CONVEYOR CONTROL SYSTEM BASED ON HIGH LOW AT89S51 MICROCONTROLLER-BASED PRODUCTS Irwan Tri handoyo, M. Subali
Undergraduate program, Faculty of Industrial Technology, 2009 Gunadarma University http://www.gunadarma.ac.id Keywords: conveyor control, microcontroller. ABSTRACT: This paper describes how the transfer of goods (in the form of packing or packaging) of the products that can work automatically to the vehicle carrying the goods. It works on the basis of high goods controlled by the microcontroller AT89S51. This simulator consists of 4 blocks of sequence, the first series is to censor the goods, the second circuit is to control the goods, the third circuit is the output, and the fourth series is for power supply. The main components of the tool is comprised of LED (Light Emitting Diode) and LDR (Light Dependent Resistor) as sensors, and microcontroller AT89S51 and switches to control the conveyor, and seven segment and the output as a DC motor. This tool has 6 pieces sensors. Sensor 1 will detect the presence or absence of the goods. If the sensor detects an item, the conveyor will move and deliver goods to the sensor 2 for the first stage of selecting goods. If goods height ≥ 4 cm, the goods will turn toward the sensor 4. If the item <4 cm, the goods will be turned toward the sensor 3 for the second stage of selection of goods. Goods whose height ≥ 2 cm <4 cm automatically detected by the sensor 3 so that the goods will be turned toward the sensor 5. If the goods (<4 cm) was not detected by the sensor 3, the goods will be turned toward the sensor 6. At the time of the sensor 4, sensor 5 and the sensor 6 detects the goods then all the conveyor will stop and will return to work if a sensor is blocked, after the goods are moved. This tool is also equipped with a digital display to determine the number of goods, the full amount of goods can be arranged through the program. It is also equipped with a buzzer to indicate that the goods have been full. Maximum capacity for each item is 99 items.
SISTEM KENDALI CONVEYOR BERDASARKAN TINGGI RENDAHNYA BARANG BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 Irwan Tri Handoyo Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma, Margonda Raya 100 Depok 16424 telp (021) 78881112, 7863788
Tanggal Pembuatan : 12 Desember 2009 Tulisan ini menjelaskan tentang bagaimana cara kerja pemindah barang (dalam bentuk packing atau pengepakan) dari hasil produksi yang dapat bekerja secara otomatis ke kendaraan pengangkut barang. Alat ini bekerja berdasarkan dari tingginya barang yang dikendalikan oleh Mikrokontroller AT89S51. Simulator ini terdiri dari 4 blok rangkaian, rangkaian yang pertama adalah untuk sensor barang, rangkaian kedua adalah untuk pengendali barang, rangkaian ketiga adalah output, dan rangkaian keempat adalah untuk catu daya. Komponen utama dari alat ini terdiri dari LED (Light Emitting Diode) dan LDR (Light Dependent Resistor) sebagai sensor, dan Mikrokontroller AT89S51 dan switch sebagai pengendali conveyor, serta seven segment dan Motor DC sebagi output. Alat ini memiliki 6 buah sensor. Sensor 1 akan mendeteksi ada atau tidaknya barang. Apabila sensor 1 mendeteksi adanya barang, conveyor akan bergerak dan menghantarkan barang menuju sensor 2 untuk penyeleksian barang tahap pertama. Jika tinggi barang ≥ 4 cm, barang akan berbelok menuju sensor 4. Jika barang < 4 cm, barang akan berbelok menuju sensor 3 untuk penyeleksian barang tahap kedua. Barang yang tingginya ≥ 2 cm < 4 cm otomatis akan terdeteksi oleh sensor 3 sehingga barang akan berbelok menuju sensor 5. Apabila barang (< 4 cm) tidak terdeteksi oleh sensor 3, barang akan berbelok menuju sensor 6. Pada saat sensor 4, sensor 5 dan sensor 6 mendeteksi adanya barang maka semua conveyor akan berhenti dan akan kembali bekerja apabila sensor 1 terhalang, setelah barang tersebut dipindah. Alat ini juga dilengkapi dengan tampilan digital untuk mengetahui banyaknya barang, jumlah penuhnya barang dapat diatur melalui program. Selain itu juga dilengkapi dengan buzzer untuk menandakan barang sudah penuh. Kapasitas maksimal untuk masing-masing barang adalah 99 barang.
1. PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) sekarang ini yang begitu cepat, maka tidak heran lagi kalau dewasa ini, umumnya semua jenis media sarana dan prasarana banyak yang menggunakan teknologi tepat guna, hal ini nampak dari semakin banyaknya penggunaan controller yang digunakan untuk mengontrol atau menjalankan suatu sistem, agar sistem tersebut dapat bekerja secara otomatis. Dalam bidang perindustrian sekarang ini diperlukan suatu peralatan yang dapat bekerja secara otomatis untuk meningkatkan produktivitas, mempersingkat waktu produksi, menurunkan biaya produksi dan meniadakan pekerjaan-pekerjaan rutin dan membosankan yang harus dilakukan manusia.
tampilan jumlah barang.
