RANCANGAN PROTOTYPE BERBASIS MIKROKONTROLER PIC16F877 UNTUK CONVEYOR NESYA HARDIYANTI Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Gunadarma, Margonda Raya 100 Depok 16424 telp (021) 78881112, 7863788 Abstrak : Latar belakang dibuatnya alat ini dikarenakan sekarang-sekarang ini tingkat permintaan masyarakat yang sangat konsumtif akan hasil produksi semakin meningkat, sehingga dunia industri dituntut untuk meningkatkan kualitas dan jumlah produksi salah satunya peningkatan jumlah hasil produksi untuk memenuhi permintaan tersebut. Conveyor adalah alat yang dapat berjalan membawa barang dengan motor DC sebagai penggeraknya. Dengan itu dibuatlah Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor. Komponen utama dari alat ini adalah sensor Infrared yang dapat memancarkan cahaya dan Photo Diode yang mampu menangkap cahaya yang akan diterima dari Infrared. Alat ini akan bekerja apabila saklar dalam keadaan ON dan permukaan sensor pertama terhalang oleh barang yang masuk, maka conveyor 1 akan bergerak secara otomatis. Kemudian apabila sensor pertama dalam kondisi terhalang barang dan sensor kedua tidak terhalang, maka alat pendorong yang semula tertutup akan terbuka. Lalu ketika sensor kedua terhalang, pendorong akan kembali tertutup atau kembali ke keadaan semula. Komponen yang mengendalikan conveyor 1 dan alat pendorong bergerak atau tidak bergerak adalah IC Mikrokontroler PIC16F877 yang telah diisi program. IC tersebut menerima input dari relay yang mampu mengubah tegangan dimana hasil output memiliki logika 0 atau 1. Logika 1 adalah kondisi dimana sensor dalam keadaan tidak terhalang, sedangkan logika 0 kondisi sensor dalam keadaan terhalang. Pada alat ini motor berfungsi untuk menggerakkan conveyor. Sedangkan alat pendorong digerakkan oleh penumatik yang menggunakan kompresor. Dengan begitu alat ini dapat memberikan keefisienan waktu dan untuk menunjukkan bahwa pengadaan atau stok barang dapat dipindahkan secara otomatis.
Kata Kunci : Conveyor, Infrared Sensor, Mikrokontroler, Photo Dioda.
PROTOTYPE DESIGN PIC16F877 MICROCONTROLLER FOR CONVEYOR
Abstract : Background made this tool because nowadays the level of demand for highly consumptive society would be the result of production increases, so the industry is required to improve the quality and amount of production of one of them increasing the amount of production to meet demand. Conveyor is a tool that can run to bring the goods to the DC motor as the driving force. With the prototype design was made for the PIC16F877 Microcontroller-Based Conveyor. The main components of this tool is the infrared sensor that can emit light and Photo Diode capable of capturing the light to be received from the Infrared. This tool will work if the switch in the ON state and the surface of the first sensor is obstructed by the goods entering, the first conveyor will move automatically. Then when the first sensor in the obstructed condition of the goods and the second sensor is not blocked, then the device driver will open previously closed. Then when the second sensor is blocked, drivers will be re-closed or returned to its original state. Components that control the conveyor 1 and the driving means movable or immovable is PIC16F877 Microcontroller IC that has been filled courses. IC accepts inputs from the relay that is able to change the voltage where the output has a logic 0 or 1. Logic 1 is a condition where the sensor is in a state is not
blocked, whereas in the logic 0 state blocked sensor condition. In this tool to move the conveyor motor function. While the tool is driven by drivers who use a compressor penumatik. With so this tool can provide the efficiency of time and to show that the supply or stock of goods can be transferred automatically.
