PERANCANGAN PURWARUPA ALAT SORTIR BUAH KENTANG OTOMATIS BERDASARKAN UKURAN MENGGUNAKAN LASER DIODA DAN SENSOR LDR
SKRIPSI
RESTU SITANGGANG 180821024
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2020
PERANCANGAN PURWARUPA ALAT SORTIR BUAH KENTANG OTOMATIS BERDASARKAN UKURAN MENGGUNAKAN LASER DIODA DAN SENSOR LDR
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RESTU SITANGGANG 180821024
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2020
PERNYATAAN
PERANCANGAN PURWARUPA ALAT BUAH KENTANG OTOMATIS BERDASARKAN UKURAN MENGGUNAKAN
LASER DIODA DAN SENSOR LDR
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, September 2020
Restu Sitanggang 180821024
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Esa dengan limpahan berkat-Nya sehingga dapat diselesaikan penulisan Skripsi dengan judul
“Perancangan Purwarupa Alar Sortir Buah Kentang Otomatis Berdasarkan Ukuran Menggunakan Laser Dioda Dan Sensor Ldr Selama proses penulisan laporan projek ini, penulis mendapatkan bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini , penulis ingin mengucapkan trimakasih kepada yang telah membantu penulisan laporan projek , khususnya kepada ;
1. Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan pertolonganNya, sehingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik.
2. Kedua orang tua yang telah memberi dukungan baik berupa dukungan material dan moral.
3. Bapak Prof. Dr Runtung Sitepu, SH.M.Hum selaku Rektor Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Dr.Kerista Sebayang M.Si selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
5. Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji, MS Selaku Ketua Jurusan S1 Fisika Universitas Sumatera Utara
6. Bapak Junedi Ginting,M.Si Selaku dosen Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini.
7. Bapak kurnia Brahmana M.Si dan Dr.Perdinan Sinuhaji Selaku dosen Pemguji yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini
8. Abang Jupentus Sitanggang dan kakak Wastina Sitanggang, dan Murni Sitanggang yang selalu memberikan motivasi yang baik dan berbagai dukungan lainnya sehingga penulis dapat menyeselesaikan penulisan skripsi ini.
9. Teman-teman S1 Fisika Ekstensi stambuk 2018 dan teman teman yang selalu ada Firly Nasution dan Mery Sibagariang dan Teman – teman kost putri hijau sonya adelina sipayungdan devita manihuruk yang selalu memberikan motivasi dan yang selalu mendoakan sehingga penulis dapat menyeselesaikan penulisan skripsi ini dengan baik.
10. Teman – teman segrup pemuda/i Marding-ding yang selalu memberikan motivasi dan yang selalu mendoakan sehingga penulis dapat menyeselesaikan penulisan laporan proyek ini.
Semoga skripsi ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya para mahasiswa Universitas Sumatera Utara.. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini jauh dari sempurna, baik dari segi penyusunan, bahasan, ataupun penulisannya. Oleh karena itu saya mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun, khususnya dari Bapak dosen pembimbing saya guna menjadi acuan dalam bekal pengalaman bagi saya .untuk lebih baik di masa yang akan datang. Akhir kata, semoga bermanfaat.
` Medan, 18 September 2020
Restu Sitanggang
PERANCANGAN PURWARUPA ALAT SORTIR BUAH KENTANG OTOMATIS BERDASARKAN UKURAN MENGGUNAKAN LASER DIODA DAN SENSOR LDR
ABSTRAK
Penelitian ini membahas tentang pembuatan rancang bangun alat penyortiran dan penghitung buah kentang yang sudah siap dipanen secara otomatis dengan mengunakan sistem kerja laser dioda dan sensor LDR. Alat ini dapat bekerja secara otomatis karena dikendalikan oleh mikrokontroler Atmega 328. Secara keseluruhan sistem ini terdiri dari perancangan laser dioda dan sensor LDR, servo dan catu daya.
Pendeteksian buah terdiri dari teknologi mikrokontroler Atmega 328, laser,sensor LDR dan Lcd. Tahapan uji coba alat ini meliputi, uji rangkaian sensor , uji coba rangkaian motor servo, dan uji coba alat penyortir buah kentang otomatis. Ketika buah kentang dideteksi sensor ldr maka mikrokontroler akan melakukan pengambilan data . Data yang diambil mikrokontroler akan ditampilkan ke Lcd dan menjadikan data sebagai acuan penentuan kategori ukuran buah. Adapun perangkat tambahan berupa barang pemisah ukuran buah kentang dengan memanfaatkan motor servo DC dan buzzer sebagai pengingat ketika buah sudah mencapai jumlah yang sudah ditentukan dan kita menekan push button untuk menghentikan mesin.
Kata Kunci : Buah Kentang, Laser dioda, Lcd, Mikrokontroler Atmega 328, Motor Servo, Sensor LDR.
DESIGN OF PURWARUPA AUTOMATIC POTATO FRUIT CARRYING TOOL BASED ON SIZE USING DIODE LASER AND
LDR SENSOR
ABSTRACT
This research discusses the design of a potato sorting and counting tool that is ready to be harvested automatically using a diode laser working system and an LDR sensor. This tool can work automatically because it is controlled by the Atmega 328 microcontroller. Overall this system consists of the design of a laser diode and LDR sensor, servo and power supply. Fruit detection consists of Atmega 328 microcontroller technology, laser, LDR and Lcd sensors. The testing stages of this tool include testing the sensor circuit, testing the servo motor circuit, and testing the automatic potato fruit sorter. When the potato is detected by the LDR sensor, the microcontroller will collect data. The data taken by the microcontroller will be displayed on the LCD and make the data as a reference for determining fruit size categories. There is an additional device in the form of separating the size of the potato fruit by utilizing a DC servo motor and a buzzer as a reminder when the fruit has reached a predetermined amount and we press the push button to stop the machine.
Keywords: 328 Microcontroller, diode laser ,LDR sensor, lcd ,Potato, Servo motor.
