BAB III PERANCANGAN ALAT
Pada bab ini dibahas tentang pembuatan dan pengujian komponenkomponen sensor pada konveyor berbasis Mikrokontroler Arduino Uno. Pembahasan meliputi pembuatan sistem mekanik, pembuatan rangkaian elektronika. 3.1.
Perancangan Sistem Mekanik Pengendalian conveyor menggunakan sebuah konveyor. Bahan prototipe
yang digunakan sama. Bagian-bagian dari prototipe konveyor yaitu rangka, poros dan sabuk (belt) konveyor. 3.1.1 Rangka Konveyor Rangka konveyor merupakan bagian yang berfungsi sebagai penopang kaki konveyor, poros penggerak, poros yang digerakkan, dan motor DC. Rangka dibuat dari aluminium profil kotak berukuran panjang 100 cm ,lebar 30 cm. Bagian dalam aluminium profil diisi aluminium pejal. Rangka konveyor disatukan dengan kaki-kaki konveyor.
43
44
Kaki salah satu rangka konveyor digunakan untuk menempatkan motor DC. Rangka konveyor pertama dapat dilihat pada gambar 3.1
Gambar 3.1. Rangka konveyor
3.1.2
Poros Konveyor Poros konveyor pada pengendalian segmented conveyor terdiri dari poros
penggerak dan
poros
yang
digerakkan. Poros penggerak digunakan untuk
menggerakkan sabuk konveyor. Poros penggerak akan meneruskan putaran dari motor DC. Poros penggerak dibuat dari hard nylon dengan diameter 3 cm. Poros yang digerakkan akan mengikuti putaran poros penggerak. Poros yang digerakkan dibuat dari pipa PVC dengan diameter 3 cm. Untuk menahan sabuk konveyor agar tidak keluar dari poros, pada kedua ujung poros diberi penahan yang dibuat dari sambungan pipa PVC. Poros penggerak dan poros yang digerakkan dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Poros pengerak
45
3.1.3 Sabuk Konveyor Sabuk merupakan elemen penerus daya yang terhubung pada sepasang poros. Sabuk
digerakkan oleh poros penggerak dan memutarkan poros yang
digerakkan. Sabuk (Belt) pada konveyor ini digunakan untuk mengangkut benda yang akan melewati sensor. Sabuk yang digunakan merupakan jenis sabuk datar (Flat Belt) dan bahannya jenis PVC dengan panjang keliling 100 cm. Permukaan poros yang datar dan halus menyebabkan gaya gerak menjadi terbatas akibat gesekan (slip) antara sabuk dan poros. Agar tidak terjadi gesekan (slip), pada bagian poros diberi ampelas. Sabuk (Belt) konveyor dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Sabuk Konveyor
3.2 Perakitan Komponen Mekanik Perakitan komponen mekanik konveyor terdiri dari pemasangan poros pada rangka, pemasangan sabuk, pemasangan motor DC pada kaki rangka dan pemasangan tempat sensor.
46
3.2.1 Pemasangan Poros Pada Rangka Poros penggerak dan poros yang digerakkan dipasangkan pada rangka konveyor. Pada bagian dalam poros yang digerakkan dan poros penggerak terdapat
poros
yang
berulir.
Pemasangan
rangka
dengan
poros-poros
menggunakan mur. Poros penggerak dihubungan dengan motor DC. Posisi poros yang digerakkan pada rangka konveyor dapat diubah-ubah. Posisi poros yang digerakkan dapat diatur untuk mengencangkan sabuk konveyor. Gambar rakitan setelah poros dipasang pada rangka konveyor dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4. Rakitan poros pada rangka konveyor
3.2.2
Pemasangan Sabuk Konveyor
Sabuk konveyor dililitkan pada poros penggerak dan poros yang digerakkan. Poros yang digerakkan ditarik sampai sabuk mengencang. Setelah sabuk mengencang poros dikuatkan dengan mur. Bagian bawah sabuk diberi poros penahan berdiameter 2 cm. Poros penahan digunakan untuk menahan sabuk agar tidak kendor dan menahan sabuk saat membawa beban yang berat. Gambar skematis rakitan setelah sabuk dipasangkan pada poros dapat dilihat pada gambar 3.5.