Keywords: Conveyor, Infrared Sensors, Microcontroller, Photo diode. Tanggal Pembuatan : 18 September 2010
PENDAHULUAN Pada saat ini tingkat permintaan masyarakat yang sangat konsumtif akan hasil produksi semakin meningkat. Dengan adanya peningkatan permintaan tersebut, maka dunia industri dituntut untuk meningkatkan kualitas dan jumlah produksi sesuai dengan kualifikasi internasional, salah satunya peningkatan jumlah hasil produksi dalam rangka memenuhi permintaan masyarakat. Untuk itu diperlukan suatu perkembangan alat pada industri untuk meningkatkan jumlah hasil produksi adalah dengan menggunakan sistem otomatisasi pemindahan barang. Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor adalah kebutuhan akan sebuah teknologi yang dapat meringankan pekerjaan manusia dalam memindahkan barang, dimana barang tersebut dipindahkan sesuai dengan kapasitas tempatnya secara satu persatu. Oleh karena itu, penulis ingin mewujudkan ide tersebut menjadi sebuah alat nyata yang berbasis teknologi dan dapat digunakan dengan mudah oleh semua kalangan. Alat yang dipasang secara otomatis dengan elektronik. Didalam elektronik ini menggunakan Mikrokontroler PIC16F877. Mikrokontroler tersebut merupakan sebuah komponen elektronik yang digunakan untuk mengendalikan alat elektronik dengan ukuran yang kecil atau mikro. Dengan memanfaatkan Mikrokontroler ini, maka conveyor pada suatu perusahaan industri dapat dipasang secara otomatis. Ditambah dengan menggunakan sensor
cahaya dan alat pendorong (pneumatik), conveyor akan bekerja secara otomatis dalam memindahkan barang satu persatu. Penulisan akhir ini membahas tentang conveyor yang bergerak dan akan memindahkan barang satu persatu secara otomatis dengan menggunakan komponen Mikrokontroler PIC16F877 yang digerakkan dengan menggunakan motor DC dengan input berupa sensor. Tujuan penulis membuat alat ini adalah merancang prototype conveyor untuk pengadaan / stok barang yang dipindahkan ke dalam suatu tempat secara satu persatu dengan otomatisasi menggunakan mikrokontroler, sehingga barang yang masuk tidak akan menumpuk. TINJAUAN PUSTAKA Mikrokontroler PIC16F877 Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol 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. Mikrokontroler adalah mikroprosessor yang dirancang khusus untuk aplikasi kontrol, dan dilengkapi dengan ROM, RAM dan fasilitas I/O pada satu chip. PIC16F877 adalah salah satu
anggota dari keluarga microchip yang dilengkapi dengan internal 8 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), yang memungkinkan memori program untuk dapat diprogram kembali. Mikrokontroler sebagai teknologi baru yaitu teknologi semikonduktor kehadirannya sangat membantu perkembangan dunia elektronika. Dengan arsitektur yang praktis tetapi memuat banyak kandungan transistor yang terintegrasi, sehingga mendukung dibuatnya rangkaian elektronika yang lebih portable.
Gambar 1. PIC16F877 Mikrokontroler dapat diproduksi secara masal sehingga harganya menjadi lebih murah dibandingkan dengan mikroprosessor, tetapi tetap memiliki kelebihan yang bisa diandalkan. Mikrokontroler memiliki perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk registerregister yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Berikut ini adalah beberapa fitur yang dimiliki oleh PIC16F877 : Memiliki kecepatan clock hingga 20MHz Memori program berteknologi Flash sebesar 8192 byte
Memori RAM 368 byte Memori EEPROM 256 byte Memiliki 5 buah port parallel (Port A, Port B, Port C, Port D, dan Port E) Terdapat 3 buah timer / counter Terdapat 2 buah modul hardware untuk operasi Capture / Compare / PWM Komunikasi serial dengan USART, SPI, I2C Terdapat 8 buah ADC 10 bit Memiliki 2 buah komparator Mikrokontroler dapat digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara otomatis, seperti pada Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor ini. Oscillator disingkat dengan OSC. Rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai pembangkit frekuensi tinggi. Koneksi dengan on-chip oscillator pada Mikrokontroler PIC16F877 terdiri dari dua pin yaitu OSC1 dan OSC2. OSC atau XTAL/CRYSTAL adalah komponen bisa mengatur frekuensi dengan tepat dan tak akan berubah – ubah. Oscillator yang disediakan pada chip dikemudikan dengan XTAL yang dihubungkan pada pin 13 dan pin 14. Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 22 pF. Besar nilai XTAL sekitar 4 MHz sampai 20 MHz. OSC1 adalah input ke pembalikan penguat osilator dan input ke clock external pengoperasian rangkaian. Sedangkan OSC2 adalah output dari pembalikan penguat osilator. PLC Mikrokontroler PLC (Programmable Logic Controller) atau yang diterjemahkan sebagai kontroler yang dapat diprogram ialah sebuah alat yang digunakan untuk sistem otomatisasi. Alat ini digunakan untuk merekam program dari komputer ke IC PIC16F877 yang kemudian berfungsi untuk mengontrol sebuah rangkaian elektronika.