Penemuan di lapangan tentang proses pemuatan hasil barang hasil produksi pada gudang penyimpanan masih menggunakan tenaga manusia dan proses penghitungan jumlah barang yang akurasinya masih kurang tepat, maka salah satu alternatif yang dapat mengatasi itu semua adalah dengan diciptakannya suatu alat yang dapat bekerja secara otomatis yaitu dengan menggunakan sistem pemindah barang otomatis yang dilengkapi dengan
2. Landasan Teori Beberapa teori dasr jenis komponen elektronik yang digunakan sebagai catu daya, masukkan, pengendali dan keluaran dalam pembuatan alat sistem kendali pemindah barang atau conveyor berbasis
Pada tugas akhir ini akan dipaparkan mengenai perancangan sistem pemindah barang otomatis yang menggunakan mikrokontroller AT89S5 1 sebagai pengendali. Pengendalinya berupa sensor yang bertu gas men g gera ka n, men ge ndal ika n da n mematikan motor berdasarkan tinggi rendahnya barang, adapun alat ini juga bisa berfungsi sebagai pemindah barang reject atau sampah. Alat ini mempunyai tampilan output berupa seven segment yang menunjukan berapa jumlah barang yang tinggi, rendah dan reject serta jumlah total barang antara barang rendah dengan barang tinggi. Dengan adanya alat ini di hara p kan da pa t me mba nt u p rose s pengerjaan dalam bidang industri.
mikrokontroller AT89S51 berdasarkan tinggi rendahnya barang, yaitu : 2.1 Catu Daya Catu daya digunakan sebagai suplai tegangan pada beberapa rangkaian elektronika. Catu daya dc ini dapat dibangun dengan menggunakan trafo step down, dioda penyearah dan kapasitor serta regulator. 2.2 Sensor Sensor adalah rangkaian atau suatu komponen yang dapat mengindra suatu input dan mengubah suatu besaran fisik tertentu menjadi suatu besaran listrik, seperti Photoresistor mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Sensor juga berfungsi sebagai input pada suatu perancangan rangkaian yang akan di aplikasikan sebagai saklar otomatis. Pada perancangan rangkaian ini, penulis menggunakan komponen seperti : Light Dependent Resistor ( LDR ) adalah resistor yang memiliki variasi harga tergantung pada banyaknya jumlah cahaya atau intensitas yang diterima.
"noninverting" atau (+), serta sebuah output. OPAmp biasanya diberi dua polaritas tegangan, dengan range dari +/- 5 volts sampai +/- 15 volts. Contoh sederhana dari op-amp dengan dua polaritas tegangan dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Basic Op-Amp Pada rangkaian sensor Op-Amp berfungsi sebagai pembanding tegangan (komparator) Pembanding tegangan akan membandingkan sebuah tegangan masukan dengan tegangan masukan lainya. Gambar 2.4 menunjukkan pembanding tegangan sederhana.
Gambar 2.1 Bentuk fisik LDR
LED (light-emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju.
Gambar 2.2 Bentuk Fisik Led Operational Amplifier ( Op-Amp ) sebuah amplifier diferensial dasar yang memiliki gain voltase yang besar, impedansi input yang sangat tinggi, dan impedansi output yang rendah. Op-Amp terdiri dari input "inverting" atau (-) dan input Gambar 2.4 Rangkaian Pembanding Tegangan
2.3 Mikrokontroller Mikrokontroler adalah single chip komputer yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol. Pada perancangan alat ini digunakan mikrokontroler tipe AT89S51, dimana fitur-fitur yang dimiliki oleh tipe tersebut adalah : 1. 4K bytes ROM 2. 128 bytes RAM 3. 4 buah 8-bit I/O port 4. 2 buah 16-bit timer 5. Interface komunikasi serial 6. 64K pengalamatan kode (program) memori 7. 64K pengalamatan data memori 8. Processor Boolean (satu bit-satu bit) 9. 210 lokasi bit-addressable 10. 4 bus operasi pengalian atau pembagian
Mikrokontroller ini memiliki 40 konfigurasi pin seperti digambarkan pada Gambar 2.5. Fungsi dari tiap-tiap pin dapat dikelompokkan menjadi sumber tegangan, kristal, kontrol dan input-output.
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin
Pada AT89S51
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki yang biasa ada pada seri mikrokontroler AVR Atmega8535 yaitu : A. Pin 1 sampai 8 Pin ini adalah port 1. Saluran/bus I/O 8 bit dua arah. Dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Pada port ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada saat pemograman dan verifikasi. B. Pin 9 Masukan reset (aktif tinggi), pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler ini.