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PERSETUJUAN ... i
PERNYATAAN ... ii
PENGHARGAAN ... iii
ABSTRAK ... v
ABSTRACK... iv
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Perumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4.Tujuan dan manfaat penelitian ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 14
2.1.Mikrokontroler AVR Atmega 328 ... 4
2.1.1.Fitur AVR Atmega 328 ... 4
2.1.2.Memori Atmega 328 ... 8
2.1.3.Input dan output Atmega 328 ... 9
2.1.4.Interupsi Atmega 328 ... 10
2.2.Laser Dioda ... 11
2.2.1.Prinsip Kerja Laser ... 12
2.2.2 Aplikasi Laser ... 12
2.3.LDR (Light Dependent Resistor) ... 13
2.4.Konveyer ... 14
2.5.LCD (Liquid Cristal Dispalay ... 16
2.6.Motor Servo ... 17
2.6.1 Prinsip Kerja Motor Servo ... 19
2.7. Buzzer ... 20
2.8. Push Button ... 21
2.9 Motor DC ... 20
2.10 Struktur bahasa c ... 21
2.11 Motor DC ... 22
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN………23
3.1.Diagram Blok Sistem ... 23
3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 328... 25
3.3 Rangkaian regulator LM7005 ... 26
3.4.Rangkaian LCD ... 26
3.5.Rangkaian Buzzer... 27
3.6. Rangkaian Motor Servo ... 28
3.7.Rangkaian Laser Dioda dan Sensor LDR... 30
3.8 Rangkain Lengkap ... 31
3.9. Flowchart ... 32
BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL ... 33
4.1.Pengujian Rangkaian Mikrokontroler 328 ... 34
4.2.Pengujian Rangkaian regulator LM7805 ... 35
4.3.Pengujian Rangkaian regulator LM2596 ... 36
4.4. Pengujian Rangkaian LCD ... 36
4.5. Pengujian Rangkaian Motor Servo ... 37
4.6. Pengujian motor konveyer ... 37
4.7 Pengujian rangkaian sensor LDR ... 38
BAB V PENUTUP ... 42
5.1.Kesimpulan ... 42
5.2.Saran ... 42
DAFTAR PUSATAKA ... 43
LAMPIRAN ... 45
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Ganbar 2.1 Architecture Atmega 328 ... 6
Ganbar 2. 2 Konfigurasi Pin... 7
Gambar 2. 3 Dioda Laser ... 13
Gambar 2.4 LDR Light Dependent Resistor ... 13
Gambar 2.5 LCD (Liquid Cristal Display) ... 16
Gambar 2. 6 Bagian Servo ... 18
Gambar 2. 7 Bagian Servo ... 19
Gambar 2. 8 Prinsip Kerja Motor Servo ... 19
Gambar 2.9 Buzzer... 20
Gambar 2. 10 Saklar Push Button ... 21
Gambar 2.11 Wiring Push Botton ... 21
Gambar 3.1 Diagram Blok cara kerja secara umum ... 23
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 328 ... 25
Gambar 3.3 Rangkaian regulator LM7805 ... 26
Gambar 3.4 Rangkaian LCD ... 27
Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer ... 27
Gambar 3.6 Rangkaian Motor Servo ... 28
Gambar 3.7 Rangkaian sensor LDR... 30
Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap... ... 31
Gambar 3.9 Flowchart ... 32
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Mikrokontroller ATMEGA328... 33
Gambar 4.2. Hasil pengujian rangkaian regulator LM75 ... 34
Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian regulator LM2596 ... 35
Gambar 4.4. Hasil pengujian LCD ... 44
Gambar 4.7 Pengujian Rangkaian sensor LDR... 38
Gambar 4.8 Pengujian Rangkaian sensor LDR ... 39
Gambar 4.9 Percobaan Pada Buah Kentang Kecil………..41
Gambar 4.10 Rancangan keseluruhanan Alat ... 41`
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Konfigurasi PORT B ... 7
Tabel 2 Konfigurasi PORT C ... 8
Tabel 3 Konfigurasi PORT D ... 8
Tabel 4.1 Pengujian Rangkaian Regutor LM7805 ... 34
Tabel 4.2 Pengujian Rangkaian regulator LM2596... ... 35
Tabel 4.3 Pengujian Motor Servo. ... 37
Tabel 4.4 Pengujian penyortiran Buah Kentang Kecil... 39
Tabel 4.5 Pengujian penyortiran Buah Kentang Sedamg ... 39
Tabel 4.6 Pengujian penyortiran Buah Kentang Besar ... 40
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sektor pertanian merupakan sektor yang menopang kehidupan sebagian besar masyarakat Indonesia. Sebagian masyarakat indonesia memiliki penduduk yang berprofesi sebagai petani , terutama dibidang holtikultura . Adapun tanaman holtikultura yang paling diminati petani adalah kentang.
Pada saat panen dilapangan, kentang yang tidak busuk yang telah dipanen dimasukan kedalam karung secara manual dan kemudian diangkut ke dalam gudang penyimpanan. Buah kentang yang bagus kemudian dihamparkan diatas terpal untuk proses penyortiran untuk dipilih satu persatu . Penyortiran buah kentang yang dilakukan di daerah ini , yaitu berdasarkan ukuran . Karena semakin kecil buah kentang semakin mahal karena digunakan untuk benih kentang untuk penanaman selanjutnya. Buah kentang biasa dikelompokan ke dalam beberapa ukuran, yaitu kecil (S), Sedang (M) dan Besar (L). Proses penyortiran ini berlangsung secara manual. Proses manual ini tentunya akan membutuhkan lebih banyak tenaga kerja dan lebih banyak waktu. Besarnya kekeliruan atau bahkan membutuhan tambahan waktu untuk menentukan kategori manakah buah kentang tersebut berada menjadi sebuah masalah ketika pemanenan buah kentang. Oleh karena itu, perlu dipertimbangkan kebutuhan yang akan adanya perancangan sistem penyortiran buah kentang otomatis berdasarkan ukuran yang mencakup proses perhitungan jumlah butir kentang.
Dengan adanya mikrokontroler dapat dimanfaatkan sebagai pengolah data dari laser dan sensor LDR dan menjadikan tampilan akhir di LCD dalam proses penyortiran dan penghitung buah kentang. Alat yang akan dibuat adalah alat penyortiran dan penghitung jumlah buah yang dibuat berdasarkan prinsip kerja ensor laser dan sensor LDR. Penyortiran buah berdasarkan ukuran kecil (S), Sedang (M) dan Besar(L). menggunakan laser berbasis mikrokontroler Atmega 328.
Adanya pertimbangan untuk perancangan purwarupa penyortiran otomatis buah kentang tersebut diharapkan dapat lebih menghemat waktu , Sumber Daya Manusia
(SDM ) dan memperkecil kemungkinan terjadinya kekeliruan ukuran karena sudah diatur mesin penyortir serta alat ini juga diharapkan dapat mempermudah bagi kalangan akademisi dalam mempelajari sistem otomasi yang bisa diterapkan di industri.Dari latar belakang tersebut dibuatlah judul skripsi “ Perancangan Purwarupa Alat Sortir Buah Kentang Otomatis Berdasarkan Ukuran Menggunakan Laser dioda dan Sensor LDR”
1.2 Perumusan Masalah 1.2.1 Rumusan Masalah
Berdasarkan pemaparan latar belakang yang telah dikemukan diatas maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan diselesaikan sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang laser dioda dan sensor LDR agar dapat membedakan buah kentang berdasarkan ukuran?
