BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III

PERANCANGAN ALAT

Secara keseluruhan sistem kontrol yang di buat terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian hardware dan software,bagian hardware merupakan perangkat keras yang berfungsi sebagai pendeteksi gelombang frekwensi yang dihasilkan dari RFID card untuk menggerakan ouput motor DC.Sedangkan software adalah perangkat lunak yang berupa aplikasi untuk mengolah data dari frekwensi yang di terima oleh hardware.

Pada bagian hardware perancangan alat di bagi beberapa bagian yaitu :  Perancangan Blok Diagram

 Perancangan desain microcontroller  Perancangan mekanis microcontroller  Installasi wirring kabel microcontroller

3.1Blok Diagram Rangkaian

Dalam pembuatan robot tentunya tidak terlepas dari sistem elektrikal. Oleh karena itu untuk mendapatkan sistem elektrikal sesuai kebutuhan maka diperlukan rancangan. Adapun perancangan disini adalah pemasangan arduino UNO R3, pemasngan NFC reader 13.56 Mhz, pemasangan DC motor Shield, pemasangan motor DC 5 volt, pemasangan LED, pemasangan Buzzer, dan komponen-komponen pendukung lainnya.

Untuk merealisasikan Gerbang otomatis menggunakan RFID berbasis Arduino, maka secara sistem keseluruhan menggunakan Tag RFID dengan frekwensi 13.56 Mhz. Berikut adalah blok diagram sistem elektrikal pada Gerbang Otomatis.

Diagram 3. 1 Blok diagram rangkaian

3.2Perancangan Desain Microcontroller

Perancangan desain microcontroller dilakukan dengan melakukan pemodelan terlebih dahulu menggunakan sebuah software design yaitu Fritzingdan pemodelan bagan alir dari alat tersebut dengan melakukan pemodelan menggunakan diagram flow chart.

Bagan alir (flowchart) adalah bagan (chart) yang menunjukkan alir (flow) di dalam program atau prosedur sistem secara logika. Berikut adalah bagan alir dari sistem kerja perancangan alat seperti pada diagram 3.2.

Setelah sistem kerja alat telah dibuat selanjutnya melakukan desain pada rangkaian. Fritzing merupakan software design micro controller yang berfungsi mendesain rangkaian micro controller secara tepat dan akurat.

Seperti pada gambar.16 merupakan pemodelan microcontroller untuk ‘Penggunaan RFID pada gerbang otomatis berbasis arduino’. Perancangan desain tersebut terdiri dari beberapa part yaitu:

 Arduino UNO Sebagai part utama yang memperoses dan mengolah data analog maupun digital

 NFC Shield berfungsi sebagai penangkap sinyal frekwensi dengan frekwensi kerja 13.56 Mhz

 DC drive motor Shield berfungsi untuk menggerakan dan mengkontrol kecepatan motor DC

 Motor DC 5 VDC sebagai output beban dan penggerak utama

 LED & Resistor berfungsi sebagai sinyal ketika program sedang bekerja  Buzzer sebagai sinyal bila terjadi kesalahan/error pada program

 RFID card 13.56 Mhz digunakan sebagai pemicu pada gelombang frekwensi

Gambar 3.2. 1 Skema blok diagram

3.3 Perancangan Mekanikal Microcontroller

Bila perancangan desain telah selesai dilanjutkan dengan pembuatan base microcontroller bahan yang diperlukan dalam pembuatan base ini adalah :

 polymethyl methacrylate /Acrylic,dan  Lego Bricks

3.3.1 Polymethyl methacrylate/Acrylic

Polymethyl methacrylate/Acrylic yang merupakan polimer sintetis dari metil metakrilat yang bersifat mencair bila dipanasi dan permukaannya tembus pandang, dikembangkan pada tahun 1928 di banyak lab dan dijual ke pasaran di tahun 1933 oleh Rohm and Haas Company [5]

Sifat utama material acrylic adalah warnanya yang bening tembus pandang. Tidak hanya sekedar tembus pandang, Acrylic juga sedikit sekali menyerap sinar yang melalui bahan tersebut, Disinilah letak perbedaan optis yang utama antara kaca dan akrilik (acrylic).

