambar 2.21 [13].

Gambar 2.25. Pengaturan Citra RGB [13]

2.12.2.Cropping

Cropping citra bertujuan untuk memotong bagian tertentu dari suatu citra yang tidak

diperlukan dalam proses pengolahan citra. Penentuhan titik-titik yang akan diambil dalam

proses cropping menggunakan matrik_titiksudut_crop yang merepresentasikan nilai [x,y,∆x, ∆y]. x : posisi kolom dari pojok kiri atas area yang mau di crop, y : posisi baris dari pojok kiri atas area yang mau di crop, ∆x : lebar area yang mau di crop, ∆y : tinggi area yang mau

di crop. Contoh cropping dapat dilihat pada gambar 2.22 [21].

(a) (b)

(50)

2.13.Metode Pengenalan Warna dan Bentuk

Metode yang digunakan adalah penjumlahan nilai matriks red, green dan blue. Dari hasil jumlah tersebut akan dicari nilai terbesar pada masing-masing nilai matriks. Dimana

jumlah dari nilai terbesar menunjukan warna pada benda tersebut. Pada tabel 2.5. adalah

hasil nilai sementara yang diperolehi setelah dijumlahkan [22].

Tabel 2.5. Nilai Matriks sementara setelah dijumlahkan

Gambar benda

berwarna

Gambar setelah di

crop

Nilai RGB benda Pengenalana warna

benda

Merah = 17,92

Hijau =10,442

Benda kotak

berwarna merah

Merah = 17,13

Hijau = 7,23

Benda bola

berwarna merah

Dapat dilihat pada tabel 2.5 menunjukan nilai RGB gambar benda yang lebih besar

adalah nilai warna merah maka dari itu disimpulkan bahwa gambar tersebut adalah benda

berwarna merah. Sedangkan untuk mengenali bentuk maka, dilakukan perbandingan nilai

besaran antara nilai RGB kotak dengan nilai RGB bola yang sudah ditetapkan. Dimana yang

memiliki nilai yang paling besar adalah bentuk kotak sedangkan nilai terkecil adalah bentuk

bola. Benda kotak berwarna merah memiliki nilai matriks 17,92 sedangkan benda bola

(51)

30

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

Dalam bab III ini akan dibahas mengenai perancangan perangkat keras dan

perancangan perangkat lunak. Pembahasan meliputi :

a) Proses kerja dan mekanisme conveyor pintar

b) Perancangan mekanik conveyor pintar

c) Perancangan perangkat keras (handware)

d) Perancangan perangkat lunak (software)

3.1. Proses Kerja dan Mekanisme Conveyor Pintar

Pada pembuatan tugas akhir ini, dirancang sebuah prototipe menggunakan sebuah

conveyor pintar yang dapat mengenali dua jenis warna dan dua jenis bentuk, dimana conveyor pintar mampu memindahkan dan menempatkan benda secara otomatis berdasarkan bentuk dan warna ke suatu wadah khusus yang telah disediakan. Komponen yang digunakan

dalam pembuatan tugas akhir ini meliputi rangkaian minimum system Atmega32, conveyor,

rangkaian sensor photodioda, rangkaian limit switch, relay 5v, webcam logitech seri C170h,

software AVR, software MATLAB, laptop dan motor dc 24V.

Cara kerja conveyor pintar yaitu mula-mula benda diletakan pada conveyor pertama

yang akan membawa benda tersebut mendekati webcam. Webcam akan mendeteksi benda tersebut, kemudian akan diproses oleh laptop melalui software matlab untuk mengenali bentuk dan warna benda. Setelah benda dikenali, maka disiapkan laptop melalui aplikasi

MATLAB akan mengirimkan kode benda yang dikomunikasikan secara serial kepada minimum system ATmega32 menggunakan modul USB to TTL untuk mengerakan conveyor kedua, dimana conveyor kedua ini berfungsi menyiapkan wadah yang sesuai dengan benda

(52)

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem

3.2. Perancangan Mekanik

Pada perancangan mekanik dari conveyor pintar tersebut, antara lain mendesain ukuran converyor pintar, penggunaan bahan dasar untuk mekanik conveyor yaitu besi bolongan setebal 3mm dan pipa plastik 3inch, untuk ukuran lebar belt 20cm untuk converyor

pertama sedangkan untuk converyor kedua 25cm, panjang converyor pertama 100cm dan converyor kedua panjangnya 300cm, kemudian untuk wadah tempat benda dijatuhkan berukuran 20cm x 20cm x 15cm yang terbuat dari bahan papan kayu tipis Desain conveyor

menggunakan software AutoCad 2010 untuk gambar conveyor. Conveyor ini di bagi menjadi dua bagian dimana satunya berfungsi sebagai penghantar benda dan conveyor selanjut berfungsi sebagai pemilah benda. Gambar 3.2, 3.3, 3.4, dan 3.5 adalah bentuk

seluruh sistem dan ukurannya.

(53)

x

Gambar 3.3. Conveyor Dilihat Dari Samping

Gambar 3.4. Conveyor Dilihat Dari depan

(54)

Pada perancangan conveyor pintar ini memiliki rincian desain dengan ukuran yang berbeda-beda untuk dua buah conveyor dimana untuk conveyor pertama memiliki panjang 100cm, lebarnya 15cm dan memiliki tinggi 35cm. Kemudian untuk ketinggian tempat

webcam adalah 25cm. Selanjutnya untuk conveyor kedua memiliki panjang 300cm, lebar 25cm dan memiliki tinggi 30cm. Untuk ukuran wadah tempat input adalah 20cm x 20cm x

15cm. Kemudian untuk jarak wadah antara kiri dan kanan dinding conveyor adalah 2,5cm

masing-masingnya dengan tujuan wadah tersebut tidak mengenai dinding kiri atau kanan

saat conveyor beroperasi. Selanjutnya untuk jarak antara wadah adalah 9cm dan jarak antara

sensor adalah 29cm.

Perhitungan jarak wadah : conveyor kedua memilik panjang 300cm dimana untuk jarak antara wadah 9cm x 6 = 54cm, untuk ukuran wadah 20cm x 5 = 100cm, untuk jarak

antara sensor photodioda adalah 29cm x 5 = 145cm sehingga memiliki total jarak yang

diperolehi adalah 54cm + 100cm + 145cm = 299cm. Jarak ini digunakan karena telah sesuai

dengan perhitungan agar saat conveyor kedua aktif, wadah diatas conveyor tersebut tidak terjatuh atau bertabrakan antara satu sama lain.

Jarak antara conveyor pertama dan conveyor kedua adalah 10cm agar saat input dipindahkan dari conveyor pertama ke conveyor kedua langsung masuk kedalam wadah yang telah disediakan.

3.3. Perancangan Perangkat Keras (hardware)

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

(55)

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

(56)

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].

(57)

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

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...