TUGAS AKHIR
Oleh :
RIADI PUTRA 3210701003
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III Program Studi Teknik Elektronika
Politeknik Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA
POLITEKNIK BATAM
BATAM
2010
PENGONTROLAN KETCHUP DISPENSER
BERBASIS MIKROCONTROLLER ATMEGA8535
TUGAS AKHIR
Oleh :
RIADI PUTRA 3210701003
Diajukan dan disahkan sebagai laporan Tugas Akhir di Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Batam
Batam, 05 Juli 2010 Pembimbing,
Iman Fahruzi,ST NIK. 100007
i
Segala puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya akhirnya Penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul “Ketchup Dispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega8535”. Sistem dispenser yang dibuat ini merupakan pengembangan dari sistem yang sudah ada pada umumnya. Perbedaannya adalah pada sistem yang Penulis buat ini menggunakan mikrocontroller ATmega8535 sebagai pengontrol utama. Tentunya dengan mengaplikasikan sistem ini kelebihannya lebih banyak daripada menggunakan sistem yang ada sebelumnya, yaitu mempermudah proses penggunaannya.
Penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu memberikan motivasi, ide, dan saran yang konstruktif dalam proses pembuatan alat dan penyempurnaan penyusunan laporan Tugas Akhir ini, yaitu kepada :
1. Kedua orang tua, yang memberikan didikan, dukungan dan bimbingan. 2. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto selaku Direktur Politeknik Batam.
3. Bapak Iman Fahruzi,ST selaku Ka. Prodi Teknik Elektronika dan selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir yang telah membantu memberikan bimbingan, ide, saran, penjelasan dan lainnya.
4. Bapak Daniel Sutopo Pamungkas,MT selaku Walikelas Teknik Elektronika 2010.
ii dosen - dosen Teknik Elektronika.
6. Seluruh teman-teman senasib seperjuangan yang selalu memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dalam meyelesaikanTugas Akhir ini
Penulis juga menyadari bahwa masih banyaknya kekurangan dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penyampaian kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat di harapkan, tentunya untuk kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata semoga isi dari laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Batam, 05 Juli 2010
Penulis
iii
Ketchup dispenser adalah suatu sistem dimana dengan menggunakan alat yang telah dirancang untuk menyimpan dan mengambil saos. Sistem ini menggunakan IC Mikrokontroller sebagai kontrol utama. Untuk pemograman IC menggunakan pemograman bahasa C (CodeVisionAVR Compiler). Untuk mengaktifkan pompa dibutuhkan switch sebagai pendeteksi media penampung objek. Sebagai pengontrol kendali posisi pompa menggunakan motor DC Gearbox 12V yang sistem driver-nya menggunakan driver motor relai. Driver motor relai digunakan sebagai kendali putaran motor DC. LCD 16x2 juga digunakan pada sistem ini sebagai tampilan utama yang akan menampilkan kondisi – kondisi pengoperasian dan level saos.
Kata kunci : Sistem dispenser ini menggunakan IC mikrokontroller ATmega8535 yang pemogramannya menggunakan pemograman C sebagai pengontrol utama, switch sebagai pendeteksi objek piring, limit switch sebagai pendeteksi level saos, dan motor DC 12V dengan pengontrol driver relai sebagai kendali posisi pompa.
iv
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan dan Manfaat ... 2
1.3 Rumusan Masalah ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Metode Penulisan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II IKHTISAR SISTEM ... 5
2.1 Deskripsi Umum ... 5
2.2 Karakteristik ... 6
2.3 Lingkungan Operasi dan Pengembangan ... 7
BAB III LANDASAN TEORI ... 8
3.1 Power supply ... 8
3.1.1 IC Regulator ( Pengatur Tegangan ) ... 9
3.2 LCD ( Liquid Crystal Display ) ... 11
3.3 Driver motor ... 12
3.4 Mikrokontroller ... 19
3.5 Software CodeVisionAVR V2.03.4 ... 21
3.6 Motor DC ... 25
BAB IV PERANCANGAN SISTEM ... 27
4.1 Perancangan Rangkaian ... 27
4.1.1 Rangkaian Mikrokontroler ... 27
4.1.2 Rangkaian Driver Motor ... 30
4.1.3 Rangkaian LCD ... 32
4.1.4 Rangkaian Power Supply ... 34
4.1.5 Rangkaian Dioda Bridge ... 35
4.1.6 Rangkaian Buzzer ... 36
4.2 Perancangan Mekanik ... 37
4.2.1 Alas Meja ... 37
4.2.2 Pompa dan Tabung Saos ... 38
4.2.3 Casing Dispenser Saos ... 39
4.3 Perancangan Software / Program ... 41
BAB V PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM ... 45
5.1 Pengukuran ... 45
5.1.5 Pengukuran Tegangan Pada Rangkaian Minimum Sistem ... 45
5.1.6 PengukuranTegangan Pada Rangkaian Driver Motor ... 46
5.1.7 Pengukuran Pada Rangkaian Dioda Bridge ... 48
5.1.8 Pengukuran Pada Rangkaian Buzzer ... 48
5.1.9 Pengukuran Pada Rangkaian Kipas Pendingin ... 49
v
5.3.2 Hasil Pengujian Rangkaian LCD ... 56
5.3.3 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor ... 56
5.3.4 Hasil Pengujian Rangkaian Pengecek Level ... 56
5.3.5 Hasil Pengujian Rangkaian Buzzer ... 56
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 57
6.1 Kesimpulan ... 57
6.2 Saran ... 57
DAFTAR PUSTAKA ... 58
LAMPIRAN ... 60 Listing Program ... A-1 Skematik Rangkaian Keseluruhan ... B-1 Datasheet 7805 dan 7812 ... C-1 Datashet IC 4N25 ... D-1 Datasheet Atmega8535 ... E-1 Datasheet Relai NAIS DS2Y ... F-1 Datasheet TIP 122 ... G-1
vi
Tabel 3.2 Daftar Komponen Rangkaian Menggunakan IC AN 7812 ... 11
Tabel 3.3 Daftar Komponen Rangkaian LCD ... 12
Tabel 3.4 Deskripsi Penjelasan Pin IC 4N25 ... 15
Tabel 3.5 Daftar Komponen Rangkaian Menggunakan TIP122 ... 16
Tabel 3.6 Deskripsi Penjelasan Pin IC 4N25 ... 19
Tabel 3.7 Deskripsi Penjelasan Pin ATmega8535 ... 20
Tabel 4.1 Daftar Komponen Rangkaian Minimum Sistem ... 28
Tabel 4.2 Daftar Komponen Rangkaian Konektor Untuk Push Button ... 29
Tabel 4.4 Daftar Komponen Rangkaian LCD ... 33
Tabel 4.5 Daftar Komponen Rangkaian Power Supply ... 34
Tabel 4.6 Daftar komponen Rangkaian Dioda Bridge ... 36
Tabel 4.7 Daftar Komponen Rangkaian Buzzer ... 36
Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Tegangan Pada PortB dan PortC ... 46
Tabel 5.2 Hasil Pengukuran Tegangan Pada TIP122 dan Motor ... 47
Tabel 5.3 Hasil Pengukuran Arus Pada Motor... 47
Tabel 5.4 Hasil Pengukuran Masukan dan Keluaran Rangkaian Dioda Bridge ... 48
Tabel 5.5 Hasil Pengukuran Pada Rangkaian Buzzer ... 48
Tabel 5.6 Hasil Pengukuran Pada Rangkaian Kipas Pendingin ... 49
Tabel 5.7 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran Pada Power Supply... 50
vii
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Ketchup Dispenser
Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 ... 5
Gambar 3.1 a. Bentuk Fisik IC AN 7805 ... 9
b. Skematik Contoh Rangkaian Menggunakan IC AN 7805 ... 9
Gambar 3.2 a. Bentuk Fisik IC AN 7812 ... 10
b. Skematik Contoh Rangkaian Regulasi Tegangan Menggunakan IC AN 7812 ... 10
Gambar 3.3 Rangkaian 7805 atau 7812 dan Perhitungannya ... 11
Gambar 3.4 a. LCD 16x2 ... 12
b. Skematik Menggunakan LCD 16x2 ... 12
Gambar 3.5 a. Bentuk Fisik IC 4N25 ... 15
b. Skematik IC 4N25 ... 15