2. Bagaimana merancang laser dioda dan LDR agar dapat menghitung jumlah buah secara otomatis ?
3. Bagaimana mengolah data dari sensor ke dalam mikrokontroler sehingga nilai yang dibaca dapat diamati secara langsung melalui lcd?
1.2.2 Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah yang telah di uraikan , terdapat batasan batasan masalah dalam kajian ini sebagai berikut:
1. Penelitian ini dilakukan terhadap perancangan sistem penyortiran dan penghitung otomatis buah kentang hanya mencakup penyortiran berdasarkan ukuran buah kentang, dan tidak mencakup penyortiran berdasarkan kualitas yaitu bagus atau busuknya buah yang tersedia.
2. Penelitian yang dibuat masih dalam bentuk miniatur, tata letak sensor laser dioda dan LDR menyesuaikan dengan dengan kondisi konveyer.
3. Pengujian alat dilakukan dengan menjadikan hasil bacaan dari laser dioda dan sensor ldr dan tampilan pada LCD sebagai acauan
4. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler berjenis Atmega 328 serta interface ke LCD dan bahasa program yang digunakan adalah bahasa C
5. Pengujian sample hanya menggunakan buah kentang dengan ukuran kecil, sedang dan besar.
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.3.1 Tujuan Penelitian
Sebagai tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini :
1. Merancang alat yang dapat menyortir dan menghitung buah kentang berdasarkaan ukuran menggunakan laser dioda dan sensor LDR.
2. Mengetahui prinsip kerja alat penyortir buah kentang menggunakan laser dioda dan sensor LDR berbasis mikrokontroler
1.3.2 Manfaat penelitian
1. Mempermudah pekerjaan dan menghemat sumber daya manusia dan mengefektifkan waktu bagi petani kentang
2. Mempermudah bagi kalangan akademisi dalam mempelajari sistem otomasi yang bisa diterapkan di industri pertanian
3. Dapat membuat purwarupa alat penyortir barang menggunakan laser dioda dan sensor ldr berbasis mikrokontroler
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler Atmega 328
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.
Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis.
Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :
Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas
Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi
Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.
Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal,
sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama.
2.2.1. Fitur AVR ATMega328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluarga AVR 8 Bit .Dari segi ukuran fisik, ATMega 328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dari Mikrokontroler lainnya.
Namun dari segi memori dan periperial tidak kalah dari yang lainnya.
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
32 x 8-bit register serba guna.
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallel. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang
dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.
Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
Berikut adalah tampilan architecture ATmega 328 :
Gambar 2.1 Architecture ATmega328
Gambar 2.2 Konfigurasi pin
Tabel 2.1 Konfigurasi PORTB
Tabel 2.2 Konfigurasi PORTC
Tabel 2.3 Konfigurasi PORTD
2.2.2. Memory Mikrokontroller
Mikrokontroller mempunyai beberapa macam memory antara lain :
Eeprom - Electrically Erasable Programmable Read Only Memory Beberapa mikrokontroler memiliki EEPROM yang terintegrasi pada chipnya.
EEPROM ini dugunakan untuk menyimpan sejumlah kecil parameter yang
dapat berubah dari waktu ke waktu. Jenis memori ini bekerja relatif pelan, dan kemampuan untuk dihapus/tulis nya juga terbatas.
FLASH (EPROM) FLASH meberikan pemecahan yang lebih baik dari EEPROM ketika dibutuhkan sejumlah besar memori non-volatile untuk program. FLASH ini bekerja lebih cepat dan dapat dihapus/tulis lebih sering dibanding EEPROM.
Battery Backed-Up Static RAM Memori ini sangat berguna ketika dibutuhkan memori yang besar untuk menyimpan data dan program.
Keunggulan utama dari RAM statis adalah sangat cepat dibanding memori non-volatile, dan juga tidak terdapat keterbatasan kemampuan hapus/tulis sehingga sangat cocok untuk aplikasi untuk menyimpan dan manipulasi data secara lokal.
Field Programming/Reprogramming Dengan menggunakan memori non- volatile untuk menyimpan program akan memungkinkan mikrokontroler tersebut untuk diprogram ditempat, tanpa melepaskan dari sistem yang dikontrolnya. Dengan kata lain mikrokontroler tersebut dapat diprogram setelah dirakit pada PCB.
Otp - One Time Programmable Mikrokontroler OTP adalah mikrokontroler yang hanya dapat diprogram satu kali saja dan tidak dapat dihapus atau dimodifikasi. Biasanya digunakan untuk produksi dengan jumlah terbatas.
OTP menggunakan EPROM standard tetapi tidak memiliki jendela untuk menghapus programnya.
Software Protection
Dengan "encryption" atau proteksi fuse, software yang telah diprogramkan akan terlindungi dari pembajakan, modifikasi atau rekayasa ulang. Kemampuan ini hanya dipunyai oleh komponen OTP atau komponen yang dapat diprogram ulang. Pada komponen jenis Mask ROM tidak diperlukan proteksi, hal ini dikarenakan untuk membajak isi programnya seseorang harus membacanya (visual) dari chip nya dengan menggunakan mikroskop elektron
2.2.3. Input/Output Mikrokontroller
Mikrokontroller mempunyai beberapa Input/Output diantaranya yaitu :
UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) adalah adapter serial port adapter untuk komunikasi serial asinkron.
USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter) merupakan adapter serial port untuk komunikasi serial sinkron dan asinkron.
Komunikasi serial sinkron tidak memerlukan start/stop bit dan dapat beroperasi pada click yang lebih tinggi dibanding asinkron.
SPI (serial peripheral interface) merupakan port komunikasi serial sinkron.
SCI (serial communications interface) merupakan enhanced UART (asynchronous serial port).
I2C bus (Inter-Integrated Circuit bus) merupakan antarmuka serial 2 kawat yang dikembangkan oleh Philips. Dikembangkan untuk aplikasi 8 bit dan banyak digunakan pada consumer elektronik, otomotif dan indistri. I2C bus ini berfungsi sebagai antarmuka jaringan multi-master, multi-slave dengan deteksi tabrakan data. Jaringan dapat dipasangkan hingga 128 titik dalam jarak 10 meter. Setiap titik dalam jaringan dapat mengirim dan menerima data. Setiap titik dalam jaringan harus memiliki alamat yang unik.