Walaupun tembus pandang, kaca menyerap cahaya yang masuk sehingga semakin tebal kaca tersebut maka semakin sedikit cahaya yang dapat melaluinya, maka sifat transparannya makin berkurang. Pada akrilik (acrylic), penyerapan sinar yang terjadi demikian kecil sehingga walaupun ketebalannya bertambah, sifat transparannya tidak banyak berubah. Selain itu kaca lebih bersifat kaku jika dibandingkan dengan acrylic. Acrylic bersifat lebih lentur, sehingga secara teknis lebih dapat bertahan pada hentakan tekanan dinamik air. Selain itu, hal yang merugikan adalah kaca akan berwarna kehijauan (dilihat dari ketebalan) sedangkan pada acrylic tidak.

Bahan dasar acrylic dipilih karena merupakan material yang kokoh dan ringan tampak seperti pada gambar 3.3.1

Gambar 3.3. 1 Polymethyl Methacrylate

Pada pembuatan base microcontroller,Acrylic di potong beberapa ukuran dimana ukuran untuk acrylic adalah :

a) 380 mm x 85 mm untuk main base

b) 2 x 380 mm x 15 mm untuk rel guide base c) 2 x 40 mm x 15 mm untuk stopper base d) 90 mm x 60 mm untuk support base arduino e) 90 mm x 80 mm untuk base arduino

f) 50 mm x 30 mm untuk base motor dc

g) 30 mm x 10 mm untuk stopper guide motor dc

Untuk Penyatuan semua bagian potongan tersebut dimulai dengan item a’ sebagai base dasar,item b’ dipasang pada kedua sisi base, dilanjutkan dengan item c’diletakan antara 2 item b’,Item d’ di pasang pada sisi lain item a’ dilanjutkan dengan item e’. Maka akan terbentuk 70 % dari base tersebut,item f’ dipasang satu

garis lurus dengan item d’ dilanjutkan dengan memasang item g’ di kedua sisinya. Setelahnya semua part direkatkan dengan lem plastik sesuai pada desain gambar 3.3.2

`

Gambar 3.3. 2 Desain Mekanik Microcontroller

Maka hasil dari penggabungan beberapa bagian main base tersebut sesuai pada gambar desain tampak seperti pada gambar 3.3.3

3.4 Lego Bricks

Lego bricks adalah sebuah mainan plastik yang dapat disatukan, dipasang dan dibongkar dengan berbagai macam cara. Lego Bricks ini digunakan sebagai komponen penggerak yang dianalogikan sebuah gerbang/ pintu.

Gambar 3.4. 1 Lego bricks

Lego bricks dirakit dengan menggunakan 4 buah roda penggerak dan 1 set rack gear, Agar dapat bergerak ke arah kanan dan kiri seperti pada gambar 3.4.2

Berikutnya bentuk dari main base microcontoller dan penggerak yang terbuat dari lego bricks dijadikan satu kesatuan tampak seperti pada gambar 3.4.3 .

Gambar 3.4. 3 Base mekanis microcontroller

3.5 Installasi Part Arduino

Installasi Part arduino dilakukan dengan beberapa step yaitu:  Installasi Arduino UNO

 Installasi NFC arduino Shield  Installasi DC motor shield

 Installasi motor 5VDC dan gear shaft  Installasi LED dan Buzzer

 Wirring kabel

3.5.1 Installasi Arduino UNO

Installasi Arduino UNO di pasang pada base acrylic dengan dimensi 90 mm x 80 mm dengan direkatkan menggunakan baut 3 M3 x 5mm + mur dengan menggunakan obeng (-), dengan posisi peletakan arduino UNO pada posisi atas base akan memudahkan dalam setting dan mengunduh data program seperti tampak pada gambar 3.5.1

Gambar 3.5. 1 Installasi Arduino UNO

3.5.2 Installasi NFC arduino Shield

Pada part NFC arduino shield ini dipasang pada plug Arduino yaitu di letakan di atas arduino UNO tanpa perlu adanya kabel jumper. Karena telah kompatibel dan didesain untuk arduino UNO dapat dilihat pada gambar.25.

Gambar 3.5. 2 Installasi NFC arduino

3.5.3 Installasi DC Motor Shield

Part DC motor shield menggunakan metode yang sama pada installasinya yaitu sistem plug tanpa kabel jumper, DC motor shield di letakan di atas NFC

arduino shield sehingga ketiga part tersebut menjadi satu kesatuan yang saling sinkronisasi dapat dilihat pada pada gambar 3.5.3

Gambar 3.5. 3 Installasi DC motor shield

3.5.4 Installasi Motor 5VDC dan Gear Shaft

Motor 5 VDC di pasang pada base acrylic dengan dimensi 50mm x 30 mm dengan posisi horizontal dengan ketinggian dari base adalah 40 mm pada titik tengah gear shaft dengan direkatkan menggunakan baut ukuran 2 M3 x 20mm. Dapat dilihat pada gambar 3.5.4

Titik point utama pada pemasangan motor dc dan gear shaft ini adalah harus akuratnya jarak tinggi motor dan gear shaft yang akan bertemu dengan long gear agar tidak terjadi slip ketika gear shaft berputar pada long gear, tampak pada gambar 3.5.4.1 .