Gambar 3.6 a. Bentuk Fisik Transistor (TIP122 Datasheet) ... 16
b. Transistor Sebagai Saklar Elektronik dan Penguat Arus ... 16
Gambar 3.7 a. Transistor sebagai sakelar elektronik ... 17
b. Skematik rangkaian sakelar elektronik ... 17
Gambar 3.8 a. Bentuk Fisik Relai ... 18
b. Skematik Relai NAIS DS2Y ... 18
Gambar 3.9 Konfigurasi pin ATmega8535 ... 20
Gambar 3.11 Bentuk Fisik Motor DC ... 25
Gambar 4.1 Rangkaian Minimum Sistem ... 28
Gambar 4.2 Rangkaian Konektor Untuk Push Button ... 29
Gambar 4.3 Rangkaian Driver Motor ... 31
Gambar 4.4 Rangkaian LCD ... 33
Gambar 4.5 Rangkaian Power Supply ... 34
Gambar 4.6 a. Rangkaian Dioda Bridge Untuk Supply Mikrokontroller ... 35
b. Rangkaian Dioda Bridge Untuk Supply Driver Motor ... 35
c. Rangkaian Dioda Bridge Untuk Supply Buzzer ... 35
Gambar 4.7 Rangkaian Buzzer ... 36
Gambar 4. 8 a. Tiga Dimensi Alas Meja ... 38
b. Tampak Atas ... 38
c. Tampak Samping ... 38
Gambar 4.9 a. Tiga Dimensi Mekanik Pompa ... 39
b. Tampak Depan ... 39
Gambar 4.10 a. Tiga Dimensi Casing ... 41
b. Tampak Atas ... 41
c. Tampak Depan ... 41
Gambar 4.11 Flowchart Sistem Pengontrolan Ketchup Dispenser ... 42
Berbasis Mikrokontroller ATmega 8535 ... 42
Gambar 4.4 Rangkaian Buzzer ... 48
Gambar 4.5 Rangkaian Power Supply ... 49
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini kebutuhan manusia akan teknologi sudah semakin meningkat termasuk juga dalam bidang penyediaan makanan. Teknologi yang digunakan banyak jenisnya dan banyak juga manfaatnya dalam kehidupan sehari – hari. Salah satunya adalah dalam penyediaan saos di rumah makan cepat saji yang menggunakan teknologi sistem mekanik yang menggantikan pola penyediaan dalam kemasan. Hanya saja sistem yang sudah ada masih menggunakan sistem mekanik saja. Dengan hanya menerapkan teknologi sistem mekanik saja sangatlah tidak menarik dan merepotkan karena pengguna harus memompa secara manual.
Dengan adanya teknologi mikrokontroller, sistem tersebut dapat dikembangkan menjadi sistem dispenser yang menggunakan kombinasi teknologi mekanik dan elektronik. Dengan sistem yang baru ini pengguna tidak perlu lagi memompa dispenser berkali – kali. Hanya dengan meletakkan piring di atas dispenser kemudian bisa dengan santai menunggu saos keluar dan tentu saja akan mendapat kesan yang beda karena adanya LCD sebagai layar tampilan. Jika jumlah saos dirasakan cukup, pelanggan hanya perlu mengangkat piring dari dispenser.
Dalam sistem baru ini menggunakan motor DC sebagai mekaniknya dimana driver yang digunakan adalah driver motor menggunakan relai. Untuk
sistem elektroniknya menggunakan IC ATmega8535, yaitu mikrokontroller yang paling mudah dijumpai dipasaran. Sedangkan untuk pengaktifan sistem utama menggunakan limit switch sebagai pendeteksi adanya piring atau tidak. Untuk display menggunakan LCD (Liquid Crystal Display) dan sistem ini sangat mudah diaplikasikan menggunakan IC mikrokontroller ATmega8535.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Tujuan pembuatan dan perancangan Tugas Akhir :
1. Mempelajari aplikasi dari Mikrokontroller khususnya IC jenis ATmega8535.
2. Mempelajari sistem driver motor menggunakan relai dan pengontrolannya menggunakan IC Mikrokontroller.
3. Untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan mata kuliah Annual project dan Tugas akhir.
Manfaat pembuatan dan perancangan Tugas Akhir :
1. Sebagai referensi bagi orang lain jika mempelajari sesuatu yang ada hubungannya dengan IC Mikrokontroller dan penerapannya ke sistem pengontrolan mekanik.
2. Dapat diaplikasikan pada tempat yang membutuhkan sistem ini.
1.3 Rumusan Masalah
Bagaimana cara kerja IC mikrokontroller pada sistem dispenser khususnya dalam pengontrolan driver motor.
1.4 Batasan Masalah
1. Pembahasan pada laporan Tugas akhir ini menitik beratkan tentang bagaimana sistem IC Mikrokontroller bekerja dengan driver motor. 2. Mekanik pompa hanya sebatas prototype yang kedepannya akan
dikembangkan lagi menjadi sistem pompa yang lebih sempurna. 3. Tidak membahas karakteristik motor, gear dan tekanan pompa.
1.5 Metode Penulisan
Dalam pembuatan laporan ini, penulis mendapatkan data dan informasi dari internet serta media lainnya yang dapat dijadikan referensi yang sangat membantu dalam menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir ini.
1.6 Sistematika Penulisan
Dalam penulisan suatu laporan perlu adanya sistematika penulisan begitu juga pada laporan Tugas Akhir ini, semua isinya disusun secara sistematis. Hal ini sangat penting selain untuk menghindari kekeliruan atau salah tafsir juga untuk memudahkan dalam membaca maupun menganalisa dan memahami secara keseluruhan isinya.
Penulisan laporan ini di kelompokkan menjadi beberapa bagian antara lain:
BAB I Pendahuluan; berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat tugas akhir, rumusan masalah, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II Ikhtisar system; berisikan deskripsi umum, karakteristik dan lingkungan operasi dan pengembangan.
BAB III Landasan Teori; menerangkan teori dasar yang digunakan untuk membuat alat beserta pendukung-pendukungnya.
BAB IV Perancangan Sistem; menggambarkan desain perangkat keras (hardware dan elektroniknya) juga software atau program yang digunakan untuk menjalankan hardware tersebut.
BAB V Pengujian dan Analisa Sistem;
Menjelaskan tentang cara pengujian dan menganalisa sistem yang di rancang.
BAB VI Kesimpulan dan Saran merupakan ringkasan dari hasil analisa yang dibuat.
5
BAB II
IKHTISAR SISTEM
2.1 Deskripsi Umum
Sebenarnya sistem dispenser ini bukanlah suatu alat yang bekerja sepenuhnya secara otomatis karena masih harus ada manusia yang mengoperasikannya. Yang bekerja otomatis pada sistem ini ialah sistem pemompaannya. Sementara proses isi ulang harus dilakukan secara manual.
Berikut ini adalah blok diagram sistem Ketchup Dispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 :
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem KetchupDispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega8535
Dari blok diagram tersebut dapat dijelaskan begitu sistem ini dinyalakan, tampilan LCD adalah ”Welcome To Violet Cafe” ( kondisi ini sudah diatur dalam Program pada IC Mikrokontroller ) sebagai tampilan pada kondisi siaga. Untuk mengaktifkan pompa, pengguna harus menekan tombol otomatis dengan piring. Tombol manual digunakan untuk pengisian ulang, yaitu menaik – turunkan posisi pompa.
Pendeteksi limit switch digunakan sebagai pendeteksi level yang dihubungkan pada Masukan IC Mikrokontroller. Level saos hanya akan ditampilkan LCD apabila tombol pengecek level ditekan. Bila limit switch buzzer empty tertekan, buzzer akan aktif dan program otomatis tidak akan dapat bekerja dan saos harus diisi ulang dengan menggunakan tombol manual.
2.2 Karakteristik
Sistem Pengontrolan Ketchup Dispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 ini memiliki beberapa karakteristik antara lainnya adalah sebagai berikut :
Sumber tegangan DC 5V dan 12V.