Analog to Digital Conversion (A/D). Fungsi ADC adalah merubah besaran analog (biasanya tegangan) ke bilangan digital. Mikrokontroler dengan fasilitas ini dapat digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang memerlukan informasi analog (misalnya voltmeter, pengukur suhu dll). Terdapat beberapa tipe dari ADC sbb:
Succesive Approximation A/D converters.
o Single Slope A/D converters.
o Delta-Sigma A/Ds converters.
o Flash A/D.
D/A (Digital to Analog) Converters. Kebalikan dar ADC seperti diatas.
Comparator. Mikrokontroler tertentu memiliki ssebuah atau lebih komparator. Komparator ini bekerja seperti IC komparator biasa tetapi sinyal input/output terpasang pada bus mikrokontroller.
2.2.4. Interupsi
Interupt merupakan metode yang efisien bagi mikrokontroler untuk memproses periperalnya, mikrokontroler hanya bekerja memproses peripheral tsb hanya pada saat terdapat data diperiperal tsb. Pada saat terjadi interupt, mikrokontroler menunda operasi yang sedang dilakukan kemudian mengidentifikasi interupsi yang datang dan menjalankan rutin pelayanan interupsi. Rata-rata mikrokontroler memiliki setidak tidaknya sebuah interupsi eksternal, interupsi yang dimiliki bisa dipicu oleh "edge" atau "level" Edge triggered interupt bekerja tidak tergantung pada pada waktu terjadinya interupsi, tetapi interupsi bisa terjadi karena glitch. Sedangkan Level triggered interupt harus tetap pada logika high atau low sepanjang waktu tertentu agar dapat terjadi interupsi, interupsi ini tahan terhadap glitch Interrupts ada 2.
Maskable Interrupts Dengan maskable interupt kita dapat bebas memilih untuk menggunakan satu atau lebih interupsi. Keuntungan maskable interupt ini adalah kita dapat mematikan interupsi pada saat mikrokontroler sedang melakukan proses yang kritis sehingga interupsi yang datang akan diabaikan.
Vectored Interrupts Pada saat terjadi interupsi, interupt handler secara otomatis akan memindahkan program pada alamat tertentu yang telah ditentukan sesuai engan jenis interupsi yang terjadi
2.3 Laser Dioda
Laser (singkatan dari bahasa Inggris: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat lihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi.
Laser adalah sangat penting dalam kenangan optik, komunikasi serat optik, aplikasi militer, prosedur bedah, pemutar CD, Printer dll Berbagai bentuk laser seperti Gallium arsenide laser yang, Helium Neon laser, Karbon dioksida Laser dll digunakan dalam berbagai aplikasi. CD player menggunakan teknologi laser untuk membaca data optik direkam dalam bentuk Bits dan Pits pada CD.
Laser adalah sinar sempit Foton yang dipancarkan oleh dioda laser khusus dibuat. Dioda laser mirip dengan LED biasa, tapi menghasilkan sinar cahaya intensitas tinggi. Sebuah laser adalah perangkat di mana jumlah atom bergetar untuk menghasilkan sinar radiasi di mana semua gelombang memiliki panjang gelombang . tunggal dan berada dalam fase satu sama lain.
2.3.1 Prinsip kerja laser dioda
Yang paling umum dioda laser menghasilkan semikonduktor atau injeksi laser. Dioda laser mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Dalam laser ini, populasi inversi Elektron diproduksi dengan menerapkan tegangan melintasi pn nya. Sinar laser ini kemudian tersedia dari daerah semikonduktor. The pn dari dioda laser telah dipoles berakhir sehingga, foton yang dipancarkan mencerminkan bolak- balik dan menciptakan lebih banyak pasangan elektron-lubang. Foton sehingga dihasilkan akan berada di fase dengan foton sebelumnya. Ini akan memberikan Pensil Beam dan semua foton dalam berkas yang koheren dan dalam fase.
2.3.2 Aplikasi Laser
Dioda laser dapat dinyalakan dan dimatikan pada frekuensi setinggi 1GHz, membuat mereka ideal dalam aplikasi telekomunikasi. Karena laser yang menghasilkan panas pada memukul jaringan tubuh, itu adalah solusi ideal untuk menyembuhkan bagian sensitif seperti Retina Mata dan otak. Laser dapat digunakan untuk menentukan lesi sehingga jaringan di sekitarnya tidak terpengaruh seperti dalam kasus operasi.
Laser adalah intensitas menembus balok tinggi dan sangat berbahaya bila difokuskan pada ke mata. Laser pointer biaya rendah sekarang tersedia di pasar dan beberapa orang menangani mereka ceroboh dan bahkan dapat memberikan kepada anak-anak untuk bermain dengan. Sebuah pointer laser dengan daya output lebih tinggi dari 5 mW berbahaya. Ambil hati-hati saat menangani dioda laser. Selalu mengambil tindakan pencegahan tetap trouble shooting CD player, printer laser dll
Gambar 2.3 Dioda Laser
2.4. LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya.
Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang turun menjadi sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa.
Simbol LDR dapat dilihat seperti pada gambar berikut. Simbol Dan Fisik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor).
Gambar 2.4 LDR Light Dependent Resistor
. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral sebagai berikut : Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Bila sebuah Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu.
Laju recovery meru-pakan suatu ukuran praktis dan suatu ke-naikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux. Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik (TEDC,1998)
Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR seki-tar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebe-sar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sul-fida.
Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak mua-tan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah men-galami penurunan.
2.5 Konveyor
Konveyor (Conveyor) berasal dari kata convoy yang artinya, berjalan bersama dalam suatu grup besar. Konveyor berfungsi mengangkut suatu barang
dalam jumlah besar dan dapat mengatasi jarak yang diberikan, konveyor telah banyak dipakai industri di seluruh dunia untuk menghemat waktu dalam mencapai jarak pengangkutan serta menghemat tenaga manusia.