Infrared Sensor
Gambar 2. Infrared Infrared adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima. Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam penerapannya antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, otomatisasi pada sistem. Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra merah yang dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah module yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
Diode foto adalah jenis diode yang berfungsi mendeteksi cahaya. Diode foto merupakan salah satu jenis dari sensor. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Prinsip kerja alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya inframerah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Namun, biasanya dioda foto digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh dioda foto tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared. Aplikasi dioda foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pendeteksi barang, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis. Conveyor Conveyor merupakan alat pembawa barang atau sering disebut dengan ban berjalan. Conveyor lazim digunakan dalam dunia industri, fungsi conveyor adalah sebagai sarana transportasi barang dari satu proses menuju proses lainnya. Sistem conveyor digunakan apabila kita ingin memindahkan suatu material dalam jumlah yang banyak dari satu tempat ke tempat lain yang melewati suatu jalur, dimana perpindahan material yang terjadi yaitu secara kontinyu. Dalam sistem pemindahan stok barang ini, conveyor yang dibuat yaitu belt conveyor.
Photo Diode (sensor)
Gambar 4. Conveyor Gambar 3. Photo Diode
Motor DC Pada subbab ini dijelaskan tentang Pengatur Arah Putaran Motor DC. Pengatur Arah Putaran Motor DC Dalam aplikasinya seringkali sebuah motor digunakan untuk arah yang searah dengan jarum jam maupun sebaliknya. Untuk mengubah putaran dari sebuah motor dapat dilakukan dengan mengubah arah arus yang mengalir melalui motor tersebut. Secara sederhana seperti yang ada pada gambar 5, hal ini dapat dilakukan hanya dengan mengubah polaritas tegangan motor.
Gambar 5. Dasar Pengaturan Arah Putar Rotasi 2 Motor DC Agar pengubahan polaritas tegangan motor dapat dilakukan dengan mudah, maka hal ini dilakukan dengan menggunakan dua buah saklar seperti pada gambar 6, di mana kedua saklar tersebut harus berada pada posisi yang saling berlawanan. Apabila S1 berada di posisi kiri (terhubung dengan positif) maka S2 harus berada di posisi kanan (terhubung dengan negatif) dan demikian pula sebaliknya dengan perubahan yang serempak.
Gambar
6.
Pengaturan Arah dengan Menggunakan Saklar
Untuk menggerakkan motor DC pada rangkaian ini, kita membutuhkan suatu relay yang dapat kita buat, yaitu agar tegangan dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
Gambar 7. Motor DC Relay Relay merupakan rangkaian yang bersifat elektronis sederhana dan tersusun oleh : Saklar medan elektromagnet (kawat koil) poros besi Cara kerja komponen ini dimulai pada saat mengalirnya arus listrik melalui koil, lalu membuat medan magnet sekitarnya merubah posisi saklar sehingga menghasilkan arus listrik yang lebih besar. Disinilah keutamaan komponen sederhana ini yaitu dengan bentuknya yang minimal bisa menghasilkan arus yang lebih besar. Semua itu karena pemakaian relay mempunyai keuntungan yaitu: Dapat mengontrol sendiri arus serta tegangan listrik yang diinginkan. Dapat memaksimalkan besarnya tegangan listrik hingga mencapai batas maksimalnya. Dapat menggunakan baik saklar maupun koil lebih dari satu, disesuaikan dengan kebutuhan. Prinsip kerja dari relay ialah berdasarkan gaya medan magnet. Dimana relay ini terdiri dari 2 komponen, yaitu lilitan dan switch.
Komponen utama pada sistem pneumatic adalah katup (valve) dan tabung (cylinder). Valve berfungsi mengontrol tabung, sedangkan tabung menghasilkan gaya (force) serta gerak linier (linear motion) untuk melakukan suatu kerja. Light Emmiting Diode (LED) Gambar 8. Bentuk Fisik Relay Tampak Bawah dan contoh Relay Keterangan: 1. Ground rangkaian 2. + Vcc 3. – Vcc 4. NC (Normally Close) 5. NO (Normally Open) Susunan Kontak pada Relay 1. Normally Open = Akan menutup bila dialiri arus listrik. 2. Normally Close = Akan membuka bila dialiri arus listrik. 3. Change Over = relay memiliki kontak tengah yang akan melepaskan diri dan membuat kontak lain terhubung. Pneumatic Pneumatic atau Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik. Pada sistem pneumatik ini udara dimampatkan menggunakan pompa khusus yang disebut kompresor yang digerakkan oleh motor. Kompresor memampatkan udara ke dalam sebuah tangki penyimpanan yang kuat yang disebut tangki penampung atau receiver.
LED adalah singkatan dari Light Emmiting Diode (Dioda Pemancar Cahaya). Dioda ini akan mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan sebesar 1.8 V dengan arus 1.5 mA.