C. Pin 10 sampai 17 Saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai, maka port ini dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu sebagian dari port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol pada saat proses pemrograman dan verifikasi. D. Pin 18 sampai 19 Masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pada mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada serpih yang sama (on chip) kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Karenanya 18 dan 19 sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 dapat juga sebagai masukkan untuk inverting oscilator amplifier dan masukkan ke rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan keluaran dari inverting oscilator amplifier. E. Pin 20
Ground sumber tegangan yang diberi simbol GND.
F. Pin 21 sampai 28 Saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit (MOVX @ DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran/bus alamat tinggi (A8– A15). Sedangkan pada saat mengakses ke data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit (MOVX @ R1), port 2 mengeluarkan isi dari P2 pada Special Function Register. G. Pin 29 Program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching). H. Pin 30 Address Latch Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori eksternal. Pena ini juga sebagai pulsa/sinyal masukkan pemograman (PROG) selama proses pemograman. I. Pin 31 External Acses Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan apabila diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (VPP = +12V) selama proses pemrograman. J. Pin 32 sampai 39 Pin ini adalah port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open colector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada saat proses pemograman dan verifikasi port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. External pull-ups diperlukan selama proses verifikasi. K. Pin 40 Sumber tegangan positif yang diberi simbol VCC. 2.4 Seven Segment Seven segment merupakan sekumpulan LED yang disusun sedemikian rupa sehingga dengan menyalanya garis-garis tertentu akan membentuk angka desimal yang dikehendaki. Seven segment dapat menampilkan bilangan desimal 0 sampai 9 atau suatu abjad untuk sebuah seven segment.
2.6 Motor DC dan IC L293D Motor dc adalah motor yang biasa digunakan pada perangkat elektronika dalam hal ini motor digunakan untuk menggerakan suatu benda atau menggerakan conveyor belt. Motor dapat bergerak kearah kanan dan kearah kiri jika motor dc dapat instruksi dari IC L293D. Konfigurasi motor dapat dilihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.6 Seven Segment Pada gambar 2.12 setiap garis (segment) diberi tanda-tanda tersendiri dengan simbol a,b,c,d,e,f dan g. Biasanya setiap garis ini terbuat dari LED (Light Emitting Dioda) yang jika menyala akan membentuk garis. 2.5 IC 74LS47 (BCD to Seven Segment Decoder) BCD (Binary Coded Decimal) to seven segment merupakan sebuah decoder yang dapat mengubah kode biner menjadi tampilan angka pada seven segment. Gambar 2.7 dan tabel 2.1 memperlihatkan konfigurasi pin IC 74LS47.
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin IC74LS47
Tabel 2.4 Konfigurasi Pin IC 74LS47 Nama Pin
Deskripsi
A0-A3
Input BCD
RBI LT
Gambar 2.8 Lambang Motor DC Motor driver merupakan suatu rangkaian yang mengatur kerja motor atau biasa dikatakan sebagai suatu rangkaian penggerak motor sehingga motor tersebut bekerja atau beroperasi sesuai dengan apa yang kita kehendaki. Pada saat motor ini beroperasi atau bekerja biasanya terjadi induksi yang mengakibatkan tegangan menjadi sangat tinggi, sehingga diperlukan suatu rangkaian motor driver yang mengatur motor agar pada saat motor tersebut beroperasi dia tidak akan mengakibatkan gangguan kepada rangkaian-rangkaian lain yang berhubungan dengan motor. Pada pembuatan alat ini penulis menggunakan IC L293D sebagai Motor driver. IC L293D mempunyai empat pin input dan empat pin output, dapat dilihat pada Gambar 2.9. IC L293D merupakan rangkaian penyangga (Buffer) pada system digital yang dapat mempertahankan jumlah tegangan maupun arus sehingga dapat menggerakkan motor DC dengan stabil tanpa mempengaruhi rangkaian lainnya.
Ripple Blanking Input (Aktif Low) Lamp Test Input (Aktif Low)
BI / RBO
Blanking Input/ Ripple Blanking Output (Aktif Low)
a-g
Output Segment
Gambar 2.9 IC L293D
2.7
Buzzer Buzzer adalah sebuah transducer yang berfungsi untuk merubah energi listrik menjadi energi suara. Buzzer terdapat oscillator di dalamnya untuk menghasilkan suara atau bunyi pada frekuensi 400 Hz untuk Buzzer dan frekuensi 3 kHz untuk Bleeper. Gambar fisik dari Buzzer diperlihatkan pada Gambar 2.17.
Gambar 2.10 Buzzer
3. Perancangan Alat Dalam perancangan alat ini, terdapat masukan berupa sensor cahaya yang diproses oleh mikrokontroller AT89S5 1 dan menghasilkan keluaran pada led, seven segment, buzzer dan motor DC seperti gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram Pemindah Barang Otomatis Secara keseluruhan alat ini dirancang dengan menggunakan hardware (Masukan berupa sensor dan keluaran berupa seven segment dan motor DC) dan software (kendali mikrokontroller). Masukan pada alat ini berupa sensor yang menghasilkan dua kondisi yaitu high dan low, dengan menggunakan program
maka hanya masukan low saja yang akan diproses. Setelah masukan diproses maka keluaran seperti seven segment, motor DC akan aktif. Rangkaian keseluruhan dari perancangan digambarkan pada gambar 3.2.
