BAB III PERANCANGAN
3.1 Blok Diagram Perancangan. Dalam penelitian ini, penulis akan membuat Arduino Uno sebagai controller dalam prototype line proses pelabelan obat.
X0
X1
X2
X3
X4
Input
ARDUINO UNO (R3)
Rangkaian Inverting
Rangkaian Relay Driver
M0
M1
M2
Output
Gambar 3.1 Diagram blok sistem. Gambar 3.1 Menunjukkan cara kerja sistem. Secara garis besar, sistem terdiri dari input, arduino, inverting, relay driver, dan output seperti yang akan di jelaskan dalam tabel 2.1 berikut :
38 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Tabel 2.1 Keterangan Diagram Blok. No
Simbol
Keterangan
1
X0
Push Button ( ON )
2
X1
Push Button ( OFF )
3
X2
Infrared
4
X3
Limit Swich (Down)
5
X4
Limit Swich (Up)
6
M0
DC Motor ( Conveyor)
7
M1
DC Motor ( Down)
8
M2
DC Motor ( Up)
Sinyal Input yang masuk berupa ground melalui pin input arduino yang telah dikonfigurasi input Sinya ini bisa berasal dari push button, limit switch atau berasal dari infrared (X0 – X3). Sinyal ground tersebut diproses dan dikirimkan ke rangkaian inverting melalui pin yang telah ditetapkan sebagai output. Sinyal yang berasal dari pin output arduino diteruskan menuju rangkaian inverting. Pada rangkaian inverting ini terjadi proses perubahan sinyal. Semula sinyal aktivasi yang digunakan menggunakan ground, dirubah dahulu menjadi tegangan 5volt dc. Pada rangkaian ini sinyal gound digunakan untuk mengaktifkan ouptocoupler, sehingga output dari rangkaian ini tidaklah sinyal ground melainkan sinyal 5 volt dc. Output dari rangkaian inverting ini digunakan untuk dapat mengaktifkan kembali rangkaian relay driver. Pada rangkaian relay driver ini tegangan pemicu menggunakan tegangan sekurang kurangnya 0.5 volt yang diumpankan menggunakan transistor jenis NPN sehingga rangkaian ini mengeluarkan tegangan sebesar 12 volt dc yang digunakan untuk mengaktifkan masing masing motor pada blok diagram output. Output dari rangkaian driver sebesar 12 volt dc (M0 – M3) dilanjutkan ke blok output sesuai dengan perintah yang masuk .
39 http://digilib.mercubuana.ac.id/
3.2 Perangkat Keras. Pada Tugas akhir ini penulis akan Arduino Uno sebagai controller dalam prototype line proses pelabelan obat.
RELAY DRIVER +5V +12V +12V
+5V
R2 330
RL1
U1
INVERTING
1
G2R-2S-DC12
A
C
K
E
4
C1 10uF
2
D1 1N4007
3 PC817
Q1
R1
2N2222 1k
M2
D3
D2
LED-GREEN
LED-RED
R4 R3
330
10k
INPUT +5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+12V
+5V
DUINO1
+12V
+5V
R6 330
X4
10k
X3
R15 10k
X2
R16 10k
X1
R17 10k
RL2
U2
X0
m ic ro c o n tro la n d o s .b lo g s p o t.c o m
10k
R14
RESET
A2 A3 A4 A5
PC0/ADC0 PC1/ADC1 PC2/ADC2 PC3/ADC3
PC4/ADC4/SDA PC5/ADC5/SCL
G2R-2S-DC12
A
C
K
E
4
C2 10uF
PB4/MISO
~PB3/MOSI/OC2A ~ PB2/SS/OC1B ~ PB1/OC1A PB0/ICP1/CLKO
D IG IT A L (~ P W M )
A1
A N A L O G IN
A0
1
2
AREF PB5/SCK
1121 ATM E G A328P -P U
R13
PD7/AIN1
~ PD6/AIN0 PD5/T1 ~ PD4/T0/XCK
~ PD3/INT1 PD2/INT0 TX PD1/TXD RX PD0/RXD
13 12
Y2
D4 1N4007
3 PC817
11
Q2
R5
10
2N2222
9
1k
8
D6 7
D5
LED-GREEN
6 5 4
M1
LED-RED
Y1 R8
3 2
R7
330
1
10k
0
ARDUINO UNO R3 +5V
ARDUINO PLC
+12V
+12V
+5V
R10 330
RL3
U3
Y0
1
G2R-2S-DC12
A
C
K
E
C3
4
10uF 2
D7 1N4007
3 PC817
R9
Q3 2N2222
1k
D9 LED-GREEN
M0
D8 LED-RED
R12 330
R11 10k