Menggunakan IC ATmega8535 dengan pemograman C.
Menggunakan driver motor relai 12V.
Memiliki tampilan utama berupa LCD 16x2
Memiliki pendeteksi level saos.
2.3 Lingkungan Operasi dan Pengembangan
Sistem Ketchup Dispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 ini dapat dioperasikan/diaplikasikan pada tempat - tempat yang biasanya tempat tersebut menggunakan saos sebagai pelengkap hidangan yang ada. Tempat tersebut biasanya adalah Rumah Makan Cepat Saji, Outlet Bakso / Mie Ayam, Rumah Makan Masakan Oriental, dan lain – lain. Kedepannya sistem dispenser ini dapat dikembangkan lagi sesuai dengan kebutuhan.
8
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1 Power supply
Rangkaian elektronika mayoritas membutuhkan tegangan DC yang lebih rendah dibandingkan dengantegangan sambungan listrik yang biasanya tersedia, yaitu sebesar 220V AC. Sedangkan tegangan yang dipakai dalam rangkaian elektronik adalah 5 dan 12 Volt DC dan tegangan tersebut biasanya diperoleh dari baterai. Akan tetapi penggunaan baterai sebagai sumber daya listrik jauh lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan sumber daya listrik dari PLN. Untuk itu diperlukan satu alat yang dapat mengubah daya tegangan 220V AC menjadi tegangan DC sebesar tegangan yang dibutuhkan.
Sumber daya pada prinsipnya terdiri dari empat bagian, yaitu trafo, penyearah, kondensator sebagai tapis lolos rendah dan regulasi elektronik. Trafo dipergunakan untuk mentranformasikan tegangan dari 220V AC 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.
Rangkaian power supply pada sistem dispenser ini menggunakan IC regulator sebagai pengatur tegangan. Berikut adalah penjelasan singkat mengenai IC regulator yang digunakan pada sistem ini :
3.1.1 IC Regulator ( Pengatur Tegangan )
IC AN 7805 maupun IC AN 7812 merupakan IC pengatur tegangan yang digunakan untuk memperoleh tegangan 5 volt (IC AN 7805) dan tegangan 12 volt (IC AN 7812). Kapasitor digunakan pada keluaran IC yang bertujuan untuk mengatasi riak yang terjadi dari keluaran IC regulator tersebut. Dengan demikian diperoleh tegangan DC yang dapat digunakan untuk rangkaian lainnya. Berikut ini adalah gambar dan skematik sederhana dari IC AN 7805 dan IC AN 7812 :
3.1.1.1 IC AN 7805
(a)
(IC AN 7812 Datasheet)
(b)
Gambar 3.1 a. Bentuk Fisik IC AN 7805
b. Skematik Contoh Rangkaian Menggunakan IC AN 7805
IN 12 Volts DC
OUT 5 Volts DC
Rincian komponen yang digunakan pada rangkaian menggunakan IC AN 7805 dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 3.1 Daftar Komponen Rangkaian Menggunakan IC AN 7805
NO Nama Komponen Jumlah
1 IC AN 7805 1 2 Dioda 1 3 Kapasitor 2200uF 1 4 Kapasitor 200nF 1 3.1.1.2 IC AN 7812 (a) (IC AN 7812 Datasheet) (b) Gambar 3.2 a. Bentuk Fisik IC AN 7812
b. Skematik Contoh Rangkaian Regulasi Tegangan Menggunakan IC AN 7812
Rincian komponen yang digunakan pada rangkaian menggunakan IC AN 7812 dapat dilihat pada tabel berikut :
IN 18 Volts DC
OUT 12 Volts DC
Tabel 3.2 Daftar Komponen Rangkaian Menggunakan IC AN 7812
NO Nama Komponen Jumlah
1 IC AN 7812 1
2 Dioda 1
3 Kapasitor 4700uF 1
4 Kapasitor 200nF 1
Rumus perhitungan arus dan tegangan keluaran untuk komponen IC AN 7805 adalah sebagai berikut :
Gambar 3.3 Rangkaian 7805 atau 7812 dan Perhitungannya (IC 7805 dan 7812 Datasheet)
Keterangan :
IO : Arus yang keluar pada IC
Io : Arus keluaran IC yang masuk ke RL
Vxx : Tegangan keluaran pada IC
R1 : Resistor yang dipasang pada keluaran IC
3.2 LCD ( Liquid Crystal Display )
LCD digunakan dalam sistem ini sebagai alat untuk menampilkan karakter-karakter yang diperlukan dalam suatu sistem seperti jumlah suatu variabel, tampilan indikator kejadian, atau bisa juga untuk animasi. Pada LCD 16x2, jumlah karakter yang dapat ditampilkan adalah 32 karakter dalam 2 baris dan 16 kolom. Berikut adalah gambar dan contoh skematik menggunakan LCD :
(a)
(411techsystems.com)
(b)
Gambar 3.4 a. LCD 16x2
b. Skematik Menggunakan LCD 16x2
Rincian komponen yang digunakan pada rangkaian LCD dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 3.3 Daftar Komponen Rangkaian LCD
NO Nama Komponen Tipe Jumlah
1 LCD 16x2 1
2 Dioda 1N4001 1
3 Resistor Variabel 100 ohm 1
3.3 Driver motor
Dalam pengontrolan motor DC dalam system ini menggunakan IC 4N25, TIP122, dan relai NAIS DS2Y 12V. IC 4N25 digunakan sebagai isolator
rangkaian yang berfungsi sebagai pengaman jika terjadi kerusakan pada rangkaian setelahnya, yaitu TIP122 dan seterusnya. Switch elektronik untuk mengaktifkan relai pada rangkaian ini menggunakan TIP122 karena relai membutuhkan arus yang besar untuk pengaktifannya. Relai NAIS DS2Y 12V digunakan sebagai switch untuk mengaktifkan dan mengendalikan putaran motor. Penjelasan singkat komponen utama pada rangkaian driver motor ini adalah sebagai berikut :
3.3.1 IC 4N25 ( Optocoupler )
IC Optocoupler adalah suatu komponen yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik yang bekerja secara otomatis.
Optocoupler adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja berdasarkan picu cahaya optik. Optocoupler terdiri dari dua bagian yaitu :
1. Pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.
2. Pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen phototransistor. Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka
phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.
Ditinjau dari penggunaanya, fisik
macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi sisi transmitter dan sisi
bentuk padat (tidak ada ruang antara LED dan phototransistor). Sehingga sinyal listrik yang ada pada
optocoupler ini digunakan sebagai kerja dari optocoupler :
Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka phototransistor tersebut akan
Sebaliknya jika antara p
phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor tersebut akan on sehingga keluarannya akan berlogika
Biasanya dipasaran kemampuan maksimal LE
gambar dan skematik dari IC 4N25 :
phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra
Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat berbentuk bermacam macam. Bila hanya digunakan untuk mengisolasi level tegangan atau da
dan sisi receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam (tidak ada ruang antara LED dan phototransistor). Sehingga sinyal listrik yang ada pada masukan dan output akan terisolasi. Dengan kata lain
ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC. Berikut adalah p
Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka phototransistor tersebut akan off sehingga keluaran dari kolektor akan berlogika Sebaliknya jika antara phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor tersebut
sehingga keluarannya akan berlogika low.