Dalam kondisi tertentu, konveyor banyak dipakai karena mempunyai nilai ekonomis dibanding transportasi berat seperti truk dan mobil pengangkut. Konveyor dapat memobilisasi barang dalam jumlah banyak dan kontinyu dari satu tempat ke tempat lain, perpindahan tempat tersebut harus mempunyai lokasi yang tetap agar sistem konveyor mempunyai nilai ekonomis. Kelemahan sistem ini adalah tidak mempunyai fleksibilitas saat lokasi barang yang dimobilisasi tidak tetap dan jumlah barang yang masuk tidak kontinyu. Modifikasi dilakukan pada suatu mesin tentunya dalam rangka meningkatkan performa mesin yang telah dirancang, sehingga akan didapat keuntungan dan kelebihan disamping adanya beberapa kelemahan yang akan timbul. Pada modifikasi konveyor rantai ini akan ditemui diantaranya adalah : Keuntungan.
Dapat beroperasi secara mendatar maupun miring dengan sudut maksimum sampai dengan Kapasitas tinggi.
Serba guna.
Kapasitas dapat diatur.
Perawatan mudah.
Kelemahan
Panjang dari konveyor ditentukan terlebih dahulu.
Biaya relatif mahal.
Sudut kemiringan / inklinasi terbatas.
Klasifikasi umum konveyor Penggunaan alat pemindah bahan pada konveyor merupakan bagian yang sangat berperan penting pada terwujudnya suatu proses yang diinginkan oleh sebuah perusahaan dalam pemilihan karakteristik dan klasifikasi bahan yang ingin dipindahkan dalam mencapai hasil yang diinginkan secara maksimal.
Penggunaan pada konveyor di sesuaikan dari segi jenis kapasitas dan kecepatan daya hantar nya, sehingga konveyor yang sesuai dengan karakteristik bahan yang ingin di pindahkannya dapat bekerja secara maksimal. Berikut adalah klasifikasi dari beberapa macam jenis konveyor : Konveyor Sabuk (Belt Conveyor)
Konveyor sabuk (Belt Conveyor) merupakan jenis konveyor yang berbentuk sabuk dengan dua roda di kedua ujung konveyor. Konveyor sabuk ini berfungsi untuk memindahkan material baik yang berupa Unit Load atau Bulk Material secara mendatar ataupun miring.
2.6 LCD (Liquid Cristal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsisebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dariback-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Gambar 2.5 LCD (Liquid Cristal Display)
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yangberfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register.
Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut
merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat.
LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.7 Motor Servo
Motor servo terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear , sebuah potensiometer , sebuah output shaft dan sebuah rangkain kontrol elektronik.
Biasanya, motor servo berbentuk kotak segi empat dengan sebuah output shaft motor
dan konektor dengan 3 kabel yaitu power, kontrol dan ground. Gear motor servo ada yang terbuat dari plastik, metal, dan titanium. Didalam motor servo terdapat potensiometer yang digunakan sebagai sensor posisi . Potensiometer tersebut dihubungkan dengan output shaft untuk mengetahui posisi aktual shaft. Ketika motor dc berputar, maka output shaft juga berputar dan sekaligus memutar potensiometer.
Rangkain kontrol kemudian dapat membaca kondisi potensiometer tersebut untuk mengetahui posisi aktual shaft. Jika posisinya sesuai dengan yang diinginkan, maka motor dc akan berhenti.
Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya.
Sudut operasi motor servo ( Operating Angle) bervariasi tergantung jenis motor servo. Ada 2 jenis motor servo yaitu:
1. Motor Servo Standart Yaitu motor servo yang mampu bergerak CW dan CCW dengan sudut operasi tertentu, misalnya 600, 900,1800. Jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90⁰ kearah kanan dan 90⁰ kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya setengah lingkaran atau 180⁰.
2. Motor Servo Continous Yaitu motor servo yang mampu bergerak CW dab CWW tanpa batasan sudut operasi (berputar secara continyu). perputaran porosnya tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan maupun kiri
Gambar 2.6 Servo
Gambar 2.7 Bagian Servo 2.7.1 Prinsip kerja motor servo
Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo.
Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar 2.8 Prinsip Kerja Motor Servo
Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang
mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.
2.8 Buzzer
Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang di keluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5 KHz (Malvino, 1989).
Gambar2. 9 Buzzer
Pada dasar nya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau ke luar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.
2.9 Push Botton
Saklar merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan dua titik atau lebih dalam suatu rangkaian elektronika. Salah satu jenis saklar adalah saklar
.
Push button merupakan saklartekan yang berfungsi sebaga alat pemutus atau penghubung arus listrik. Alat ini bekerja dengan prinsip unlock (tidak mengunci). Jadi apabila saat kita menekan tombolnya, dan kemudian kita melepaskannya maka tombol itu akan kembali keposisi normal. Push button sering digunakan didalam dunia perindustrian. Alat ini sering digunakan untuk mengoperasikan mesin - mesin industri.
Gambar 2. 10 Saklar Push Button
Push button yaitu saklar yang hanya akan menghubungkan dua titik atau lebih pada saat tombolnya ditekan dan pada saat tombolnya tidak ditekan maka akan memutuskan dua titik atau lebih dalam suatu rangkaian elektronika. Wiring dan bentuk saklar Push button ditunjukan pada gambar berikut:
Gambar 2.11 Wiring Push Botton
2.10 Struktur bahasa C
a. Program bahasa C tersusun atas sejumlah blok fungsi
b. Setiap fungsi terdiri dari satu atau beberapa pernyataan untuk melakukan suatu proses tertentu.
c. Tidak ada perbedaan antara prosedur atau fungsi
d. Setiap program bahasa C mempunyai suatu fungsi dengan nama
“main” (program utama)
e. Fungsi bisa diletakkan diatas atau dibawah fungsi “main”
f. Setiap statemen diakhiri dengan semicolon (titik koma)
2.11 Motor DC
Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar.
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.Motor mengubah daya masuk listrik menjadi daya keluar mekanik.
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Digram Blok Sistem
Berikut adalah diagram blok mekanisme kerja alat dalam melakukan penyortiran dan penghitung buah berdasarkan ukuran buah kentang.