47
Gambar 3.5. Skematis rakitan setelah sabuk dipasangkan pada poros
3.2.3
Pemasangan Motor DC Pada Kaki Rangka Konveyor Motor DC dipasangkan pada rangka konveyor yang letaknya pada kaki
rangka di bagian poros pengerak. Motor DC dipasang pada kaki rangka melalui dudukan dari arkrilik. Supaya motor DC dapat terpasang kuat dudukan dari akrilik dihubungkan pada kaki rangka menggunakan baut dan mur. Skematis rakitan setelah pemasangan motor DC pada kaki rangka konveyor di bagian poros penggerak dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Skematis rakitan setelah pemasangan motor DC pada kaki rangka konveyor
48
3.3
Perancangan Elektronik Pada bagian perancangan elektronik, penulis menggunakan sensor Inflared
sebagai sensor penanda adanya benda yang di deteksi oleh sensor dan akan mengirim sinyal ke micorokontroler arduino uno ATMega328, dan perangkat lunak sebagai penghitung objek benda yang berada di atas belt conveyor.
Switch Relay
Aplikasi Desktop Visual Basic (C# .Net)
Driver Konveyor
mikrokontroler arduino uno ATmega328
Sensor Infrared
Gambar 3.7. Blok Diagram Perancangan Elektronik Dari diagram blok pengoperasian system konveyor untuk mengetahui barang hasil output produksi mengunakan Arduino uno terdiri dari beberapa blok rangkaian yang terdiri dari Sensor Inflared , Arduino uno ATMega328, Driver motor dan Aplikasi desktop C# .Net. Dalam rancangan ini system di nyala kan oleh user melalui desktop, sehingga driver pada belt konveyor bergerak atas perintah dari user melalui desktop dengan men klik aplikasi ON. Di saat itu pula sensor inflared bekerja, Sensor inflared untuk menginput perubahan tegangan ke sistem ADC. Perubahan yang diterima dalam bentuk data analog dan mengubah
49
data analog menjadi data digital agar dapat diterima oleh mikrokontroler yang hanya menerima data digital. Mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino UNO R3 dengan Atmega328. Mikrokontroler yang digunakan ini diisikan dengan program yang nantinya akan ditampilkan pada layar komputer dengan C# .Net . Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada tugas akhir ini yaitu berupa hardware dan software. Table 3.1. merupakan alat dan bahan yang digunakan.
Tabel 3.1 Hardware dan Software Hardware
Software
Arduino UNO ATMega328
Microsoft Visual C#
Adaptor Dc 9 Volt
Software Arduino 1.0.5
Motor Dc 12 Volt Sensor Inflared Resistor 1 kilo ohm Kapasitor 2n222A Relay Dc 12volt Diode IN4004
3.3.1
Sensor Rangkaian sensor yang terdiri atas Infrared sebagai pengirim dan
photodiode sebagai penerima cahaya.
50
Spesifikasi alat : - inflared dan photodioda sebagai sensor - Tegangan supply 5 V - Tegangan output 0,2 mV- 4,5 V
Gambar 3.8. Rangkaian Sensor Arus yang boleh mengalir di dalam led infrared yaitu minimal 10mA dan maksimal 30mA. Untuk mengetahui resistor yang digunakan pada rangkaian maka menggunakan rumus persamaan 3.1 dan 3.2.
Ket : R = nilai hambatan V = tegangan sumber Vir = tegangan pada infrared Imax = arus maximal pada infrared Imin = arus minimal pada infrared Jadi untuk mengetahui batas maksimal dan minimal penggunaan resistor maka masukan nilai pada rumus. R = belum di ketahui
51
V= 5V Vir= 2,2V Imax = 30mA = 0,03A Imin = 10mA = 0,01A
= 93.3 Ω
Maka batas minimal resistor yang boleh digunakan pada infrared yaitu minimal 93,3Ω sedangkan batas maksimum digunakan 280Ω jadi diperbolehkan menggunakan resistor diantara 93,3Ω sampai 280Ω. Jika menggunakan resistor terlalu kecil tahanannya maka akan berakibat rusaknya infrared karena arusnya yang di hasilkan akan lebih besar dari yang seharusnya dan jika menggunakan resistor melebihi 280Ω maka rangkaian tidak akan berfungsi karena tidak ada arus yang melewati rangkaian infrared.