Biasanya dipasaran optocoupler tersedia dengan tipe 4N25 ini mempunyai kemampuan maksimal LED yang dialiri arus forward sebesar 3A. Berikut adalah gambar dan skematik dari IC 4N25 :
(a) (4N25 Datasheet)
phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra
dapat berbentuk bermacam-tegangan atau data pada
asanya dibuat dalam (tidak ada ruang antara LED dan phototransistor). Sehingga sinyal tput akan terisolasi. Dengan kata lain Berikut adalah prinsip
Jika antara phototransistor dan LED terhalang maka phototransistor sehingga keluaran dari kolektor akan berlogika high.
hototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor dan LED tidak terhalang maka phototransistor tersebut
ini mempunyai Berikut adalah
Gambar 3.5
Berikut adalah konfigurasi pin IC4N25
Tabel 3.4
Nomor Pin
3.3.2 Transistor
Transistor selain berfungsi sebagai penguat dapat juga berfungsi sebagai saklar. Satu saklar adalah suatu alat dengan dua sambungan dan bisa memiliki dua keadaan, yaitu keadaan on dan keadaan
keadaan dimana tidak ada arus yang mengalir. Keadaan suatu keadaan yang mana arus bisa mengalir dengan bebas. sistem ini menggunakan transistor TIP122.
mengatur pengaktifan relai
dan skematik dari transistor TIP122 :
(b) (4N25 Datasheet)
Gambar 3.5 a. Bentuk Fisik IC 4N25 b. Skematik IC 4N25
rikut adalah konfigurasi pin IC4N25 :
Tabel 3.4 Deskripsi Penjelasan Pin IC 4N25
Nomor Pin Keterangan
Pin 1 LED Anode
Pin 2 LED Cathode
Pin 3 N.C
Pin 4 Emitter
Pin 5 Collector
Pin 6 Base
Transistor selain berfungsi sebagai penguat dapat juga berfungsi sebagai saklar. Satu saklar adalah suatu alat dengan dua sambungan dan bisa memiliki dua keadaan, yaitu keadaan on dan keadaan off. Keadaan off / tutup merupakan suatu keadaan dimana tidak ada arus yang mengalir. Keadaan on / buka merupakan suatu keadaan yang mana arus bisa mengalir dengan bebas. Pada perancangan sistem ini menggunakan transistor TIP122. Saklar transistor digunakan untuk relai pada Rangkaian Driver motor. Berikut adalah gambar dan skematik dari transistor TIP122 :
Transistor selain berfungsi sebagai penguat dapat juga berfungsi sebagai saklar. Satu saklar adalah suatu alat dengan dua sambungan dan bisa memiliki dua / tutup merupakan suatu / buka merupakan Pada perancangan akan untuk Berikut adalah gambar
Gambar 3.6
Tabel berikut ini adalah rincian komponen yang digunakan pada rangkaian diatas :
Tabel 3.5 Daftar Komponen Rangkaian Menggunakan TIP122
NO 1 2
Berikut adalah perhitungan transistor sebagai saklar elektronik :
(http://www.scribd.com/doc/7839578/Transistor Dari IC 4N25
(a)
(b)
Gambar 3.6 a. Bentuk Fisik Transistor (TIP122 Datasheet) b. Transistor Sebagai Saklar Elektronik dan P
Arus
Tabel berikut ini adalah rincian komponen yang digunakan pada rangkaian
Daftar Komponen Rangkaian Menggunakan TIP122
Nama Komponen Jumlah
TIP122 1
Resistor 330 ohm 1
perhitungan transistor sebagai saklar elektronik :
(a)
http://www.scribd.com/doc/7839578/Transistor)
Dari IC 4N25 Ke Relai
330 ohm
Penguat
Dari gambar analogi saklar tersebut, bila basis diberi sinyal maka saklar akan terdorong sehingga akan menutup, dengan demikian arus akan mengalir dari C ke E bila dalam rangkaian digambarkan sebagai berikut :
(b)
(http://www.scribd.com/doc/7839578/Transistor)
Gambar 3.7 a. Transistor sebagai sakelar elektronik b. Skematik rangkaian sakelar elektronik
3.3.3 Relai NAIS DS2Y
Relai adalah saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan kontrol dari rangkaian elektronik lain. Sebuah relai tersusun atas kumparan, pegas, saklar (terhubung pada pegas) dan 2 kontak elektronik (normally close dan normally open). Berikut adalah penjelasan dari kontak – kontak tersebut di atas :
1. Normally close (NC) : saklar terhubung dengan kontak ini saat relai tidak aktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi terbuka.
2. Normally open (NO) : saklar terhubung dengan kontak ini saat relai aktif atau dapat dikatakan saklar dalam kondisi tertutup.
Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relai dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat
kumparan diberikan tegangan sebesar tegangan kerja
medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik 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.
relai NAIS DS2Y yang termasuk jenis DPDT ( Yang dimaksud dengan
adalah switch, yaitu NC
kontak NC dan dua kontak NO. Berikut adalah gambar dan skematik relai NAIS DS2Y :
Gambar 3.
Tanda Polaritas
aran diberikan tegangan sebesar tegangan kerja relai maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan gnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik
saklar ke kontak NC. Dalam pengerjaan Tugas akhir ini menggunakan relai NAIS DS2Y yang termasuk jenis DPDT ( Double Pool Double Throw
Yang dimaksud dengan Pool adalah COM-nya dan yang dimaksud dengan , yaitu NC - NO. Relai jenis ini mempunyai empat kontak, yaitu dua kontak NC dan dua kontak NO. Berikut adalah gambar dan skematik relai NAIS
(a)
(relai NAIS DS2Y datasheet)
(b)
(relai NAIS DS2Y datasheet)
Gambar 3.8 a. Bentuk Fisik Relai
b. Skematik Relai NAIS DS2Y
Tanda Polaritas
maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan gnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik
Dalam pengerjaan Tugas akhir ini menggunakan Double Pool Double Throw).
nya dan yang dimaksud dengan Throw NO. Relai jenis ini mempunyai empat kontak, yaitu dua kontak NC dan dua kontak NO. Berikut adalah gambar dan skematik relai NAIS
Berikut adalah konfigurasi pin relai :
Tabel 3.6 Deskripsi Penjelasan Pin IC 4N25
Nomor Pin Keterangan
Pin 1 Masukan Positif
Pin 4 COM
Pin 6 N.C. ( dengan Pin 4) Pin 8 N.O. ( dengan Pin 4) Pin 9 N.O. ( dengan Pin 3) Pin 11 N.C. ( dengan Pin 3)
Pin 13 COM
Pin 16 GND
3.4 Mikrokontroller
Mikrokontroller adalah Central Processing Unit (CPU) yang disertai memori serta sarana masukan / keluaran dan dibuat dalam bentuk chip. Jenis mikrokontroller yang dipakai adalah ATmega8535.
Sebuah mikrokontroller dapat bekerja bila mikrokontroller tersebut terdapat sebuah program yang berisikan intruksi – intruksi yang akan digunakan untuk menjalankan sistem mikrokontroller tersebut.
Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh ATmega8535 adalah sebagai berikut :
Osilator internal dan rangkaian waktu.
Empat programmable I/O yang masing-masing terdiri dari delapan jalur I/O.
Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika.
Berikut adalah gambar IC
Gambar 3.
Penjelasan untuk masing berikut :
Tabel
VCC Tegangan
GND Ground Port A Port A
digunakan untuk berbagai keperluan Port A juga merupakan saluran Digital Converter PA.0 A PA.1 A PA.2 A PA.3 A PA.4 A PA.5 A PA.6 A PA.7 A
Berikut adalah gambar IC ATmega8535 beserta susunan pinnya :
Gambar 3.9 Konfigurasi pin ATmega8535 (Atmega8535 Datasheet)
Penjelasan untuk masing – masing pin mikrokontroller adalah sebagai
Tabel 3.7 Deskripsi Penjelasan Pin ATmega8535
Tegangan supply +5V
merupakan port paralel 8 bit dua arah yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan.
Port A juga merupakan saluran masukan ADC ( Analog to Digital Converter). ADC0 ADC1 ADC2 ADC3 ADC4 ADC5 ADC6 ADC7
beserta susunan pinnya :
masing pin mikrokontroller adalah sebagai
yang dapat Analog to
Port B Port B merupakan port Masukan / Keluaran 8 bit dua arah dengan internal pull-up.
Port B juga digunakan sebagai pin masukan clock eksternal, timer/counter, dan juga digunakan dalam proses pemrograman (In System Programming)
PB.0 XCK / T0 PB.1 T1 PB.2 INT2 / AIN0 PB.3 OC0 / AIN1 PB.4 SS PB.5 MOSI PB.6 MISO PB.7 SCK
Port C Port C merupakan port Masukan / Keluaran 8 bit dua arah dengan internal pull-up.
PC.0 SCL PC.1 SDA PC.2 PC.3 PC.4 PC.5 PC.6 TOSC1 PC.7 TOSC2
Port D Port D merupakan port Masukan / Keluaran 8 bit dua arah dengan internal pull-up.