Gambar 10. Contoh dioda LED LED pada rangkaian ini digunakan sebagai indikator untuk mengetahui apakah alat Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor ini sudah dapat diaktifkan atau belum. Switch Switch atau saklar adalah suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai penghubung dan pemutus tegangan. Switch yang digunakan pada rangkaian ini adalah switch on off. Switch on off adalah jenis saklar yang bentuk fisiknya kecil. Dalam pengoperasiannya saklar ini digerakkan dengan tegangan yang dapat bergerak ke kanan dan ke kiri.
Gambar 11. Bentuk Fisik Saklar LDmicro Gambar 9. Power Supply untuk Sistem Pneumatik
LDmicro adalah sebuah software IDE (Integrated Development Environment) yang membuat program
untuk beberapa jenis mikrokontroler, salah satunya yaitu mikrokontroler PIC16F877. IDE yaitu software terintegrasi dimana pada umumnya software editor, assembler, kompiler dan debugger digabungkan menjadi satu. LDmicro tidak seperti program editor pada umumnya yang berbentuk teks, editor LDmicro berbentuk diagram tangga. Tampilan LDmicro sangat sederhana dan terdiri 2 buah jendela. Jendela pertama dengan background berwarna hitam yang merupakan tempat untuk pembuatan program logika tangga. Sedangkan jendela kedua dengan background berwarna putih merupakan tempat untuk melihat dan mengatur status variabel yang digunakan serta untuk menentukan kaki / pin mikrokontroler mana yang ditugaskan menjadi input atau output program. Instruksi – instruksi program pada LDmicro : 1. Instruksi Insert Contacts Fungsi : Seperti sebuah sakelar yang akan menghubungkan aliran sinyal ke output bila nilainya 1, atau memutuskan aliran sinyal output bila nilainya 0. Kotak dialog instruksi :
Perbedaan antara Internal Relay, Input pin, dan Output pin pada pilihan Source : • Input pin berarti menggunakan kaki mikrokontroler untuk menerima sinyal input dari luar. • Internal Relay tidak menggunakan kaki mikrokontroler, tetapi menggunakan sebuah memori internal (RAM) berukuran satu bit sebagai status kontak. Penggunaan internal relay ini sangat menguntungkan karena mampu menyediakan ribuan kontak atau relay virtual. • Output pin berarti kontak input. Ia mengacu pada output yang memiliki nama yang sama. 2. Instruksi Insert CTU (Counter Up) Fungsi : Menyimpan jumlah pulsa yang masuk dengan hitungan naik (increment) ke dalam sebuah variable dan menghasilkan kondisi 1 bila nilai variable tersebut lebih besar atau sama dengan angka yang telah ditentukan. Kotak dialog instruksi :
Simbol pada diagram tangga : Simbol pada diagram tangga : : Internal Relay NO : Internal Relay NC : Input Pin NO : Input Pin NC : Output Pin NO : Output Pin NC
3. Instruksi Insert Coil Fungsi : Semua kontak yang sama namanya dengan instruksi ini akan dihidupkan (=1) bila bernilai 1 dan akan dimatikan (=0) bila bernilai 0. Kotak dialog instruksi :
Simbol pada diagram tangga : : Internal Relay NO : Internal Relay NC : Internal Relay Set : Int. Relay Reset : Output Pin NO : Output Pin NC : Output Pin Set : Output Pin Reset 4. Instruksi Insert RES Fungsi : Bila instruksi ini bernilai 1, maka akan membuat nilai variable suatu timer atau counter menjadi 0 atau direset. Kotak dialog instruksi :
Simbol pada diagram tangga : : mereset variabel Timer :
mereset
variabel
Counter Software PICpgm Software PICpgm adalah software yang digunakan untuk mengisi program ke dalam PIC16F877 agar IC tersebut dapat bekerja sesuai dengan program yang dibuat. Pemrograman ini akan membaca program dalam bentuk .hex yang kemudian diisikan ke IC.
Gambar
12.