Gambar 3.2 Schematic diagram Pada gambar 3.2 menggambarkan skematik diagram controller Arduino dalam project prototype single line pelabelan obat. Dalam skematik tersebut secara garis besar terdiri atas 4 bagian meliputi rangkaian input, rangkaian plc arduino, rangkaian inverting dan rangkaian relay driver. Pada rangkaian input, rangkaian ini menggunakan konfigurasi aktif low. Dimana rangkaian akan aktif apabila diberi potensial low atau ground. Rangkaian ini akan memberikan atau mengirimkan trigger berupa ground ke Arduino. Dari rangkaian input, masuk ke Arduino. Arduino ini telah dikonigurasi dengan konfigurasi aktif low, artinya Arduino akan memproses perintah apabila diberi masukan ground. Output dari Arduino ini adalah ground dan tidak dapat langsung digunakan akan tetapi harus di konversi terlebih dahulu menjadi aktif high. Output dari Arduino dilanjutkan ke rangkaian inverting. Pada rangkaian ini terjadi konversi dimana output dari rangkaian ini sudah menjadi konfigurasi aktif high.
40 http://digilib.mercubuana.ac.id/
Dalam rangkaian inverting, optocoupler PC817 telah stanby menunggu input trigger yang berasal dari Arduino. Triger ini berupa ground yang akan diumpankan pada pin 2 optocoupler PC817. Pada pin 4 optocopler telah standby tegangan 5 voltDC. Ketika signyal mengalir ke kaki 2 optocoupler, maka tegangan 5voltDC mengalir dari kaki 4 menuju kaki 3 optocoupler dan lampu led hijau menyala menandakan terjadinya konversi dari semula aktif low menjadi aktif high. Setelah melewati rangkaian inverting, tegangan 5voltDC mengalir dari rangkaian inverting menuju ke rangkaian relay driver. Pada rangkaian relay driver terdapat transistor NPN dengan tipe 2n2222 yang mana transistor ini akan aktif apabila tegangan pada basisnya mendapat bias maju sebesar 0.5 voltDC. Saat basis transistor mendapat tegangan bias maju, maka transistor dalam keadaan on dan mengaktifkan relay yang kemudian akan mengaktifkan motor untuk berputar.
3.2.1 Pengendali Arduino Uno dalam rangkaian berfungsi sebagai pengendali dalam rangkaian.
Gambar 3.3 Schematic diagram arduino uno Gambar 3.2 menjelaskan arduino uno memiliki kaki Input Output Digital sebanyak 20 kaki, yang terdiri dari kaki D0 sampai D13 (14 buah) dan ditambah kaki A0 - A5 (6 buah). Kaki A0 - A5 tersebut dapat dibuat digital 41 http://digilib.mercubuana.ac.id/
dengan memanggilnya D14 - D19 di dalam program. Khusus untuk kaki D0 dan D1, pada prakteknya tidak digunakan sebagai kaki Input Output Digital, karena dikhususkan untuk saluran komunikasi dengan komputer.
3.2.2 Sensor. Dalam tugas akhir ini penulis juga menggunakan sensor photoelectric dimana sensor ini difungsikan untuk mendeteksi benda yang akan melintasi conveyor.
M1
Stamp TX
Obyek
RX
Sensor
Conveyor
Sensor controller
M0 ARDUINO
Inverting
Relay Driver
Gambar 3.4 Cara kerja sensor. Gambar 3.3 menjelaskan cara kerja dari sensor di dalam rangkaian. Ketika benda melintasi sensor maka sensor akan mengirimkan perintah ke dalam sensor controller untuk segera menutup kontak. Ketika kontak dalam sensor controller menutup, maka ground mengalir ke dalam arduino untuk memberikan perintah untuk menghidupkan timer dan mematikan M0 tepat posisi benda dibawah stempel. Saat M0 dalam keadaan mati Arduino kembali memerintahkan M1 untuk segera hidup dan menggerakkan stempel kearah bawah.
42 http://digilib.mercubuana.ac.id/
3.2.3 Komponen Pendukung. Komponen pendukung dalam tugas akhir ini memiliki peranan masing masing. Adapun komponen itu meliputi :
a. Rangkaian inverting. Rangkaian ini berfungsi untuk mengkonversi rangkaian dari aktif low menjadi aktif high dikarenakan pada rangkaian relay driver bekerja pada kondisi aktif high.