PD.0 RXD(Pin Masukan USART) PD.1 TXD(Pin Keluaran USART) PD.2 INT0(Pin Interupsi Eksternal0) PD.3 INT1(Pin Interupsi Eksternal1) PD.4 OC1B
PD.5 OC1A PD.6 ICP1 PD.7 OC2
RESET Pulsa dari low ke high akan me-reset mikrokontroller AVCC Tegangan supply untuk ADC
AREF Pin referensi analog untuk ADC XTAL1 Masukan ke rangkaian osilator internal XTAL2 Keluaran dari rangkaian osilator internal 3.5 Software CodeVisionAVR V2.03.4
Codevision AVR merupakan suatu perangkat lunak (software) yang dapat membantu dalam proses penulisan pada sebuah program. Codevision AVR merupakan software yang berbasis pada bahasa C, dan memiliki kelebihan yang
dapat dimanfaatkan dalam proses program
yang dapat memudahkan kita dalam proses pembuatan sebuah dapat melakukan proses
pembuatan suatu program. untuk proses pemasangan
Gambar 3.
(CodeVisionAVR C Compiler software)
Dalam pemprograman terdapat fungsi
kombinasi sebuah program. Berikut pengenalan fungsi pada pemograman menggunakan software ini
3.4.1 Fungsi #include
Fungsi #include adalah sebagai berbagai jenis perintah.
tidak mengerti
perintah-#include <conio.h>
dapat dimanfaatkan dalam proses program. Codevision AVR memiliki fasilitas yang dapat memudahkan kita dalam proses pembuatan sebuah contohnya kita dapat melakukan proses debug mengetahui letak kesalahan dalam proses pembuatan suatu program. Adapun proses pengoperasiannya sangat memadai
roses pemasangan sebuah program ke sebuah hardware.
Gambar 3.10 Tampilan utama CodeVision AVR (CodeVisionAVR C Compiler software)
Dalam pemprograman terdapat fungsi - fungsi dasar yang mempengaruhi kombinasi sebuah program. Berikut pengenalan fungsi pada pemograman
ini :
#include
Fungsi #include adalah sebagai library ata dapat sebagai pengumpul berbagai jenis perintah. Jika perintah #include ini tidak ditulis, maka komputer
-perintah yang ditulis. Contoh :
#include <conio.h>
AVR memiliki fasilitas contohnya kita mengetahui letak kesalahan dalam proses Adapun proses pengoperasiannya sangat memadai
fungsi dasar yang mempengaruhi kombinasi sebuah program. Berikut pengenalan fungsi pada pemograman
ata dapat sebagai pengumpul ak ditulis, maka komputer
3.4.2 Fungsi void()
Fungsi yang void sering disebut juga prosedur . Disebut void karena fungsi tersebut tidak mengembalikan suatu nilai keluaran yang didapat dari hasil proses fungsi tersebut.
3.4.3 Fungsi while()
Gunakan while pada program yang digunakan untuk menghitung banyaknya karakter dari kalimat yang dimasukkan melalui keyboard (termasuk karakter spasi). Untuk mengakhiri pemasukan kalimat, tombol ENTER (‘\n’) harus ditekan
Input : Ketikkan sembarang kalimat, akhiri dengan enter Output : jumlah karakter = m
jumlah spasi = n
3.4.4 Fungsi main()
Fungsi ini adalah suatu fungsi khusus yang akan dieksekusi pertama. Setiap program harus mempunyai fungsi main(). Fungsi main() diawali dengan tanda “{“ yang menyatakan awal dari program dan diakhiri dengan tanda “}” yang menyatakan akhir dari program.
3.4.5 Fungsi getch()
Fungsi getch() adalah suatu fungsi yang berfungsi untuk pembacaan data sebuah karakter, sehingga program akan terdiam sampai pengguna menekan suatu tombol. Fungsi ini berada dalam file header conio.h sehingga perintah #include
“conio.h” harus dituliskan. Kalau perintah getch() tidak ditulis, maka program akan dikerjakan dengan cepat dan eksekusi tidak dapat terlihat.
3.4.6 Fungsi printf()
Fungsi Printf() merupakan fungsi paling umum yang digunakan dalam menampilkan data. Berbagai jenis data dapat ditampilkan dalam fungsi ini, contoh:
sprintf(msg2,"%d cm",j);
Dalam program ini data yang diterima akan ditampilkan dalam bentuk cm. Data ini diikuti oleh string yang memiliki fungsi untuk mengatur jarak dan baris tengah pada data.
3.4.7 Fungsi puts()
Puts() digunakan untuk menampilkan sebuah string ke layar ketika tidak menggunakan placeholders pada sebuah program. Data diterima dan disesuaikan dengan sebuah tujuan yang diiginkan, contoh :
lcd_putsf("mencoba kembali");
Pada Lcd akan menampilkan karakter atau kalimat ” mencoba kembali ”.
3.4.8 Fungsi if()
If() berfungsi sebagai perintah untuk menampilkan data suatu keadaan untuk dimanfaatkan untuk kondisi tertentu, kondisi tertentu misalnya data yang diterima akan diolah untuk menampilkan sebuah nilai pengukuran, contoh:
if(opto==0&&opto1==0)return;
3.6 Motor DC
Motor DC / arus searah menggunakan tegangan masukkan DC. Motor DC digunakan untuk menggerakkan, memindahkan atau memutar suatu objek dengan menggunakan mekanik yang dihubunhkan pada motor DC. Berikut adalah gambar fisik motor DC :
Gambar 3.11 Bentuk Fisik Motor DC (virtualvillage.com)
Sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama :
Kutub medan
Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan, yaitu kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub - kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnetik menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
Dinamo
Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakkan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.
Kommutator
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Kommutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.
Keuntungan utama motor DC adalah ke mudah mengendalika putarannya hanya dengan membalik polaritasnya saja. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills karena sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik
27
BAB
IV
PERANCANGAN SISTEM
Perancangan Ketchup Dispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 terbagi menjadi tiga bagian yakni perancangan rangkaian, perancangan mekanik, dan perancangan software /program. Perancangan rangkaian terdiri dari rangkaian mikrokontroller, rangkaian push button, rangkaian driver motor, rangkaian LCD, rangkaian dioda bridge, dan rangkaian power supply. Sedangkan untuk perancangan mekanik terdiri dari mekanik alas meja (switch program otomatis), mekanik pompa, mekanik dudukan pompa, mekanik dudukan tabung saos, mekanik casing / lemari dispenser, dan mekanik dudukan rangkaian - rangkaian. Dan untuk perancangan software terdiri dari pembuatan program di mikrokontroller dengan bahasa C (CodeVisionAVR C Compiler).