ATmega328 LDR
Laser LCD
Servo 1
Servo 2
Driver Konveyor Motor konveyor Supply
Push Button
Buzzer
Gambar 3.1 Diagram Blok cara kerja secara umum
1. Blok Laser dioda : Laser sebagai pemancar cahaya 2. Sensor LDR : Sebagai Inputan / Pendeteksi Cahaya 3. Blok Atmega 328 : Menkonversi data dari sensor 4. Blok PSA (supply) : Sebagai sumber tegangan
5. Blok Motor Servo : Motor servo akan bergerak sesuai perintah dari mikrokontroler
6. Blok LCD : Sebagai tampilan output data
7. Blok Push Botton 1 : Setting untuk memulai / menghidupkan sistem 8. Blok Push Botton 2 : Setting untuk menghenti kan dan mereset sistem
ketika buah sudah penuh 9. Blok Driver Konveyer : Mengontrol konveyer
10. Blok Motor Konveyer : Motor menggerakan driver konveyer agar
selalu berputar
11. Blok Buzzer : Komponen pengingat ketika jumlah buah kentang sudah mencapai jumlah yang ditentukan..
Dari gambar 3.1 blok diagram diatas dapat dijelaskan ketika buah kentang dijalankan diatas konveyer , sensor LDR akan dihalangi oleh buah kentang sehingga sensor LDR tidak menangkap cahaya dari laser , lamanya buah kentang menghalangi sensor LDR akan di hitung oleh timer pada mikrokontroler dan akan ditampilkan pada Lcd. Lamanya buah kentang menghalangi sensor ldr akan dihitung oleh timer di mkrokontroler dan akan ditampilakan di LCD , ketika berada pada waktu antara 300 ms – 530 ms , Maka data yang akan dikirim ke mikrokontroler dengan pembacaan pada kondisi ini ukuran buah kentang dianggap kecil, dan buah tersebut akan tepat berhenti di depan servo 1 dan servo 1 akan aktif melakukan penyortiran dan servo 2 nonaktif.
Ketika waktu menghalangi sensor LDR berada pada waktu antara 531 ms – 560 ms. Maka data yang akan dikirim ke mikrokontroler dengan pembacaan pada kondisi ini ukuran buah kentang dianggap sedang, dan buah tersebut akan tepat berhenti di depan servo 2 dan akan aktif melakukan penyortiran dan servo 1 nonaktif.
Ketika waktu menghalangi sensor LDR berada pada waktu antara 651 ms - 900 ms. Maka data yang akan dikirim ke mikrokontroler dengan pembacaan pada kondisi ini ukuran buah kentang dianggap besar, dan buah tersebut akan berjalan
lurus kedepan dan akan jatuh diwadah yang disediakan dan servo 1 dan servo 2 tidak aktif.
Kemudian semua data diolah mikrokontroler untuk menghitung jumlah buah kentang ukuran kecil (S), sedang (M), Besar (L) dan total keseluruhan jumlah buah yng sudah disortir akan ditampilkan ke LCD. Ketika jumlah buah kentang telah mencapai maksimum didalam wadah buzzer berbunyi secara otomatis dan kita menekan push button untuk mereset kembali sistem. Setelah itu kita mengganti wadah dengan wadah yang kosong dan menekan kembali push button untuk kembali mengoperasikan sistem.
3.2 Rangkaian mikrokontroller Atmega 328
Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. ATMega328 memiliki 8 bit timer/counter dan 16 bit timer/counter. Masing- masing conter/timer memiliki prescaler 1, 8, 64, 256 dan 1024 dari pulsa clock.
Selain itu counter/timer dapat mempergunakan pulsa clock dari eksternal (Osilator yang terpisah) yaitu melalui pin 6 (PD4) dan pin 11 (PD5). Kedua timer dan counter diperlengkapi dengan TOV0 (Timer Over Flow 0), OCF0A (Output Compare Flag 0A) dan OCF0B (Output Compare Flag 0B). pada 16 bit counter/timer mendapat tambahan ICF1 (Input Capture Flag 1).
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 328
3.3 Rangkaian regulator LM7805
Mikrokontroler, sensor dan komponen komponen elektonika, kebanyakan menggunakan tegangan 5v untuk menstabilkan tegangan dapat menggunakan ICLM7805, yang berfungsi sebagai penstabil tegangan, dan mempertahankan output tetap 5 volt.
Rangkaian regulator pada alat ini berfungsi sebagai penstabil tegangan untuk menghidupkan sistem. Dalam rangkaian ini menggunakan IC regulator 7805 yang digunakan untuk menurunkan tegangan 12 volt dan keluaran rangkaian ini sebesar 5 volt dan dipergunakan untuk menghidupkan sistem dalam penelitian.
Gambar 3.3 Rangkaian regulator LM7805
3.4 Rangkaian LCD
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 10 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil.
Gambar 3.5 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler. Gambar 3.4, rangkaian ini terhubung ke PB5 dan PB 6., yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller Atmega328
Gambar 3.4 Rangkaian LCD
3.5 Rangkaian buzzer
Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer
Rangkaian buzzer ini berfungsi sebagai indikator dengan mengeluarkan bunyi suara sebagai pertanda bahwa buah sudah mencapai jumah yang telah ditentukan oleh program . Pada gambar diatas kaki negative pada buzzer dihubungkan ke ground dan kaki positif buzzer dihubungkan ke pin PB10 pada STM32. Maka untuk
menghidupkan buzzer, port yang terhubung ke mikrokontroller cukup mengeluarkan logika 1 (high) dan buzzer akan mati ketika port yang terhubung ke mikrokontroller mengeluarkan logika 0 atau (low).
3.6 Rangkaian servo
Motor servo jika terhubung pada PortC.0 pada rangkaian mikrokontroler. Motor servo mempunyai tiga masukan yaitu input, Vcc. Ground. Jika mikrokontroller di berikan logika 1 ( high) pada salah satu inputan motor servo maka motor servo tidak berkerja sedangkan jika mikrokontroler diberikan logika 0 (low) maka servo berkerja sesuai fungsi yang dibutuhkan oleh motor servo seperti yang terlihat pada Gambar 3.8
Gambar 3.6 Rangkaian Motor Servo
Paralaks servo standar yang sangat ideal untuk robotika dan gerakan dasar proyek. Motor Servo ini akan memungkinkan suatu gerakan kisaran 0-180 derajat.
Output Servo Parallax poros gear standar konfigurasi. Servo motor menggunakan sinyal PWM untuk mengendalikan motor. Motor servo akan bekerja dengan baik pada 50 Hz dari frekuensi PWM, ini berarti sinyal PWM memiliki periode 20ms.
Sirkuit elektronik di dalam motor servo akan respons terhadap sinyal PWM width
yang 0.7ms untuk 1ms PWM lebar akan membuat motor servo untuk memutar searah jarum jam (CW), maka untuk 2ms PWM 1.7ms lebar akan membuat motor servo untuk memutar berlawanan arah jarum jam ( CCW).