3.1 Blok Catu Daya Pada blok rangkaian catu daya (gambar3.3) digunakan IC 7812 dan IC 7805. IC ini mempunyai karakeristik diantaranya sebagai berikut : 1. Tegangan keluaran 7805 adalah 4,8 V sampai 5,2V 2. Tegangan keluaran 7812 adalah 11,8 V sampai 12,2 V 3. Arus keluarannya adalah 5 mA sampai 1A 12 V X
AC 220V
Z
KÙ + =10_1K _ _R _ _ V 5 Ω v0+ Lo D R l × t
5V
IN 4002
7812 D1
Y
CT IN 4002
4700 ì f
7805 1000ì
1000
f
f
Jika tegangan pada terminal positif pada Op-Amp lebih besar daripada tegangan pada terminal negatifnya maka output akan berifat “ HIGH “ ( V+ < V- ). Jika tegangan pada terminal positif pada Op-Amp lebih kecil daripada tegangan pada terminal negatifnya maka output akan bersifat “LOW” (V+ < V-).
ì
4 7 0 × volt Ω + Rx V − =( _2_470 _ _ _)_ _ 1_ _0K _ 5
D2
×
Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya Rangkaian ini disebut sebagai rangkaian Power Suplay atau biasa disebut sebagai power regulator. Jenis rangkaian power regulator tersebut adalah rangkaian rectifer dua fase. Tegangan dc yang dihasilkan adalah tegangan dc 12 Volt (untuk motor DC) dan tegangan dc 5 Volt (untuk mikrokontroler AT89S51, LED, seven segment). 3.2 3.2.1
Blok Masukan Rangkaian Sensor Pada blok ini terdiri dari LED ( Light Emitting Diode) sebagai pemancar dan Photoresistor yang biasa disebut LDR (Light Dependent Resistor) sebagai penerima, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4.
Ketika LDR masih mendapat cahaya yang dipancarkan oleh LED maka output pada Op-Amp akan bersifat “HIGH“ sedangkan jika cahaya tersebut terhalang sehingga LDR tidak mendapat cahaya maka output pada Op-Amp bersifat “LOW“. Sesuai dengan fungsi Op-Amp sebagai komparator.
+
Ù
Karena pada program mikrokontroler yang digunakan memerlukan input yang bersifat “LOW“ untuk mengaktifkan program, seperti program berikut ini : start: JNB P1.0,motor .... Motor: acall motor1 ... Motor1: clr p0.0 Setb p0.1 Sehingga pada saat sensor 1 terhalang maka motor 1 akan berputar untuk menjalankan conveyor.
3.3 3.2.2
Gambar 3.4 Rangkaian Blok Sensor 1
Ω
Blok kendali Mikrokontroller Mikrokontroller ini berfungsi sebagai pengaturan kerja alat agar dapat bekerja secara sistematis. Hasil keluaran dari blok sensor dikirim ke mikrokontroller untuk diproses, setelah dproses maka mikrokontroller mengirimkan data lagi ke blok keluaran untuk mengaktifkan blok keluaran tersebut. Pada perancangan pemindah barang otomatis ini digunakan dua IC AT89S51. Untuk lebih jelasnya penggunaan port mikrokontroller dapat dilihat pada tabel 3.1 dan tabel 3.2.
Tabel 3.1 Penggunaan Port Mikrokontroller 1
Port Port 0 Port 1
Port 2 Port 3
Bit Bit 0 ~ Bit 3 Bit 4 ~ Bit 7 Bit 0 Bit 1 Bit 2 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 Bit 0 ~ Bit 3 Bit 4 ~ Bit 7 Bit 0 ~ Bit 3 Bit 4 ~ Bit 7
Penggunaan Digit ke ~ 2 pada Seven segment (sebagai tampilan satuan) Digit ke ~ 1 pada Seven segment (sebagai tampilan puluhan) Sensor 1 Sensor 2 Led merah Led biru Led putih Buzzer Digit ke ~ 2 pada Seven segment (sebagai tampilan satuan) Digit ke ~ 1 pada Seven segment (sebagai tampilan puluhan) Digit ke ~ 2 pada Seven segment (sebagai tampilan satuan) Digit ke ~ 1 pada Seven segment (sebagai tampilan puluhan)
Tabel 3.2 Penggunaan Port Mikrokontroller 2 Port
Port 0
Port 1
Port 2
Bit Bit 0 ~ Bit 1 Bit 2 ~ Bit 3 Bit 4 ~ Bit 5 Bit 0 Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 0 ~ Bit 3 Bit 4 ~ Bit 7