4.1 Perancangan Rangkaian 4.1.1 Rangkaian Mikrokontroler
Pada sistem dispenser ini menggunakan IC dengan jenis ATmega8535 dimana pembahasan mengenai IC tersebut telah dibahas pada bab sebelumnya. Ada 3 Port utama yang digunakan pada IC ini, yaitu PortA, PortB, dan PortC. PortA digunakan sebagai Port masukan pada Mikrokontroller, PortB difungsikan sebagai Port untuk LCD, dan PortC difungsikan sebagai keluaran dari Mikrokontroller ke driver motor. Berikut ini adalah gambar rangkaian minimum sistem pada mikrokontroller :
Gambar 4.1 Rangkaian Minimum Sistem
Daftar komponen yang digunakan pada rangkaian minimum sistem ini dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.1 Daftar Komponen Rangkaian Minimum Sistem
NO Nama Komponen Tipe Jumlah
1 IC Mikrokontroller ATmega8535 1 2 IC Regulator 7805 1 3 Resistor 470 ohm 2 4 Dioda 1N4001 2 5 Kapasitor 33pF 2 10uF/16V 2 100nF 1 6 Kristal 11,059 MHz 1
7 Push button Push - On 1
8 Konektor Putih 10 pin 4
9 Konektor Putih 5 pin 1
10 Konektor Putih 3 pin 1
Ke Rangkaian LCD Dari Power Supply Ke input mikro Ke Rangkaian Push Button Ke Rangkaian Driver Motor Ke Downloader
Fungsi dari rangkaian minimum sistem ini adalah sebagai rangkaian utama yang mengontrol jalannya sistem. Rangkaian ini adalah salah satu rangkaian terpenting dalam sistem ini. Berikut rangkaian konektor untuk push button yang disatukan dengan rangkaian minimum sistem :
Gambar 4.2 Rangkaian Konektor Untuk Push Button
Daftar komponen yang digunakan pada rangkaian push button ini dapat dilihat pada table berikut :
Tabel 4.2 Daftar Komponen Rangkaian Konektor Untuk Push Button
NO Nama Komponen Type / Kapasitas
Jumlah
1 Konektor Putih 2 pin 8
8 pin 1
2 Resistor 1K 8
Fungsi dari pengaktifan PinA mikrokontroller dengan tombol dapat dilihat dari keterangan berikut :
PinA.0 sebagai masukan tombol otomatis
PinA.1 sebagai masukan pendeteksi level full
PinA.2 sebagai masukan pendeteksi level medium Dari PinA
PinA.3 sebagai masukan pendeteksi level low
PinA.4 sebagai masukan pendeteksi level empty
PinA.5 sebagai masukan tombol cek level
PinA.6 sebagai masukan tombol manual naik
PinA.7 sebagai masukan tombol manual turun
4.1.2 Rangkaian Driver Motor
Untuk mengontrol motor DC Gearbox yang digunakan sebagai penggerak pompa pada sistem ini adalah menggunakan driver motor relai. Dengan cara menggunakan PortC.0, PortC.1, dan PortC.2 sebagai masukan perintah dari mikrokontroller sehingga kondisi yang diinginkan dapat didapatkan. PortC.0 adalah masukan untuk kondisi otomatis yang bekerja jika ada media piring berada di alas meja dan menekan switch otomatis. PortC.1 dan PortC.2 adalah masukan untuk kondisi manual. Rangkaian ini juga menggunakan IC optocoupler dan transistor TIP122 sebagai switch elektronik dan penguat arus agar relai dapat berfungsi. Digunakan juga rangkaian dioda sebagai dioda freewheel untuk membuang arus saat perubahan kondisi. Berikut adalah skematik rangkaian driver motor relai :
Gambar 4.3 Rangkaian Driver Motor
Tabel berikut ini adalah rincian komponen yang digunakan pada rangkaian driver motor :
Tabel 4.3 Daftar Komponen Rangkaian Driver Motor
NO Nama Komponen Tipe /
Kapasitas Jumlah 1 IC Optocoupler 4N25 3 2 Transistor TIP122 3 3 Resistor 220 ohm 3 330 ohm 3 4 Dioda 1N4002 7
5 Relai 12V NAIS DS2Y 3
6 Konektor Putih 3 pin 1
7 Konektor Putih 2 pin 1
Pada rangkaian ini menggunakan resistor pada titik – titik sebelum komponen isolator (4N25) dan switching (TIP122) mempunyai tujuan, yaitu agar arus yang masuk sesuai dengan karakteristik arus masukkan pada komponen. Pada IC 4N25 membutuhkan arus 10mA yang akan masuk pada masukan LED di dalam IC. Pada TIP122 memiliki arus maksimum sebesar 100mA yang masuk
In4002 In4002
sebagai IB pada basis transitor sehingga sebelum TIP122 dipasang resistor 330 ohm agar arus yang masuk pada basis dibawah arus maksimum. Berikut perhitungannya :
IB maksimum = 100mA VIN = 12V
RBASIS = 330 ohm IB = IB<100mA
IB = 12V 330 = 0.0363 A = 36.36 mA
Maka nilai arus basis yang diperoleh jika menggunakan resistor 330 ohm adalah sebesar 36.36 ohm. Hal ini menunjukkan arus yang diperoleh nilaianya dibawah arus maksimum sehingga resistor dengan nilai 330 ohm bias digunakan dalam rangkaian ini dan dipasang sebelum transistor TIP122.
4.1.3 Rangkaian LCD
Dengan menggunakan software CodeVision AVR Compiler, pengaplikasian LCD menggunakan mikrokontroller Atmega8535 menjadi lebih mudah. LCD juga memiliki tampilan yang jauh lebih menarik dibandingkan dengan seven segment. Oleh karena alasan diatas, LCD dipilih sebagai indikator dalam sistem ini. Berikut adalah rangkaian LCD yang dihubungkan ke PortB pada IC Atmega8535 :
Gambar 4.4 Rangkaian LCD
Pada rangkaian LCD koneksinya sebagai berikut :
PortB.0 terhubung dengan Pin 4 LCD
PortB.1 terhubung dengan Pin 5 LCD
PortB.2 terhubung dengan Pin 6 LCD
PortB.3 tidak digunakan
PortB.4 terhubung dengan Pin 11 LCD
PortB.5 terhubung dengan Pin 12 LCD
PortB.6 terhubung dengan Pin 13 LCD
PortB.7 terhubung dengan Pin 14 LCD
Tabel berikut ini adalah rincian komponen yang digunakan pada rangkaian LCD :
Tabel 4.4 Daftar Komponen Rangkaian LCD
NO Nama Komponen Tipe Jumlah
1 LCD 16x2 1
2 Dioda 1N4002 1
3 Resistor Variabel 100 ohm 1
PinB mikrokontroller
4.1.4 Rangkaian Power Supply
Untuk men-supply arus dan tegangan ke rangkaian – rangkaian pada system ini dibutuhkan power supply ( catu daya ). Perancangan power supply dalam sistem ini dibuat berdasarkan banyaknya rangkaian. Sistem ini membutuhkan empat buah keluaran power supply yang memiliki tegangan keluaran 12 Volt saja untuk rangkaian minimum sistem, rangkaian buzzer, rangkaian driver motor, dan kipas pendingin. Dalam sistem ini tidak diperlukan keluaran power supply 5 Volt karena pada rangkaian minimum sistem telah memiliki pengatur tegangan masukannya sendiri. Berikut adalah skematik dari rangkaian power supply :
Gambar 4.5 Rangkaian Power Supply
Daftar Spesifikasi komponen yang digunakan pada perancangan rangkaian power supply yang digunakan pada sistem dispenser ini dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 4.5 Daftar Komponen Rangkaian Power Supply
NO Nama Komponen Tipe / Kapasitas Jumlah
1 Transformator Non CT 2A 1 2 Kapasitor 4700uF/35V 1 2200uF/35V 1 Ke Bridge 1 Ke Bridge 2 Ke Bridge 3 Ke Kipas Pendingin 220 VAC
3 Dioda Bridge 2A 1
4 IC Regulator LM 7812 1
5 Konektor Terminal 2 Pin 4
6 Sekering 2A 1
7 Heatsink Kecil 1
4.1.5 Rangkaian Dioda Bridge
Rangkaian dioda bridge digunakan sebagai rangkaian pengaman untuk supply tegangan ke rangkaian minimum sistem, driver motor dan buzzer. Rangkaian ini memisahkan ground pada tiap – tiap keluaran supply tegangan, hal ini dilakukan karena power supply yang digunakan hanya memiliki satu ground saja. Dengan alasan keamanan, maka setiap rangkaian harus mempunyai ground masing – masing yang tidak terhubung antara yang satu dengan yang lain. Berikut adalah skematik dari rangkaian dioda bridge :
(a)
(c)
(c)
Gambar 4.6 a. Rangkaian Dioda Bridge Untuk Supply Mikrokontroller b. Rangkaian Dioda Bridge Untuk Supply Driver Motor c. Rangkaian Dioda Bridge Untuk Supply Buzzer
Output Power supply Ke Rangkaian Mikrokontroller Ke Rangkaian Driver Motor Ke Rangkaian Buzzer
Komponen yang digunakan pada rangkaian tersebut dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.6 Daftar komponen Rangkaian Dioda Bridge
NO Nama Komponen Tipe/ Kapasitas Jumlah
1 Dioda 1N4004 12
2 Konektor Putih 2 pin 6
4.1.6 Rangkaian Buzzer
Rangkaian buzzer digunakan sebagai rangkaian untuk melengkapi indikator level. Buzzer digunakan untuk indikator jika level saos empty atau kosong. Rangkaian ini menggunakan limit switch sebagai pengaktif buzzer yang dihubungkan ke keluaran power supply 12 Volt. Berikut adalah skematik dari rangkaian buzzer :
Gambar 4.7 Rangkaian Buzzer
Keterangan :
Resistor 1k digunakan sebelum buzzer bertujuan untuk mengurangi keriuhan suara dari buzzer.