Gambar 3.5.4. 1 Installasi gear shaft dan rack gear

3.5.5 Installasi LED dan Buzzer

LED(light emitting diode)dipasang pada base yang sama pada arduino UNO diletakkan pada lubang dengan dimensi 4.0 mm, mengunakan LED dengan warna yang berbeda hijau sebagai sinyal kondisi normal dan merah sebagai sinyal ketidak sesuaian(Fault).

Buzzer dipasang pada base acrylic arduino satu garis lurus terhadap LED agar mempermudah dalam proses wirring kabel, untuk led dapat di lihat seperti pada gambar 3.5.5.1

Gambar 3.5.5. 1 Installasi NFC shield

Sedangkan installasi buzzer tampak seperti gambar 3.5.5.2

Gambar 3.5.5. 2 Installasi Buzzer

3.5.6 Wirring Kabel

Micro controller arduino UNO memiliki kelebihan pada wirringnya yaitu tidak memerlukan banyak kabel karena telah memiliki fitur plug sesama shieldnya sehingga terlihat lebih rapih dan mempunyai nilai estetika yang baik.

Wiring kabel micro controller arduino UNO mengikuti desain awal seperti pada software Fritzing[5] yaitu kabel wirring hanya pada bagian output seperti Motor 5VDC,Light Emitting diode, dan Buzzer.

Gambar 3.5.6. 1 Single Line diagram

Untuk wirring Light emitting Diode kabel merah di tandai dengan (+) dan hitam sebagai (-) di hubungkan pada digital input arduino UNO pin no 3 untuk inpu LED warna hijau,pin no 4 untuk input digital LED warna merah , kabel kuning dan orange sebagai supply motor DC yang dihubungkan dengan DC motor shield slot M4, dan buzzer di hubungkan pada digital input arduino UNO pin no 5 sehingga akan menjadi satu kesatuan seperti gambar 3.5.6.2 .

Bila semua part telah dipasang dan selesai wirring maka akan tampak rangkaian akhir seperti pada gambar . 3.5.6.3 .

Gambar 3.5.6. 3 Wirring kabel control

3.5.7 Software Aplikasi

Software merupakan perangkat lunak pengolah data yang berbentuk aplikasi antar muka. Perancangan Software menggunakan program arduino dengan versi kernel 1.6.6 dimana software tersebut dapat di unduh di website resmi

Arduino.org[6]. Pemograman dilakukan dengan menggunakan bahasa C++ dengan

sistem code berbaris ke bawah.

Beberapa perintah utama pada sistem pemograman C++ adalah Void set Up,Void loop, output, input analog dan digital dan beberapa code dengan kararteristik khusus yang hanya digunakan pada shield tertentu dan tidak bisa di

gunakan secara umum seperti AFMS.begin, string const dan lainnya. Untuk halaman utama pada software program arduino seperti pada gambar 3.5.7.1 .

Gambar 3.5.7. 1 Software Arduino

Pada halaman utama aplikasi arduino terdapat beberapa simbol seperti berikut:

Verify : berfungsi sebagai verifikasi dan compile suatu baris program pada format (.hex), bila hasil verifikasi telah menjadi format .hex maka tidak ada error pada program tersebut.

Upload : berfungsi sebagai pengirim data pada micro controller setelah proses verifikasi selesai.

New : berfungsi untuk membuka jendela/halaman program baru.

Open : berfungsi untuk membuka jendela/halaman contoh program yang telah disediakan oleh pengembang arduino.

Save : berfungsi untuk mensave program yang telah dibuat dengan format (.ino).

Serial Monitor : berfungsi untuk melihat jalannya program yang dikirim dan terima dari perangkat keras(hardware) dengan code perintah ‘serial println’.

Selanjutnya bila software aplikasi telah siap maka dilakukan pengiriman data Program pada arduino R3 dengan media port USB(Universal Serial Bus).