Software PICpgm
Pemrograman
RANCANGAN DAN ANALISIS Analisa Secara Hardware Perancangan Secara Blok Diagram Secara umum sistem kontrol yang terdapat pada Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor ini terdapat dua bagian dasar, yaitu bagian perangkat keras dan perangkat lunak. Sistem sensor menyediakan data bagi mikrokontroler untuk mengatur jalannya conveyor. Sensor yang akan digunakan pada conveyor ini adalah sensor cahaya. Piranti pengolah yang digunakan sebagai sistem pengendali adalah sistem minimum yang menggunakan mikrokontroler, yaitu: PIC16F877. Dimana sistem ini dapat diprogram langsung dengan menggunakan program diagram tangga LDmicro dan software PICPgm. Dalam analisa rangkaian secara hardware ini dapat dilhat dari blok diagram terdiri dari beberapa blok diagram yang masing – masing blok diagram mempunyai karakteristik sendiri atau fungsi yang berbeda antara yang satu blok dengan blok diagram lainnya. Adapun gambar blok diagram dan penjelasan tiap blok adalah sebagai berikut :
Gambar 13. Blok Diagram Sumber tegangan yang digunakan pada alat ini adalah adaptor +24 volt sebagai aktivator rangkaian. Tegangan +24 volt tersebut akan digunakan untuk menggerakkan motor dan alat pendorong barang, lalu tegangan +5 volt digunakan sebagai aktivator Mikrokontroler PIC16F877. Saklar yang digunakan pada alat ini adalah saklar ON – OFF. Saklar ini berfungsi untuk memulai jalannya alat dan juga untuk menghentikan alat tersebut. Pada blok sensor 1 menggunakan 2 buah sensor yang berfungsi mendeteksi keberadaan barang. Selain itu sensor juga digunakan sebagai saklar kedua dari pengendali motor DC atau conveyor serta alat pendorong. Sedangkan pada sensor 2 berfungsi mendeteksi keberadaan barang yang telah didorong satu persatu secara otomatis. Sensor 2 juga digunakan sebagai saklar ketiga dari pengendali pendorong barang, agar kembali ke keadaan semula. Sensor bekerja dengan menggunakan prinsip aktif low, yaitu pada saat sinar yang ditangkap oleh sensor terhalang, sehingga tegangan yang sebelumnya berlogika high atau “1” menjadi terputus dan tegangan yang menjadi berlogika “low” atau “0”. Blok ini merupakan blok proses. Dalam blok proses ini ialah pusat input dan output program. Program akan mengendalikan atau memproses input yang
masuk dan juga akan memproses output yang akan dihasilkan dari inputan. Pada blok ini adalah blok relay untuk mengaktifkan motor DC dan alat pendorong. Pada blok ini, relay baru akan aktif jika diberikan tegangan picu 5 volt atau 24 volt tergantung pada tegangan yang diinginkan. Untuk input dari sensor ke mikrokontroler, relay diaktifkan dengan tegangan 24 volt dan diberi inputan 5 volt, sehingga sensor aktif dan bisa dikendaikan dengan mikrokontroler. Seperti yang telah dibahas sebelumnya, untuk mengaktifkan rangkaian mikrokontroler kondisi yang digunakan adalah aktif low Kemudian untuk output berupa motor DC yang menggerakkan conveyor dan alat pendorong, relay diberi tegangan picu 5 volt yang didapat dari keluaran mikrokontroler.. Sekarang dari mikrokontroler akan memberikan output yaitu untuk mengaktifkan relay dengan kondisi aktif high. Hal tersebut dilakukan karena untuk mengaktifkan relay harus dipicu tegangan sebesar 5 volt. Sebelumnya telah dibahas bahwa logika 0 sama dengan tegangan 0 volt, sedangkan logika 1 sama dengan tegangan 5 volt. Jadi jika keluaran dari mikrokontroler ke relay berlogika 1, maka sama saja dari mikrokontroler akan memberikan tegangan sebesar 5 volt kepada relay. Setelah relay menerima tegangan picu sebesar 5 volt, relay ini akan aktif yang kemudian akan memberikan tegangan sebesar 24 volt kepada motor DC dan alat pendorong yang didapat dari tegangan input pada saklar relay. Selanjutnya terdapat blok motor dimana blok ini merupakan blok yang akan mempengaruhi hasil output yang didapat. Motor akan bergerak sesuai dengan hasil inputan yang diberikan setelah inputan tersebut telah diproses pada blok sebelumnya. Motor DC ini digunakan untuk menggerakkan conveyor. Blok ini merupakan blok output yang dihasilkan dari blok program pengendali atau blok proses dan blok – blok sebelumnya. Dimana Conveyor akan