Prinsip kerja Sensor Inflared Sensor Inflared menggunakan pasangan photodioda dengan LED inframerah. Setiap jarak memiliki tegangan yang berbeda. Akibatnya intensitas cahaya yang diterima photodioda berbeda dan tegangan output berubah-ubah sesuai jarak yang dideteksi. Tegangan output untuk menghasilkan output logika (’0’ atau ’1’). Spesifikasi alat : - inflared sebagai sensor -
Vcc
= +5 V
-
Vled
= +3 V
52
-
Iled
= 0,22mA
-
Vout
: terdeteksi
-
Tidak Terdeteksi
= +4,47 V = +1,7 V
3.3.2 Driver relay Untuk mengendalikan motor dengan visual basic digunakanlah rangkaian driver relay, rangkaian ini sebagai kontak penghubung antara arduino uno dengan motor, sehingga motor biasa di nyalakan dengan visul basic melalui layar computer.
Gambar 3.9. Rangkaian Driver Relay Menentukan Ic Ic adalah arus beban yang akan mengalir dari kaki kolektor ke emitor. Besarnya arus beban ini tidak boleh lebih besar dari Ic maksimum yang dapat dilewatkan oleh transistor. Arus beban ini dapat dicari dengan persamaan berikut :
53
Menentukan hfe transistor Setelah arus beban yg akan dilewatkan pada transistor diketahui maka selanjutnya adalah menentukan transistor yg akan dipakai dgn syarat spt berikut :
Menentukan Rb Setelah transistor yg akan dipakai sebagai saklar telah ditentukan maka selanjutnya adalah menentukan hambatan pada basis (Rb). Besarnya Rb ini dapat dicari dengan persamaan berikut :
Diketahui : Vbb = 5V RL = hambatan koil pada relay = 400 ohm Maka : Sesuai dengan syarat pemilihan transistor diatas, dipakai transistor 2n3904 atau 2n222A yang mempunyai Icmax=200mA dan hfe=60~100. Dari sini, kita dpt menentukan IB untuk kondisi saturasi, yaitu : Sehingg RB bisa kita cari, yaitu : 200 2mA 100 5 0,6 Rb 2200ohm 0,002 A Ib
54
Maka didapat Resistor dapat 2200ohm karena di pasaran tidak banyak terdapat resistor dengan nilai tersebut maka penulis memutuskan memakai nilai 1K, Ada baiknya pula kita menambahkan dioda (1N4001). Dioda ini berfungsi sebagai proteksi transistor untuk menghubung singkat tegangan induksi yang mungkin terjadi saat peralihan kondisi dari on ke off.
3.3.3
Mikrokontroler Input rangkaian mikrokontroler Arduino ATMEGA328 pada port A0
dimanfaatkan untuk sensor garis. sehingga untuk menggunakannya maka dibutuhkan input tegangan sebesar 0-5 V. Ketika rangkaian menemukan benda yang melewatinya maka sensor ini akan bekerja. Tegangan yang dihasilkan oleh sensor akan berbeda-beda untuk setiap pembacaan benda. Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino ATMega 328 terdiri atas rangkaian reset dan clock. Rangkaian clock berfungsi untuk memberikan frekuensi kerja pada mikrokontroler. Sedangkan rangkaian reset berfungsi untuk mengembalikan memori program pada mikrokontroler sehingga memori program pada mikrokontroler.
Spesifikasi alat : - IC Mikrokontroler ATMega 328 - Tegangan suplai +5V - cristal osilator 16 MHZ - Port input 6 pin Input Analog (pin 0 – 5)
55
- Port output
: 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10
dan 11)
3.4 Perancangan Perangkat Lunak ( Software ) Pada sub ini membahas secara terperinci perancangan perangkat lunak yang digunakan untuk men-drive atau mengkontrol perangkat keras agar hasil output sesuai dengan yang diharapkan. Pada sub ini dibedakan menjadi dua, yaitu pemrogramman pada arduino dan pemrogramman pada vb.net yang mana memiliki fungsi dan tugas masing – masing berbeda, perancangan perangkat lunak (software) dapat di lihat di lampiran.