Komponen yang digunakan pada rangkaian tersebut dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.7 Daftar Komponen Rangkaian Buzzer
NO Nama Komponen Tipe Jumlah
1 Resistor 1 Kohm 1
2 Limit switch Kecil 1
4.2 Perancangan Mekanik 4.2.1 Alas Meja
Berikut ini adalah gambar perancangan mekanik dispenser dengan menggunakan
Mekanik
Berikut ini adalah gambar perancangan mekanik alas meja pada sistem dengan menggunakan mikrokontroller :
(a)
(b)
Gambar 4.
4.2.2 Pompa dan Tabung Saos Pada sistem dispenser
dari dalam wadah ke piring melalui saluran / selang. Cara kerja pompa ini menggunakan gear ulir yang dihubungkan ke
naik atau turun sesuai dengan putaran pompa saos pada sistem
(c)
Gambar 4. 8 a. Tiga Dimensi Alas Meja b. Tampak Atas
c. Tampak Samping
Pompa dan Tabung Saos
dispenser ini membutuhkan pompa untuk mendorong saos dari dalam wadah ke piring melalui saluran / selang. Cara kerja pompa ini ulir yang dihubungkan ke motor DC. Pompa akan bergerak naik atau turun sesuai dengan putaran motor DC. Berikut adalah gambar
saos pada sistem dispenser ini :
(a)
Diameter 9cm
ini membutuhkan pompa untuk mendorong saos dari dalam wadah ke piring melalui saluran / selang. Cara kerja pompa ini . Pompa akan bergerak gambar mekanik
4.2.3 Casing Dispenser
Dispenser ini menggunakan
lingkungan pengoperasiannya. Selain itu, agar semua mekanik dan rangkaian tertutup oleh casing
dispenser ini lebih menarik. Berikut adalah gambar saos ini :
(b)
Gambar 4.9 a. Tiga Dimensi Mekanik Pompa b. Tampak Depan
Dispenser Saos
ini menggunakan casing berbentuk lemari agar sesuai dengan lingkungan pengoperasiannya. Selain itu, agar semua mekanik dan rangkaian yang didisain sedemikian rupa sehingga penampilan ini lebih menarik. Berikut adalah gambar casing pada sistem
berbentuk lemari agar sesuai dengan lingkungan pengoperasiannya. Selain itu, agar semua mekanik dan rangkaian yang didisain sedemikian rupa sehingga penampilan pada sistem dispenser
(a)
(c)
Gambar 4.10 a. Tiga Dimensi Casing b. Tampak Atas c. Tampak Depan
4.3 Perancangan Software / Program
Bahasa Pemograman yang digunakan pada IC Mikrokontroller adalah bahasa C (CodeVisionAVR C Compiler). Berikut ini adalah flowchart program yang digunakan untuk sistem Pengontrolan Ketchup Dispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 :
Gambar 4.11 Flowchart Sistem Pengontrolan Ketchup Dispenser Berbasis Mikrokontroller ATmega 8535
Untuk pemograman mikrokontroller berdasarkan flowchart di atas adalah sebagai berikut : #include <mega8535.h> #include <delay.h> - - - // LCD module initialization lcd_init(16); a=0; while (1) {
// Place your code here PORTC.2=1;
{ PORTC.1=1; lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" UP "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" ... "); } else if(PINA.7==0) { PORTC.1=0; lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" DOWN "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" ... "); } while(PINA.6==1&&PINA.7==1) { PORTC.2=0; if(PINA.5==0) { if(PINA.1==0) { lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" LEVEL FULL "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" ... "); } if(PINA.2==0) { lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" LEVEL MEDIUM "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" ... "); } if(PINA.3==0) { lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" LEVEL LOW "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" ... "); } if(PINA.4==0) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" EMPTY "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" ... "); } delay_ms(2000); } else { if (PINA.0==1) { PORTC.0=0; if(a==0) { lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" WELCOME TO "); lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf(" VIOLET' CAFE "); }
else {
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" THANK YOU "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" ... "); delay_ms(2000); a=0; } } else if (PINA.0==0) { if(PINA.4==1) { PORTC.0=1; lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("got 'the best at"); lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf(" VIOLET' CAFE "); a=1; } if(PINA.4==0)PORTC.0=0; } } } }; }
45
BAB V
PENGUKURAN, PENGUJIAN
DAN ANALISA SISTEM
5.1 Pengukuran
Peada sistem dispenser ini, pengukuran dilakukan pada titik – titik pengukuran yang telah ditentukan. Dalam melakukan pengukuran, Penulis menggunakan Multimeter Digital. Multimeter digunakan untuk mengukur besarnya tegangan pada rangkaian. Rangkain yang diukur adalah rangkaian minimum sistem, rangkaian driver motor, rangkaian power supply, rangkaian dioda bridge, rangkaian buzzer, dan kipas pendingin.
Untuk mengukur tegangan pada titik pengukuran, pada multimeter di atur pada range Volt DC lalu kedua probe dihubungkan ke masing – masing titik pengukuran sesuai dengan polaritas rangkaian. Untuk mengukur arus pada titik pengukuran, pada multimeter di atur pada range mA lalu kedua probe dihubungkan ke masing – masing titik pengukuran sesuai dengan polaritas rangkaian. Pada pengukuran arus, range diatur pada mA jika diperkirakan besarnya arus masih termasuk pada range mA.
5.1.5 Pengukuran Tegangan Pada Rangkaian Minimum Sistem
Berikut adalah gambar titik pengukuran dan hasil pengukuran tegangan yang dihasilkan pada Rangkaian Minimum Sistem :
Gambar 5.1 Titik Pengukuran Pada Rangkaian
Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Tegangan Pada PortB dan PortC
No. Titik Pengetesan 1 Input ke Mikrokontroller 2 Keluaran pada
3 Keluaran pada PortC
5.1.6 PengukuranTegangan Pada Rangkaian Berikut adalah gambar titik pengukuran dan yang dihasilkan pada Rangkaian
Dari Power Supply
Gambar 5.1 Titik Pengukuran Pada Rangkaian Minimum Sistem
Hasil Pengukuran Tegangan Pada PortB dan PortC
Titik Pengetesan Nilai Tegangan Saat Logika High(Volt) Low (Volt)
Input ke Mikrokontroller 4.90
Keluaran pada PortB 4.88
Keluaran pada PortC 4.89
Tegangan Pada Rangkaian Driver Motor
gambar titik pengukuran dan hasil pengukuran tegangan angkaian Driver Motor :
Ke Rangkaian LCD Dari Power Supply Ke input mikro Ke Rangkaian Push Button Ke Rangkaian Driver Motor Voltmeter ke PortB mikrokontroller Voltmeter ke PortC mikrokontroller + - + -
Nilai Tegangan Saat Logika Low (Volt)
0.03 0.04 0.04
hasil pengukuran tegangan Ke Downloader Voltmeter ke PortB mikrokontroller + -
Gambar 5.2 Titik Pengukuran Pada Rangkaian Driver Motor
Tabel 5.2 Hasil Pengukuran Tegangan Pada TIP122 dan Motor
No. Titik Pengetesan Keterangan
Nilai Tegangan Saat Kondisi Aktif (Volt) Tidak Aktif
(Volt)
1 Transistor TIP122 Base 10.01 0.04
Emitter 8.01 0.01
2 Motor Keluaran ke Motor 10.01 0
Tabel 5.3 Hasil Pengukuran Arus Pada Motor
No. Titik Pengetesan Keterangan Nilai Arus (A)
1 Motor Motor turun 0.487
2 Motor Motor naik 0.485
Voltmeter Amperemeter Mengukur arus motor Voltmeter Voltmeter Voltmeter
5.1.7 Pengukuran Pada Rangkaian Dioda
Berikut adalah gambar titik pengukuran dan yang dihasilkan pada rangkaian Dioda
Gambar 5.3
Tabel 5.4 Hasil Pengukuran Masukan dan Keluaran Rangkaian Dioda
No.