Penggunaan
Motor 1 Motor 2 Motor 3 Sensor 1 Sensor 2 (switch) Sensor 3 (switch) Sensor 2 Sensor 3 Sensor 4 Sensor 5 Digit ke ~ 2 pada Seven segment (sebagai tampilan satuan) Digit ke ~ 1 pada Seven segment (sebagai tampilan puluhan)
Semua aplikasi menggunakan port-port ini adalah aktif low atau logika low (0V) sehingga komponen yang terhubung pada port disesuaikan fungsi masukan maupun keluarannya. IC Mikrokontroler AT89S5 1 ini adalah komponen inti dari blok ini, dengan resistor-resistor pada keluaran. Kapasitor, resistor dan saklar push-on sebagai reset
serta kristal 12 MHz dan dua kapasitor non polar 30 pF sebagai osilator. Rangkaian reset digunakan untuk mereset sistem, yaitu dengan cara memberikan logika high pada kaki RST selama dua clock cycle pada saat rangkaian dihubungkan dengan catu daya, reset dilakukan secara manual dengan menekan tombol saklar push-on pada pin reset. 3.3.2 Perancangan Program Dengan diagram Alir Pada pembuatan alat pemindah barang otomatis ini dibutuhkan program untuk mengendalikan semua proses kerja dari alat ini untuk memudahkan pembuatan program diperlukan flowchart. Flowchart dari pembuatan program alat ini dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.6 Rangkaian Motor DC dan Driver Motor (IC L293D)
Perintah untuk memutar motor dc dikirimkan oleh mikrokontroler dengan program sebagai berikut : Motor1 : clr p0.0 setb p0.1 sjmp start mati1 : clr p0.7 clr p0.5 sjmp start
3.4.2 Seven Segment dan IC 74LS47 (BCD to 7 Segment Decoder) Port 0, port 2, dan port 3 mikrokontroler 1 serta port 3 pada mikrokontroler 2 digunakan sebagai penampil elektronik dengan menggunakan seven segment (Lihat Tabel 3.1 dan Tabel 3.2). Seven segment yang digunakan adalah seven segment common anoda.
Gambar 3.5 Flowchart dari Alat Pemindah BarangOtomatis 3.4 Blok Keluaran 3.4.1 Motor DC dan Driver Motor (IC L293D) Pemutar motor dc diatur oleh IC L293D yang befungsi sebagai penyangga arus yang masuk pada motor agar putaran motor tetap stabil, seperti pada gambar 3.6.
Agar mempermu dah dalam membuat program digunakan IC 74LS47 dimana IC jenis ini berfungsi sebagai dekoder data biner menjadi data desimal dan cocok dengan seven segment CA (common anoda). Sebagai contoh, jika kita hendak membuat program dengan menggunakan seven segment sebagai output maka yang pertama kita tahu adalah satu port habis hanya untuk satu seven segment, hal ini akan menghabiskan port apabila menggunakan seven segment lebih dari 2 atau 4 s e v e n s e g m e n t . K e m u d i a n d a t a j u g a h a ru s dikonversikan dalam bentuk hexadecimal agar seven segment menampilkan data yang diinginkan, seperti pada tabel 3.3.
12 V
Tabel 3.3 Konversi Data Seven Segmen
X
(common anoda)
Y
AC 220V
IN 4002
7812 D1 CT
4700ì f
IN 4002
Tampilan
h
G
f
e
d
c
b
a
angka
Z
Data (
A
5V
B
7805
1000ì
1000
f
f
ì
D2
Hex)
0
1
1
0
0
0
0
0
0
C0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
F9
2
1
0
1
0
0
1
0
0
A4
3
1
0
1
1
0
0
0
0
B0
4
1
0
0
1
1
0
0
1
99
5
1
0
0
1
0
0
1
0
92
6
1
1
0
0
0
0
1
0
D2
7
1
1
1
1
1
0
0
0
F8
8
1
0
0
0
0
0
0
0
80
9
1
0
0
1
0
0
0
0
90
Dengan menggunakan IC 74LS47 maka satu port pada mikrokontroler dapat digunakan untuk 2 buah seven segment. Kemudian dalam membuat programnya kita tidak perlu lagi mengkonversi data seperti pada tabel diatas.