Untuk standar PWM servo yang lebar 1.5ms akan memutar motor servo pusatnya. Lebar PWM yang tepat tergantung pada jenis motor servo dan Parallax Servo yang digunakan masing – masing 1ms dan 2ms. Paralaks servo motor yang terdiri dari tiga kabel diwarnai dengan Putih, Merah dan Hitam. Merah dan Hitam kabel pergi ke Vcc dan Gnd, sementara kabel Putih gunakan untuk memberi sinyal PWM dari mikrokontroler ATMega8535 I / O port.
Spesifikasi servo MG995 yaitu :
• Berat 55 g
• Dimensi 40.7 x 19.7 x 42.9 mm
• Sudut rotasi 120
• Kecepatan operasi 0.2 s/60 (4.8 V), 0.16 s/60 (6 V)
• Tegangan operasi 4.8 volt – 7.2 volt
• Besar band dead band 5µs
• Suhu kerja 0 C – 55 C
3.7 Rangkaian laser dioda dan sensor LDR
Dari gambar dibawah , Rangkaian sensor ldr digunakan sebagai pendeteksi cahaya yang dipancarkan oleh lsaer . Laser yag digunakan memiliki spesifikasi:
• Panjang gelombang 650 nm (panjang gelombang merah)
• Diameter kepala 6 mm
• Tegangan input 5V DC
• Mengirimkan tegangan 58mW
• Umur pakai >1000 jam
• Arus input <40 mA
• Suhu kerja -36 – 65 C
Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung halangan yang dilakukan oleh buah yang melewati pancaran sinar laser. Photodioda ini digunakan untuk mendeteksi jumlah buah dan ukuran buah untuk dapat dipisah.
Intensitas cahaya yang diterima photodioda akan dikonversi menjadi sinyal tegangan
Gambar 3.7 Rangkaian sensor LDR
Rangkaian Gambar tersebut adalah rangkaian pembagi tegangan yang menggunakan sebuah LDR dan sebuah resistor fixed. Ketika LDR terkena cahaya matahari, maka terjadi perubahan tegangan pada pin 2 SL1. Pin 2 pada SL1 tersebut nantinya dihubungkan pada pin ADC pada mikrokontroler, sehingga tegangan tersebut akan dibaca oleh mikrokontroler untuk diproses
3.8 Rangkaian Lengkap
Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap
3.9 Flowchart
Y
T
T
Y
Gambar 3.9 Flowchart START
INISIALISASI
DETEKSI BUAH BBBBUAHBUABU
IF COUNTER
< 530
SERVO 1 AKTIF (BUAH KECIL)
BUAH BESAR
LCD
SELESAI COUNTER ++
IF COUNTER
> 650
SERVO 2 AKTIF (BUAH SEDANG)
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian mikrokontroller
Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu USBISP dengan IC mikrokontroller Atmega328. Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader.
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Mikrokontroller ATMEGA328
Gambar 4.1. diatas adalah gambar read signature dari mikrokontroller atmega328. Dengan demikian mikrokontroller telah dirancang dengan rangkaian yang benar, dan dapat di program dengan program yang di inginkan sesuai dengan penelitian ini.
4.2 Pengujian Rangkaian regulator LM7805
Rangkaian regulator ini adalah rangkaian yang dapat menstabilkan degangan walaupun tegangan pada input naik dan turun. Output rangkaian ini di sesuaikan dengan kebutuhan pada mikrokontroller yaitu 5V dengan arus minimal 10mA.
Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan rangkaian di dalam pengaplikasian. Unutk menghindari kerusakan pada mikrokontroler dan komponen pendukung lainya seperti sensor, resistor, transistor dan lain lain.
Pengujian rangkaian regulator ini dengan cara mengukur bagian input dan output pada regulator. Untuk memastikan tegangan output tetap 5V, dibawah ini adalah data tengan input dan output yang dihasilkan regulator saat diberi supply.
Tabel 4.1 Pengujian Rangkaian Regutor LM7805 NO Input (volt) Output (volt)
1 5.06 11.80
2 5.06 11.81
Gambar 4.2. Dibawah ini adalah gambar hasil dari pengukuran dari volt meter pada bagian input dan output regulator.
Gambar 4.2. Hasil pengujian rangkaian regulator LM75
4.3 Pengujian Rangkaian regulator LM2596
Voltage regulator IC LM2596 adalah IC yang digunakan untuk mengatur tegangan.
LM2560 adalah Regulator adjustable, Voltage yang membatasi output tegangan sesuai yang di inginkan. Pengujian rangkaian regulator ini biasanya menggunakan volt meter, rangkaian LM2560 ini akan mengeluarkan tegangan adjustable sesuai yang di inginkan tetapi pada penelitian ini penulis menggunakan tegangan 5V dengan inputan diatas 6 volt sampai dengan 35 Volt.
Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian regulator LM2596
Tabel 4.2 Pengujian Rangkaian regulator LM2596
4.4 Pengujian Rangkaian lcd
Pengujian rangkaian LCD ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan pakai LCD. Karena LCD berperan penting pada penelitian ini, untuk mengetahui hasil dari pembacaan dari sensor. Pengujian rangkaian ini yaitu dengan cara memprogram mikrontroller sesuai dengan rangkaian. Rangkaian lcd ini menggunakan modul konverter i2c ke LCD untuk menghemat pin pada atmega328. Pengujian lcd ini dengan memprogram mikrokontroller dengan program dibawah ini.
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(8, 6, 5, 4, 3, 2);
void setup() { lcd.begin(16, 2);
lcd.print("hello");
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis() / 1000);
}
No Input Output
1 12.36 4.98
Gambar 4.4. Hasil pengujian LCD
4.5 Pengujian Rangkaian servo
Pada pengujian motor servo ini ada dua posisi utama, maka dibuat secara khusus untuk mengatur motor servo tersebut, dengan cara memberikan pulsa digital dengan lebar yang berbeda-beda. Dua posisi utama tersebut adalah membuat motor servo berada pada posisi 30° dan 160°. Berikut adalah programnya :
#include <Servo.h>
Servo myservo;
int pos = 0;
void setup() {
myservo.attach(A0);
}
void loop() {
for (pos = 30; pos <= 160; pos += 1) { myservo.write(pos);
delay(15);
}
for (pos = 160; pos >= 30; pos -= 1) { myservo.write(pos);
delay(15);
} }
Setelah program di download ke mikrokontroler, motor servo akan berada pada posisi 15° dan 95° selama lima detik.
Tabel 4.3 Pengujian Motor Servo
No Sudut Setting Sudut Servo
1 30 30
2 60 60
3 90 90
4 120 120
4.6 Pengujian Rangkaian motor konveyor
Pengujian konveyor ini bertujuan untuk mengetahui konveyor aktif atau tidak.