+5VDC +5VDC
M0
U1 1
A
C
K
E
4
2
INPUT FROM ARDUINO
3
To Input Relay Driver
PC817
D9 LED-GREEN
R8 330
+5VDC
+5VDC
M1
U2 1
INPUT FROM ARDUINO
A
C
K
E
4
2
3
To Input Relay Driver
PC817
D10 LED-GREEN
R9 330
+5VDC
+5VDC
U3 1
INPUT FROM ARDUINO
M2
A
C
K
E
2
4
3
To Input Relay Driver
PC817
D11 LED-GREEN
R10 330
Gambar 3.5 Rangkaian Inverting Gambar 3.4 menjelaskan saat arduino mengirimkan signyal ground ke dalam rangkaian. Optocoupler PC817 pin 1 dalam keadaan stanby tegangan 5 volt, saat arduino mengirimkan signal ground maka kondisi light-emitting diode 43 http://digilib.mercubuana.ac.id/
(LED) internal yang berada dalam optocoupler dalam keadaan on. Bias cahaya dari LED memberi nilai tegangan pada photo transistor sehingga phototransistor dalam keadaan closed. Saat phototransistor dalam keadaan closed,mengalir tegangan 5 voltdc yang telah stadby pada pin 4 menuju pin 3 dan dilanjutkan ke dalam rangkaian relay driver.
b. Rangkaian Relay driver Secara keseluruhan rangkaian ini berfungsi untuk menghidup matikan motor dalam rangkaian. +12VDC +12VDC
RL1 OSA-SH-212DM3
C1 D3
10uF
1N4007
MO
OUTPUT M0 INVERTING
To Ground M0
Q1
R5
2N2222
330
D4 LED-RED
To Positive M0 +12VDC +12VDC
RL2 OSA-SH-212DM3
C2 D5
10uF
1N4007
M1
OUTPUT M1 INVERTING
To Ground M1
Q2
R6
2N2222
330
D6 LED-RED
To Positive M1 +12VDC +12VDC
RL3 OSA-SH-212DM3
C3 10uF
D7 1N4007
M2
OUTPUT M2 INVERTING
To Positive M2
Q3
D8
2N2222
LED-RED
R7 330
To Ground M2
Gambar 3.6 Rangkaian Relay Driver Pada rangkaian ini terdiri atas transistor NPN, relay 12 Volt Doble pole Double trough. LED sebagai indicator kerja alat. Saat transistor NPN mendapatkan bias maju yang berasal dari rangkaian inverting, maka mengalir arus dari relay menuju ke ground yang berakibat pada menutupnya kotak relay 44 http://digilib.mercubuana.ac.id/
menjadi closed. Sehingga mengalir tegangan menuju motor, dan motor dalam keadaan on. Komponen electrolit condensator berfungsi untuk mengatur delay pada relay untuk membuka dan menutup. Fungsi dari diode silicon pada rangkaian adalah mencegah short circuit pada relay.
c. Sensor Controller Sensor controller berfungsi sebagai gerbang untuk membuka tutup kontak berdasarkan input yang masuk melalui sensor.
Gambar 3.7 Sensor Controller Sensor controller memiliki 12 terminal. Dimana pada controller ini dapat mencover 2 sensor yang bekerja secara bersamaan. Pin 1 dan pin 5 digunakan sebagai power consumption. Controller ini memiliki tegangan kerja 220230VAC. Pin 3 diberi masukan ground yang berasal dari Arduino. Pin 4 adalah keluuaran ground yang akan dihubungkan dengan pin 4 pada Arduino yang berfungsi sebagai trigger sehingga arduino dapat mengeksekusi perintah. Pin 9 dan pin 10 digunakan untuk memberikan tegangan kerja sebesar 12 Volt yang digunakan untuk menghidupkan sensor 1. Pin 11 berfungsi sebagai 45 http://digilib.mercubuana.ac.id/
masukan signal dari sensor1 yang berfungsi untuk menggerakkan relay internal controller sehingga kontak relay dapat membuka dan menutup sesuai dengan masukan tsb. Pin 12 berfungsi sebagai jumper jika output dari sensor 1 hendak digunakan oleh rangkaian lain. Pin 13, 14, 15, dan 16 sama penggunaanya pada sensor1.
46 http://digilib.mercubuana.ac.id/