4. Pengambilan Data dan Analisa Setelah semua komponen dan syarat-syarat yang berhubungan dengan pembuatan “Sistem Kendali Conveyor berdasarkan Tinggi Rendahnya Barang Berbasis Mikrokontroller AT89S51” ini telah direalisasikan maka dilakukan beberapa pengamatan dan pengujian alat. Bertujuan untuk mengetahui apakah alat yang sudah dirancang dapat bekerja dengan baik dan sesuai dengan fungsinya, yaitu dapat memindahkan barang secara otomatis berdasarkan tinggi rendahnya barang. Adapun uji coba alat ini dibagi menjadi beberapa bagian meliputi : 1. Uji catu daya 2. Uji rangkaian sensor 3. Uji coba rangkaian motor dc 4. Uji coba alat pemindah barang otomatis 4.1 Catu Daya
Uji coba rangkaian catu daya dilakukan dengan cara merangkai rangkaian catu daya seperti diperlihatkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Titik Pengambilan Data Tegangan (V) Pada Catu Daya Titik uji yang dilakukan adalah terhadap titik A dan titik B baik itu berupa tegangan ataupun arus yang melewatinya. Alat yang digunakan untuk mengambil data dalam pengukuran ini adalah multitester digital. Tabel 4.1 Hasil Uji Coba Catu Daya Titik Tegangan (v) A
11,89
B
4,89
Sistem kerja keseluruhan dari alat pemindah barang otomatis menggunakan catu daya dengan tegangan 5 volt dan 12 volt. Tegangan 5 V dibutuhkan untuk tegangan masukkan sensor, kendali mikrokontroller AT89S5 1, mengaktifkan keluaran (seven segment). Sedangkan tegangan 12 V dibutuhkan sebagai sumber tegangan untuk mengaktifkan motor DC. Tegangan pada lilitan sekunder adalah sekitar 17 V (Vpk = 1,414 x Vr.m.s = 1,414 x 12 V = 16,87 V dibulatkan menjadi 17 V) karena dibutuhkan tegangan 12 V maka diperlukan IC regulator 7812 yang mampu menghasilkan tegangan sebesar 12V dan untuk menghasilkan tegangan sebesar 5 V maka keluaran dari IC regulator 7812 diredam menjadi 5 V dengan menggunakan IC regulator 7805.
4.1.1 Analisa Hasil Pengujian Catu Daya Tegangan yang dikeluarkan oleh catu daya yang telah diukur multitester digital, didapat tegangan sebesar 11,89 V untuk titik A dan 4,89 Volt untuk titik B. Maka perlu dilakukan analisa berapa besar toleransi atau faktor kesalahan dari hasil pengukuran terhadap perhitungan ataupun data sheet. Keluaran yang tercantum di data sheet IC regulator 7805 adalah sebesar 5 Volt dan 12 Volt untuk IC regulator 7812.
• Titik A
• Titik B
Jarak jangkauan sensor antara pemancar LED dengan penerima LDR diuji mulai dari jarak 1 cm sampai dengan 10 cm, sensor ini akan berfungsi jika ada benda yang menghalangi sensor tersebut, Dalam uji coba sensor ini untuk keadaan tidak terhalang, hasil pengujian terdapat pada tabel 4.3, tapi sebelumnya kita ukur terlebih dahulu berapa nilai resitansi LDR apabila terkena cahaya atau tidak, dapat dilihat dalam tabel 4.2. Tabel 4.2 Nilai Hambatan LDR
Kondisi
Kondisi tidak te
Kondisi terke
Dari perhitungan di atas menunjukkan besar toleransi untuk titik A adalah 0,91% dan toleransi untuk titik B adalah 2,2%. Dan besar toleransi kesalahan umum yang dipakai bahwa alat ini bisa digunakan adalah sekitar 8 % ke atas, maka catu daya ini dinyatakan boleh digunakan karena memenuhi syarat kelayakan. Hal yang menyebabkan mengapa adanya persentasi kesalahan adalah : 1. Tegangan dari PLN yang naik turun. 2. Perubahan tegangan akibat beban (loading). 3. Trafo dan komponen-komponen yang tidak 100% akurat. 4. Human Error. 4.2
Rangkaian Sensor Pengambilan data sensor dilakukan dengan mengubah posisi jarak sensor yaitu dengan mengubah jarak pemancar LED dengan penerima LDR. Pengujian sensor ini ditujukan untuk mengetahui berapa jauhnya jarak jangkauan sensor apakah sensor tersebut masih dapat bekerja atau tidak. Untuk menghasilkan pancaran sinar pada LED, tegangan yang digunakan yaitu sebesar 5 Volt. Karena arus maksimum pada LED sebesar 60 mA, maka berdasarkan perhitungan, untuk menghindaari kerusakan akibat kelebihan arus pada LED dapat menggunakan resistansi sebesar 100 Ω. R= R=
= 83,33 Ω
Resistansi minimal 83,33 Ω maka untuk lebih aman menggunakan resistansi sebesar 100 Ω.
Seperti yang terlihat pada tabel 4.2, dapat disimpulkan bahwa nilai hambatan dari LDR dapat berubah-ubah sesuai dengan kondisi cahaya yang mempengaruhinya. Nilai hambatannya akan besar pada saat kondisi gelap atau tidak terkena cahaya dan nilai hambatannya akan kecil pada saat kondisi terang atau terkena cahaya.