1 Masukan 2 Keluaran
5.1.8 Pengukuran Pada Rangkaian
Berikut adalah gambar titik pengukuran dan dan arus yang masuk ke
Tabel 5.5 No. 1 Tegangan ( Volt) 2 Arus ( Output Power supply Voltmeter ke masukan rangkaian diode bridge + -
Pada Rangkaian Dioda Bridge
gambar titik pengukuran dan hasil pengukuran tegangan yang dihasilkan pada rangkaian Dioda Bridge :
Gambar 5.3 Titik Pengukuran Pada Rangkaian Dioda Bridge Hasil Pengukuran Masukan dan Keluaran Rangkaian Dioda Bridge
Titik Pengetesan Nilai (Volt)
Masukan 11.73
Keluaran 11.54
Pada Rangkaian Buzzer
gambar titik pengukuran dan hasil pengukuran tegangan yang masuk ke buzzer:
Gambar 4.4 Rangkaian Buzzer
Tabel 5.5 Hasil Pengukuran Pada Rangkaian Buzzer
Pengukuran Nilai Tegangan ( Volt) 11.72 Arus ( mA) 1.18 Voltmeter ke keluaran rangkaian diode bridge Voltmeter ke rangkaian diode + -
hasil pengukuran tegangan
Bridge
hasil pengukuran tegangan Voltmeter ke
keluaran rangkaian diode
+
5.1.9 Pengukuran Pada Rangkaian Kipas Pendingin
Pada pengukuran rangkaian ini, di ukur arus dengan cara menghubungkan alat ukur secara seri pada rangkaian seperti pengukuran arus pada
driver motor, yaitu menhubungkan multimeter secara seri pengukuran arus pada rangkaian ini dapat dilihat ditabel berikut :
Tabel 5.6 Hasil Pengukuran Pada Rangkaian
No.
1 Arus ( mA)
5.1.10 Pengukuran Power Supply
Tegangan sumber yang diinginkan memiliki empat
Volt DC. Untuk menyesuaikan spesifikasi keluaran tegangan sumber, maka dilakukan pengukuran tegangan tersebut. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan, maka didapat hasil
Pada Rangkaian Kipas Pendingin
Pada pengukuran rangkaian ini, di ukur arus dengan cara menghubungkan alat ukur secara seri pada rangkaian seperti pengukuran arus pada
motor, yaitu menhubungkan multimeter secara seri. Untuk hasil pengukuran arus pada rangkaian ini dapat dilihat ditabel berikut :
Tabel 5.6 Hasil Pengukuran Pada Rangkaian Kipas Pendingin
Pengukuran Nilai
Arus ( mA) 1.18
Pengukuran Power Supply
ber yang diinginkan memiliki empat keluaran tegangan . Untuk menyesuaikan spesifikasi keluaran tegangan sumber, maka dilakukan pengukuran tegangan tersebut. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan, maka didapat hasil pengukuran seperti pada tabel berikut :
Gambar 4.5 Rangkaian Power Supply
+ -
+
+
Pada pengukuran rangkaian ini, di ukur arus dengan cara menghubungkan alat ukur secara seri pada rangkaian seperti pengukuran arus pada rangkaian . Untuk hasil
keluaran tegangan 12 . Untuk menyesuaikan spesifikasi keluaran tegangan sumber, maka dilakukan pengukuran tegangan tersebut. Berdasarkan pengukuran yang telah
+
+
Tabel 5.7 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran Pada Power Supply
No. Komponen Yang
Mempengaruhi Arah
Nilai Tegangan Saat Kondisi Aktif (Volt) Tidak Aktif (Volt)
1 Motor ( driver motor ) Naik 11.71 11.74
Turun 11.72 11.74
2 Buzzer 11.73 11.73
3 Kipas Pendingin 11.73 11.74
5.2 Pengujian
Untuk mendapatkan hasil perancangan yang maksimal perlu adanya pengujian di beberapa sistem, baik rangkaian maupun programnya. Pengujian pada rangkaian sangat erat hubungannya dengan pengukuran tegangan seperti yang pada pengukuran tegangan sebelumnya dan juga dengan pengujian program.
5.2.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller
Rangkaian mikrokontroller adalah rangkaian utama pada sistem dispenser ini sehingga didalam rangkaiannya terdapat beberapa rangkaian yang berhubungan dengan rangkaian keluaran (driver motor dan LCD) maupun masukan (switch). Pada perancangan sistem rangkaian mikrokontroller terdapat sebuah LED yang berfungsi sebagai indikator untuk mengetahui apakah IC mikrokontroller mendapat supply atau tidak. Lampu LED yang digunakan untuk pengujian bukanlah LED indicator. LED yang digunakan dalam pengujian adlah LED pada rangkaian LED akan dihubungkan pada keluaran pin IC Mikrokontroller. Skematik rangkaian LED yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gambar 4.6 Skematik Rangkain LED
Berikut adalah program yang digunakan dalam pengujian rangkaian mikrokontroller :
#include <mega8535.h> #include <delay.h>
// Alphanumeric LCD Module functions #asm
.equ __lcd_port=0x12 #endasm
#include <lcd.h>
// Declare your global variables here void main(void) { - - - while (1) {
// Place your code here PORTA=0xFF; delay_ms(1000); PORTA=0x00; delay_ms(1000); }; }
Hasilnya adalah semua lampu yang terhubung pada PortA hidup selama satu detik lalu mati selama satu detik secara berkelanjutan. Hasil dari pengujian ini membuktikan bahwa rangkaian mikrokontroller dapat digunakan dengan baik sesuai dengan program yang didownload ke IC ATmega 8535.
Ke Pin IC mikrokontroller
5.2.2 Pengujian LCD
Pada pengujian LCD menggunakan rangkaian minimum sistem sebagai rangkaian utama. Pengjian ini menggunakan rangkaian power supply, rangkaian minimum sistem, dan rangkaian LCD. Berikut adalah program yang digunakan untuk menguji rangkaian LCD :
#include <mega8535.h> #include <delay.h>
// Alphanumeric LCD Module functions #asm
.equ __lcd_port=0x12 #endasm
#include <lcd.h>
// Declare your global variables here void main(void) { - - - while (1) {
// Place your code here lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" Welcome To "); delay_ms(3000);
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf(" Violet ‘Cafe "); delay_ms(3000);
lcd_clear(); delay_ms(1000); };
}
Hasil pengujian rangkaian ini adalah LCD dapat menampilkan karakter ”Welcome To” selama tiga detik pada baris pertama lalu disusul dengan karakter ”Violet’ Cafe” selama tiga detik. Setelah seluruh karakter ditampilkan, LCD kembali kosong tanpa karakter apapun selama 1 detik. Dari hasil pengujian tersebut didapat bahwa rangkain LCD dapat bekerja dengan baik sesuai dengan progam.
5.2.3 Pengujian Rangkaian Driver Motor
Pada pengujian rangkaian driver motor menggunakan mikrokontroller sebagai rangkaian utama. Pengujian ini menggunakan rangkaian power supply, rangkaian mikrokontroller, rangkaian driver motor, dan motor DC. Pengujian dilakukan dengan cara mendownload program ke IC. Berikut adalah program yang digunakan dalam pengujian rangkaian driver motor :
#include <mega8535.h> #include <delay.h>
// Alphanumeric LCD Module functions #asm
.equ __lcd_port=0x12 #endasm
#include <lcd.h>
// Declare your global variables here void main(void) { - - - while (1) { PORTC.0=1; delay_ms(3000); PORTC.1=1; delay_ms(3000); }; }
Hasilnya adalah motor berputar searah jarum jam selama tiga detik lalu bergerak berlawanan jarum jam selama tiga detik. Hasil ini membuktikan bahwa motor berputar sesuai dengan program dan tentu saja driver motor dapat berfungsi dengan baik.
5.2.4 Pengujian Rangkaian Pengecek Level
Pada pengujian rangkaian pengecek level motor menggunakan limit switch yang berfungsi sebagai pendeteksi level saos. Pengujian ini menggunakan