berjalan jika saklar dalam keadaan ON dan sensor 1 telah terhalang cahaya, Conveyor tidak akan berjalan jika sensor 1 dan sensor 2 tidak terhalang cahaya. Kemudian barang akan berjalan hingga tertahan oleh alat pendorong beberapa saat lalu alat didorong dan jika sensor 2 terhalang cahaya maka alat pendorong kembali ke keadaan semula. Perancangan dan Analisa Rangkaian dengan Flowchart
conveyor akan bergerak / berjalan membawa barang. Kemudian terdapat kondisi untuk sensor pertama dan sensor kedua yang apabila kondisinya sama dengan satu jika ‘Ya’ alat pendorong (pneumatik) terbuka dan bergerak mendorong barang, tetapi jika ‘Tidak’ motor DC terus bergerak, namun alat pendorong barang tidak akan bergerak. Lalu apabila sensor kedua kondisinya sama dengan nol jika ‘Tidak’ conveyor dan alat pendorong (pneumatik) diam, namun jika ‘Ya’ alat pendorong kembali ke keadaan semula (tertutup) untuk mendorong barang berikutnya. Tabel 1. Cara Kerja Alat dengan kondisi High / Low
Keterangan : 1 = aktif 0 = tidak aktif Analisa Rangkaian Dengan Diagram Tangga
Gambar 14. Flowchart Sistem Kerja pada Conveyor dan Pneumatik Pada ‘START’ merupakan awal dari dimulainya program. Setelah dimulainya program dan inisialisasi maka akan masuk pada kondisi pertama yaitu apabila kondisi Saklar adalah ON jika ‘Ya’, maka ‘PROSES’ akan dimulai, namun jika Saklar ‘Tidak’ dalam keadaan ON maka tidak akan ada proses apa – apa atau selesai. Setelah itu masuk pada kondisi sensor, apabila kondisi sensor nol dan sensor kedua sama dengan satu jika ‘Tidak’ tetap pada kondisi awal. Sedangkan jika ‘Ya’, motor DC atau
Gambar 15. Saat Saklar dan Relay OFF Pada gambar pertama diatas, saklar masih terbuka dan tegangan tidak mengalir sehingga sensor, mikrokontroler dan relay dalam keadaan normal dimana kontak C pada relay terhubung dengan NC (Normally Closed). Kontak C dan NO terbuka dalam keadaan normalnya yaitu Normally Open. Sehingga pada gambar ini tidak terdapat output, karena belum terjadi proses apapun.
Gambar 16. Saat Saklar dan Relay ON Pada gambar kedua, saklar dalam keadaan tertutup dimana tegangan dapat mengalir dan mengaktifkan sensor, mikrokontroler serta relay. Kontak C pada relay terhubung dengan NO yang kemudian menghasilkan output yaitu motor DC pada conveyor yang berjalan membawa barang dan bergeraknya alat pendorong barang dengan menggunakan pneumatic yang digerakkan dengan bantuan angin dari kompresor. Analisa Rangkaian Secara Software Dalam pembuatan Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor, program yang tertanam pada mikrokontroler adalah hal penting yang dibutuhkan untuk mengendalikan alat ini. Berikut adalah gambaran dan penjelasan program tersebut :
Keterangan : • X1 = input saklar disebut sebagai SET. • X2 = input saklar disebut sebagai RESET. • X3 = input berupa sensor 1. • X4 = input yaitu sensor 2. • Y1 = output, yaitu conveyor. • Y2 = output berupa alat pendorong. • Y3 = output berupa alat pendorong. Dalam program ini, jika input X1 bernilai 1 (kondisi SET), maka output yaitu R1 akan aktif, dengan input X2 yaitu bernilai 0. X1 dan X2 ini adalah input untuk saklar. Kemudian jika X3 bernilai 0 (kondisi RESET atau aktif) dan X4 dalam kondisi SET, maka output pada Y1 yaitu conveyor aktif (bergerak) begitu juga sebaliknya. Lalu jika X3 dan X4 sama-sama bernilai 1 maka output pada Y2 akan bergerak yaitu alat pendorong yang bergerak mendorong barang atau terbuka. Dan jika X4 yaitu sensor 2 aktif mendeteksi barang yang masuk serta X3 yaitu sensor 1 tidak mendeteksi barang, maka Y3 aktif yaitu alat pendorong barang akan tertutup atau kembali bergerak dan kembali ke keadaan semula. Analisa Rangkaian Secara Detail Dalam rangkaian Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 Untuk Conveyor ini menggunakan tegangan DC (Direct Current) sebagai aktifator, tegangan yang digunakan sebesar 24 volt yang berasal dari adaptor. Dikarenakan daya yang dibutuhkan IC Mikrokontroler sebesar 5 volt, maka tegangan tersebut dihubungkan dengan IC Regulator (IC 7805) yang dapat menghasilkan output sebesar 5 volt dari inputan yang sebenarnya lebih dari 5 volt. Tegangan aktivator diberikan juga kepada komponen – komponen lainnya, agar komponen tersebut aktif dan dapat bekerja sesuai dengan fungsinya masing – masing. Selain itu, agar alat dapat dijalankan, maka saklar harus dalam kondisi ON.