Tabel 4.3 Uji Coba Sensor Pada Saat Tidak Terhalang Terhadap jarak Jarak
Tegangan
Ukur
LDR
( cm )
( volt )
1
0,72
High
2
0,76
High
3
0,74
High
4
1,07
High
5
1,29
High
6
1,30
High
7
1,8
Low
8
2,12
Low
9
2,22
Low
10
2,53
Low
Kondisi Aktif
4.2.1
Analisa Hasil Pengujian Sensor Saat Tidak Terhalang Terhadap Jarak. Berdasarkan tabel 4.3, jika jarak sensor lebih dari 6 cm sudah tidak mendapat cahaya lagi sehingga sensor ini sudah tidak dapat bekerja lagi. Berarti penempatan sensor yang optimal antara LED dan LDR berjarak antara 1 cm sampai dengan 6 cm, jika lebih daripada 6 cm maka LDR tidak dapat menerima dengan baik cahaya dari LED yang disebabkan karena pancaran sinar LED yang menyebar akibat jarak yang jauh. 4.2.2 Analisa Hasil Pengujian Sensor Saat Terhalang. Untuk percobaan pada saat sensor terhalang terdapat pada tabel 4.4. Pada kondisi terhalang tegangan keluaran yang dihasilkan pada komparator sebesar - 90% dari Vcc. Karena tegangan pada kaki Vcc terhubung ke ground maka tegangan keluaran dari komparator sekitar 0 V.
maka kondisi low tersebut dimanfaatkan untuk masukkan pada pengendali mikrokontroller yang akan aktif jika diberi masukan low.
4.3
Motor Dc Motor dc yang digunakan dalam pembuatan alat pemindah barang otomatis ini adalah jenis motor dc dengan dua polaritas seperti gambar 4.2, dimana untuk mengaktifkan koilnya yang melalui driver IC L293D dibutuhkan tegangan sebesar 5 V dan 0 V. Tegangan sebesar 5 V dan 0 V ini dihasilkan dari keluaran pengendali mikrokontroller yaitu pada port 0.0 sampai dengan port 0.5 yang telah diatur dengan program. Hasil pengukuran yang didapat terlihat pada tabel 4.5.
Tabel 4.4 Uji Coba Sensor Pada Saat Terhalang Berdasarkan Potensio.
No .
Potensio (Ω)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17 18 19
0 10 50 100 200 400 600 800 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Tegan gan Inverti ng (V)
Teganga n Non Invertin g (V)
Tegangan Keluaran Komparat or ( V )
Kondi si Aktif
0 0,03 0,03 0,05 0,12 0,20 0,28 0,36 0,57 1,32 1,78 2,33 2,77 3,25 3,72 4,35 4,68 4,71
0 1,80 1,68 1,52 1,67 1,67 1,50 1,71 1,69 1,65 1,25 1,50 1,75 1,54 1,62 1,66 1,75 1,70
0 4,50 4,58 4,63 4,57 4,54 4,56 4,57 4,56 4,56 0,11 0,10 0,1 0,1 0,1 0,09 0,1 0,11
High High High High High High High High High High Low Low Low Low Low Low Low Low
Pada saat LED terhalang maka tidak ada cahaya yang diterima oleh LDR tersebut. Dengan kondisi sensor terhalang mengeluarkan kondisi low
Gambar 4.2 Motor DC dan IC Driver
Tabel 4.5 Hasil Uji Tegangan Yang Terukur Untuk Mengaktifkan Motor Dc
Moto r
1
2
3
Tegangan keluaran (volt) Port 0. 0. 0. 0. 0. 0.0 1 2 3 4 5
Status motor dc
Putar an Motor DC
0.1 0. 1 11
-
-
-
-
Tidak berputar
-
0.9 0. 7 11
-
-
-
-
berputar
CW
-
-
-
berputar
CCW
0,1 1
0, 97
-
-
-
0, 99
0, 11
-
-
Tidak berputar
-
-
-
4, 97
5, 11
-
-
Berputar
CW
-
-
4, 11
4, 97
-
-
Berputar
CCW
-
-
-
-
0, 10
0, 11
Tidak berputar
-
-
-
-
-
0, 97
0, 11
Berputar
CW
-
-
-
-
4, 12
4, 97
Berputar
CCW
4.4.1
4.3.1 Analisa Hasil Pengujian Motor DC. Untuk pergerakan motor dc yang digunakan pada alat pemindah barang otomatis ini tidak hanya digunakan untuk satu arah saja tetapi bisa digunakan dua arah yaitu clock wise (CW) dan counter clock wise (CCW). Kecepatan putaran motor dc tergantung pada sumber tegangan yang diberikan pada driver motor yaitu pada kaki IC L293D Vss (kaki 16) dan Vs (kaki 8) pada alat ini digunakan tegangan 11,78 V. 4.4
Tabel 4.6 Barang Tinggi Percobaan Lamanya barang mencapai ke -sensor 4 ( detik ) 1 08,01 2 08,84 3 08,90 4 09,22 5 09,11 6 08,85 7 08,02 8 08,23 9 08,64 10 08,30
Pengambilan Data Alat Pemindah Barang Otomatis Berdasarkan Tinggi Rendahnya Barang. Pada pengujian alat dilakukan simulasi untuk mengetahui berapa rata-rata waku yang diperlukan dari barang masuk sampai dengan barang keluar. Langkah pertama pengujian alat ini yaitu kondisi barang tinggi dimasukkan ke dalam conveyor menuju sensor 4.