Konveyor berfungsi sebagai pemindah barang yg akan disorter. Pada miniatur ini konveyor menggunakan motor servoyang telah di modif agar dapat bergerak secara linear. Pengujian konveyor ini dengan memprogram mikrokontroller dengan program seperti di bwah ini.
void setup() {
pinMode(11, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(11, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(11, LOW);
delay(1000);
}
Program diatas adalah program untuk mengaktifkan dan mematikan konveyor dengan interval satu detik. Dengan demikian konveyor bekerja dengan baik sesuai yang diinginkan.
4.7 Pengujian Rangkaian sensor LDR
Pengujian sensor LDR ini bertujuan agar mengetahui karakteristik dari LDR, sehingga pada saat melakukan pemrograman akan memudahkan dalam menentukan nilai standar terhadap intensitas cahaya yang diterima. Pengujian dengan memprogram mikrokontroller seperti dibawah ini
void setup() { Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A0);
Serial.println(sensorValue);
delay(1);
}
Gambar 4.7 nilai output sensor ldr Pada Siang Hari
Gambar 4.8 nilai output sensor ldr Pada malam Hari
4.8 Analisa dan Pengujian
Bagian dari analisis dan pengumpulan data dilakukan dengan mendapatkan nilai rata rata dari percobaan bertujuan untuk mengetahui ukuran buah yang paling banyak didapatkan pada percobaan pada buah kentang kecil, sedang dan besar.
Tabel 4.4 Pengujian penyortiran Buah Kentang Kecil No Pengujian Range (ms) Nilai
Timer Servo 1 Servo 2
1 Buah Kecil 300 – 530 491 Aktif Non
aktif
2 Buah Kecil 300 – 530 432 Aktif Non
aktif
3 Buah Kecil 300 – 530 427 Aktif Non
aktif
4 Buah Kecil 300 – 530 440 Aktif Non
aktif
5 Buah Kecil 300 – 530 491 Aktif Non
aktif Nilai rata rata
=
Ket : ms = milli second
Rata rata = 491+ 432+427+440+491Rata rata= 2,281 ms
Rata rata = ,2 ms
Tabel 4.5 Pengujian penyortiran Buah Kentang Sedang
No Pengujian Range(ms) Nilai
Timer Servo 1 Servo 2
1 Buah Sedang 531 – 650 587 Non aktif Aktif
2 Buah Sedang 531 – 650 581 Non aktif Aktif
3 Buah Sedang 531 – 650 557 Non aktif Aktif
4 Buah Sedang 531 – 650 612 Non aktif Aktif
5 Buah Sedang 531 – 650 589 Non aktif Aktif
Nilai rata rata
=
Ket : ms = milli second
Rata rata = 587+581+557+612+589Rata rata= 2.926 ms
Rata rata = ms
Tabel 4.6 Pengujian penyortiran Buah Kentang Besar No Pengujian Range (ms) Nilai
Timer Servo 1 Servo 2
1 Buah Besar 651 - 900 785 Non aktif Non
aktif
2 Buah Besar 651 – 900 762 Non aktif Non
aktif
3 Buah Besar 651 – 900 799 Non aktif Non
aktif
4 Buah Besar 651 – 900 789 Non aktif Non
aktif
5 Buah Besar 651 – 900 773 Non aktif Non
aktif Nilai rata rata
=
Ket : ms = milli second
Rata rata = 785 + 762 + 799 + 789 + 773Rata rata= 3,908 ms
Rata rata = ms
Gambar 4.9 Percobaan Pada Buah Kentang Kecil
Dari tabel pengujian diatas dapat dijelaskan bahwa semakin kecil buah kentang maka waktu menghalangi sensor LDR untuk mendeteksi cahaya dari laser semakin kecil. Kecil nya waktu yang menghalangi akan menjadi patokan bahwa buah tersebut berukuran kecil. Begitu juga dengan buah besar, semakin besar buah kentang maka waktu menghalangi sensor LDR untuk mendeteksi cahaya dari laser semakin besar. Besarnya nya waktu yang menghalangi akan menjadi patokan bahwa buah tersebut berukuran besar.
Gambar 4.10 Rancangan keseluruhanan Alat
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain :
1. Telah berhasil dirancang sebuah alat yang dapat menyortir dan menghitung buah berdasarkan ukuran menggunakan laser dioda dan sensor LDR dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 328. Alat ini bekerja mendeteksi ukuran buah kentang dan menghitung jumlah buah sampel dengan memanfaatkan laser dan sensor LDR sebagai sensor cahayanya dan motor servo yang akan memisah buah Kentang berdasarkan ukuran.
2. Ketika buah kentang dijalankan diatas konveyer , sensor LDR akan dihalangi oleh buah sehingga sensor LDR tidak menangkap cahaya dari laser , lamanya buah menghalangi sensor LDR akan di hitung oleh timer mikrokontroler dan ditampilkan pada Lcd dan dijadikan acuan penyortiran buah.
3. Prinsip kerja sortir buah dan penghitung jumlah buah menggunakan laser dioda dan sensor LDR berbasis mikrokontroler yaitu setiap buah yang melewati dan terdeteksi oleh sensor maka buah otomatis terhitung jumlahnya, jika buah kecil terdeteksi maka jumlah buah kecil akan bertambah jumlah, begitu juga untuk ukuran buah sedang dan besar. Jadi yang tertampil pada LCD yaitu jumlah buah kecil, sedang, dan Besar ,
5.2 Saran
1. Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu: Untuk pengembangan lebih lanjut untuk variasi sampelnya juga lebih diperbanyak lagi, dan ukuran konveyor lebih diperbesar sehingga peletakan sensornya dapat lebih baik dan pembacaan sensor lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Bejo, Agus. 2008. C&AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroller”.Yogyakarta : Graha Ilmu
Bishop, Owen.2002. Dasar-dasar Elektronika.Jakarta:Penerbit Erlangga.
Muis, Saluddin.2013” Prinsip Pembangkitan Sinar Laser” . Yogyakarta: Graha Ilmu
Muis, Saludin, 2013. Prinsip Kerja LCD dan Pembuatan LCD.Yogyakarta. Graha Ilmu.
Sutaya, Wayan .20142. “Sistem Mikroprosesor ”. Yogyakarta: Graha Ilmu Halaman: 193-195
http://eprints.polsri.ac.id/2773/3/BAB%20II%20.pdf
http://trikueni-desain-sistem.blogspot.vcom/2014/03/Pengertian-Motor-Servo.html
LAMPIRAN
RANGKAIAN LENGKAP