Gambar 17. Rangkaian Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 Untuk Conveyor Pada rangkaian sensor yang digunakan berupa sensor cahaya yang merupakan inputan pada alat ini. Sensor ini mempengaruhi motor DC dan alat pendorong. Selanjutnya pada IC Mikrokontroler PIC16F877 merupakan komponen yang digunakan sebagai pengendali / pemroses, baik input yang diberikan maupun output yang dihasilkan. Pada IC Mikrokontroler dipasang beberapa komponen pada port – port tertentu. Pada port OSC1 / X1 (Kristal 1) dipasang komponen kapasitor nonpolar 22pF dua buah yang dipasang paralel. Kegunaan komponen tersebut yaitu sebagai penstabil clock yang dihasilkan oleh Kristal. Sedangkan Kristal sendiri digunakan sebagai penghasil clock dan juga dapat digunakan sebagai pengatur delay / waktu. Untuk komponen relay berfungsi untuk mengendalikan motor, hal ini dikarenakan komponen Mikrokontroler PIC16F877 hanya menghasilkan logika 1 kurang lebih 5 volt dan logika 0 sebesar 0 volt, maka diperlukan untuk mengendalikan motor agar dapat bergerak
yang mempunyai sumber tegangan aktifator 24 volt. Jadi, apabila komponen relay tidak dipasang, maka motor tidak akan bergerak dikarenakan IC Mikrokontroler hanya menghasilkan tegangan yang kecil sedangkan motor membutuhkan tegangan yang lebih besar. Relay menggerakkan motor karena selain mendapatkan sumber tegangan dari IC Mikrokontroler, relay ini juga mempunyai tegangan aktifator sebesar 24 volt, sehingga motor dapat bergerak karena cukup untuk menggerakkan motor yang membutuhkan tegangan 24 volt. Kemudian untuk Motor DC berfungsi untuk menggerakkan conveyor dan pendorong. Motor akan bergerak sesuai dengan output yang dihasilkan. Motor bergerak sesuai dengan kondisi apabila input pada saklar ON, proses akan dimulai tanpa saklar dalam keadaan ON maka proses tidak dapat dilakukan, lalu ketika sensor 1 cahaya yang ditangkap terhalang barang conveyor akan bergerak. Setelah sensor 2 tidak terhalang kemudian alat pendorong yang semula tertutup akan terbuka dan bergerak mendorong barang. Lalu jika sensor 2 terhalang, maka alat pendorong kembali ke keadaan semula. HASIL UJI COBA ALAT Cara Kerja Alat Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor ini menggunakan 1 buah motor DC untuk menggerakkan conveyor dan kompresor untuk menggerakkan alat pendorong (pneumatik). Alat ini juga menggunakan 1 buah saklar untuk mengaktifkan alat dan 2 sensor cahaya. Apabila saklar dalam keadaan ON, namun kedua sensor belum terhalang barang atau berlogika satu (terang) maka motor DC pada conveyor belum bergerak. Lalu sensor 1, yaitu photo dioda terhalang cahaya dari infrared maka hasil keluaran sensor berlogika 0 ke IC Mikrokontroler PIC16F877. Pada IC akan diproses dan hasil proses tersebut akan menghasilkan
output berupa motor DC yang bergerak sehingga conveyor yang membawa barang secara otomatis, kemudian jika sensor 1 sudah tidak terhalang, maka alat pendorong akan bergerak mendorong barang atau dalam keadaan terbuka. Dan jika sensor 2 terhalang cahaya dimana barang yang melintas menghalang cahaya tersebut, berarti sensor 2 berlogika 0 maka alat pendorong akan berubah ke keadaan semula (tertutup) untuk digunakan mendorong barang-barang berikutnya secara satu persatu. Cara Pengisian Program dengan PICpgm 1. Buat program dengan menggunakan pemrograman LDmicro, kemudian compile kedalam bentuk .hex. 2. Hubungkan kit mikrokontroler dengan listrik dari sumber tegangan PLN menggunakan adaptor 12 volt. 3. Hubungkan kit mikrokontroler dengan komputer menggunakan DB9. 4. Buka software PICpgm, posisikan saklar pada mode PROGRAM, kemudian tekan tombol “Autodetect” pada software PICpgm. Maka secara otomatis PICpgm menampilkan tulisan JDM Programmer dibagian bawah kiri dan PIC16F877 di kolom Device Information.
5. Bila JDM Programmer dan mikrokontroler PIC16F877 telah terdeteksi oleh software PICpgm, maka langkah selanjutnya adalah mengambil file .hex yang akan diisikan ke mikrokontroler dengan menekan tombol “Browse”, lalu pilih file dan klik OK.