Analisa Hasil Pengujian Barang Tinggi. Dengan menggunakan stopwatch kita dapat mencatat berapa lamanya waktu yang dibutuhkan barang untuk mencapai sensor 5. Berdasarkan tabel 4.7 didapat rata-rata lamanya waktu barang tinggi untuk mencapai sensor 4 adalah ∑ waktu total / n = 8,55 detik. Pengujian yang kedua adalah berapa waktu yang dibutuhkan oleh barang rendah mencapai sensor 5. Tabel 4.7 Barang Rendah Percobaan Lamanya barang mencapai ke -sensor 5 ( detik ) 1 11,62 2 10,72 3 11,50 4 11,31 5 12,50 6 10,86 7 11,56 8 11,21 9 12,54 10 11,38
4.4.2 Analisa Hasil Pengujian Barang Rendah. Berdasarkan tabel 4.7 didapat rata-rata lamanya waktu barang rendah untuk mencapai sensor 5 adalah ∑ waktu total / n = 11, 52 detik. Pengujian yang ketiga adalah berapa waktu yang dibutuhkan oleh barang reject atau sampah mencapai sensor 6.
Tabel 4.8 Barang Reject Percobaan ke -1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Lamanya barang mencapai sensor 6 ( detik ) 13,2 12,9 14,23 16,4 12,08 11,64 13,28 11,09 13,7 13,89
mempermudah proses penyeleksian pemindahan barang hasil produksi ke kendaraan pengangkut. 5.2
Saran Untuk LED (Light Emitting Diode) dapat diganti dengan laser pointer, untuk mendapatkan jarak pancar yang lebih jauh antara pemancar dan penerima. Untuk switch dapat diganti dengan sensor ultrasonik, sehingga dapat lebih sensitive dalam mendeteksi barang. Selain itu bisa menghemat komponen, awalnya menggunakan 2 sensor switch dengan sensor ultrasonik cukup dengan 1 sensor saja.
DAFTAR PUSTAKA 4.4.3 Analisa Hasil Pengujian Barang Reject. Berdasarkan tabel 4.8 didapat rata -rata lamanya waktu barang reject untuk mencapai sensor 6 adalah ∑ waktu total / n = 13,24 detik. Dari tabel 4.6 sampai dengan 4.7 menunjukkan bahwa barang yang paling lama sampai ke tempat tujuan, dari mulainya barang masuk sampai barang keluar adalah barang reject dan barang rendah disebabkan karena track atau jalur yang panjang. Sedangkan yang paling cepat adalah barang tinggi disebabkan karena jalur yang pendek atau dekat. Hal ini disebabkan karena penyeleksian dimulai dari barang yang paling tinggi ke barang yang lebih rendah. Semua analisa hasil uji rangkaian menunjukkan bahwa alat ini sudah dapat bekerja dengan baik dan bekerja sesuai dengan fungsinya yaitu memindahkan barang secara otomatis berdasarkan tinggi rendahnya barang.
5. 5.1
Penutup
Kesimpulan Alat ini dapat menyeleksi barang tinggi, barang rendah dan barang reject. Mempunyai 6 sensor, 3 motor, 8 seven segment dan 1 buzzer. Untuk sensor cahaya mempunyai jarak maksimum antara sensor pemancar dan penerima yaitu tidak lebih dari 6 cm, karena jika lebih dari 6 cm maka respon yang diberikan kurang bagus yang menyebabkan sensor tidak bekerja. Tampilan untuk masing-masing barang mempunyai kapasitas maksimum 99 barang. Rata-rata waktu yang dicapai untuk masingmasing barang dari awal masuk sampai pemberhentian terakhir adalah 11,10 detik. Berdasarkan percobaan alat ini sudah berjalan dengan baik dan sesuai dengan apa yang telah dirancang sebelumnya, sehingga dapat mempercepat dan
Budiharo, Widodo. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Penerbit Elex Media Komputindo, Jakarta, 2005. Boylestad, Robert. Nashelsky, Louis. Electronic Devices and Circuit Theory , Prentice Hall International, New Jersey, 1992. Eko Putra, Agfianto. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi), Gava Media, Yogyakarta, 2005. Hughes, Fredrick W. Panduan Op - Amp, Elex Media Komputindo, Jakarta, 1990. Malvino dan Hanapi Gunawan Diktat Kuliah, Prinsip-Prinsip Elektronik, Edisi2. Erlangga, Jakarta, 1981. Soeparlan, Soepono. Yahdi, Umar. Teknik Rangkaian Listrik Jilid 1&2, Gunadarma, Depok, 1995. http://adibakri.wordpress.com/2008/05/25/lightdependent-resistor/, Mei 2009. http://alldatasheet.com/, Mei 2009. http://id.wikipedia.org/wiki/LED, Mei 2009. http://www.fuji-piezo.com/photoldr.htm, Mei 2009.