Gambar 19. Contoh memasukkan program 6. Langkah terakhir adalah tekan tombol bergambar halilintar. Bila muncul keterangan “Programming finished successfully!” berarti pemrograman pada mikrokontroler telah berhasil dilakukan.
Gambar 20. PIC16F877 berhasil diprogram
Gambar 18. PICpgm mendeteksi PIC16F877
Cara Pengoperasian Alat 1. Hubungkan rangkaian Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 dengan listrik dari sumber tegangan PLN menggunakan adaptor 12 volt.
2. Nyalakan saklar ON/OFF pada keadaan ON, maka program akan mulai dijalankan. 3. Halangi sensor 1 dengan suatu benda, sehingga motor DC dapat menggerakkan conveyor yang membawa barang dan alat pendorong dalam kondisi tertutup. 4. Setelah itu jika sensor 1 sudah tidak terhalang maka alat pendorong akan terbuka dan mendorong barang. 5. Kemudian saat barang tersebut didorong sensor 2 akan terhalang dan alat pendorong berupa pneumatik akan kembali tertutup. 6. Setelah proses 5 selesai, maka proses kembali ke tahap 1.
Gambar 4.7 Gambar Alat Saat pendorong terbuka dan Sensor 2 terhalang Hasil Pengamatan Tabel 2. Pengukuran Tegangan pada PIC16F877
Gambar 4.4 Gambar Alat Saat Sensor 1 terhalang Setelah melakukan percobaan secara keseluruhan terhadap Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877, penulis mengamati beberapa pin pada PIC16F877 dan berikut adalah hasil yang dapat disimpulkan : Tabel 3. Perbandingan tegangan pada PIC16F877 Gambar 4.4 Gambar Alat Saat pendorong tertutup
Gambar 4.7 Gambar Alat Saat pendorong terbuka
Setelah penulis melakukan pengamatan terhadap beberapa komponen yang digunakan pada Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 ini, maka dapat diketahui bahwa nilai tegangan berdasarkan perhitungan secara praktek dengan menggunakan multitester dan perhitungan secara teori berbeda. Hal tersebut terjadi dikarenakan oleh setiap komponen tidak selalu dapat mengalirkan arus dengan stabil. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Setelah melakukan percobaan, penulis dapat memberi kesimpulan bahwa prototype berhasil dirancang dan dibuat. Cara kerja alat Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor ini dapat digunakan dalam dunia nyata perindustrian dimana mampu memberi keefesienan dalam pemindahan stok barang secara otomatis. Selain itu, PIC16F8777 ini mampu di program dengan menggunakan langsung software PICpgm tanpa harus menambahkan alat atau rangkaian lain. Saran Dari hasil perancangan, membuat, dan uji coba Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor ini, penulis memiliki beberapa saran kepada para pembaca yang ingin membuat alat ini. Adapun saran-saran yang diberikan antara lain: • Memaksimalkan penggunaan motor DC dan alat pneumatik agar dapat menghasilkan kinerja yang baik. • Dalam pengembangan alat Rancangan Prototype Berbasis Mikrokontroler PIC16F877 untuk Conveyor dapat dibuat dalam bentuk yang lebih besar dan dapat juga diaplikasikan dengan lengan robot ataupun mesin lainnya. • Dapat juga diterapkan dengan konsep interface, yaitu menggunakan PC
(Personal Computer) untuk pengaturan data stok barang yang masuk. DAFTAR PUSTAKA [1]
Artanto Dian, Merakit PLC dengan Mikrokontroler, Elex Media Komputindo, Jakarta, 2009. [2] Anonim, Modul Panduan Elektronika Dasar 1, Laboratorium Elektronika dan Komputer Universitas Gunadarma, Depok, 2005 [3] Anonim, Modul Panduan Elektronika Dasar 2, Laboratorium Elektronika dan Komputer Universitas Gunadarma, Depok, 2005 [4] Anonim, Modul Panduan Praktikum Mikrokontroler, Laboratorium Lanjut Universitas Gunadarma, Depok, 2004 [5] Budiharto, Widodo, Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Elex Media Komputindo, Jakarta, 2005 [6] URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Xtal, 6 Juni 2010, 08.00 WIB [7] URL: http://pdf1.alldatasheet.com, 6 Juni 2010, 08.00 WIB [8] URL: http://vurcanelectronic.blogspot.com/ , 12 Juni 2010, 19.00 WIB [9] URL:http://elkaubisa.blogspot.com/2 008/09/infra-red-receiver.html, 12 Juni 2010, 10.00 WIB [10] URL:http://id.wikipedia.org/wiki/Dio da foto, 12 Juni 2010, 10.00 WIB
