BAB III PERANCANGAN ALAT

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1. Studi Kasus Masalah Crane Hoist adalah salah satu dari jenis pesawat angkat yang banyak dipakai sebagai alat pengangkat dan pengangkut pada daerahdaerah industri, pabrik, maupun bengkel. Crane Hoist memiliki kelemahan, yaitu tombol kendali yang masih mengunakan kabel, terulur dari atas (Box panel) hingga ke bawah (tempat operator hoist), menyebabkan ruang gerak operator terbatas hanya sepanjang kabel kontrol itu saja sehingga dapat membahayakan operator karena bisa terkena benda berat yang di bawa oleh crane hoist tersebut. Selain itu pula sering terjadi masalah kabel kendali putus tersangkut oleh seling karena kelalaian operator dan juga push button sering sekali pecah terbentur benda di sekitar ketika operator selesai menggunakan crene hoist dan melepasnya begitu saja. Berangkat dari kekurangan dalam sistem crane hoist tersebut, Maka penulis merancang sebuah sistem kendali mesin crane hoist menggunakan wireless sehingga tidak ada lagi kabel antara box panel mesin crane hoist menuju tombol kendali operator Tinjauan Umum Masalah Melihat dari aspek keselamatan kerja, sudah selayaknya mesin crane hoist menggunakan sistem kendali wireless, agar tidak ada lagi kabel kontrol yang menjulur kebawah. Cara manual yang selama ini di terapkan memang masih layak tetapi sangat berbahaya khususnya bagi operator maka perlu di rancang sistem control mesin crane hoist tanpa kabel yang diharapkan memberikan area kerja yang dapat memudahkan operator mesin crane hoist. 23

2 Perancangan Sistem Untuk perancangan sistem kontrol mesin crane hoist tanpa kabel terdapat dua bagian rangkaian yaitu rangkaian transceiver dan rangkaian reciver, masing masing dari kedua rangkaian ini terdapat mikrokontroler. Rangkaian transceiver ini nantinya menjadi sebuah remote, prinsip kerja rangkaian ini sederhananya adalah sebuah mikrokontroler yang mendapat input dari push button kemudian memprosesnya lalu mengirimnya melalui wireless kepada rangkaian reciver. Kemudiaan pada rangkaian reciver mengolah sinyal input yang dikirim melalui wireless tadi menjadi digital output. Output ini nantinya akan di manfaatkan untuk menggerakan relay kemudian dari relay akan menggerakan kontaktor yang sudah terhubung dengan motor listrik dan akan menjalankan motor listrik pada mesin crane hoist. Sederhananya bisa kita lihat pada gambar ini. HOIST HOIST KABEL WIRELESS A MENGGUNAKAN KABEL B MENGGUNAKAN WIRELESS Gambar 3.1 Perencanaan Alat

3 25 Melihat gambar di atas kita bisa lihat perbedaan dari kedua sistem tersebut dimana pada gambar 3.1 A mesin crane hoist masih menggunakan sistem manual, yang mana masih banyak kekurangan karena kabel tombol kontrol membatasi gerak operator dan sangat rentan terjadi kecelakaan kerja. Berbeda dengan gambar 3.1 B dimana tombol kontrol tidak terbatas dengan kabel sehingga area kerja operator lebih leluasa dan diharapkan tercipta keamanan kerja. Perancangan sistem kontrol mesin crane hoist tanpa kabel terbagi menjadi dua bagian yaitu rangkaian transceiver dan resiver Rangkaian Transceiver Rangkaian transceiver pada sistem kontrol mesin crane hoist tanpa kabel terdiri dari mikrokontroler, push button dan wireless RF 433Hz. Dari ketiga komponen ini akan di buat sebuah remote yang akan menjadi tombol kontrol mesin crane hoist atau sebagai pengendali dari gerakan mesin crane hoist Push Button Push button disini berfungsi sebagai pemberi sinyal digital yang akan menjadi input bagi mikrokontroler. Push button ini berjumlah enam buah yang masing-masing push button memiliki fungsi yang berbedabeda nantinya. Berikut adalah gambar dari push button yang akan digunakan untuk tombol kontrol mesin crane tanpa kabel. Gambar 3.2 Push Button Mini

4 Mikrokontroller Mikrokontroller pada rangkaian ini menggunakan arduino pro mini yang berfungsi sebagai controler. Arduino ini mendapatkan tegangan dari baterai 5VDC dan enam buah digital input yang berasal dari push button, kemudian input ini akan di peroses oleh arduino yang telah di program sebelumnya lalu dikirim melalui wireless kerangkaian reciver. Berikut ini adalah gambar dari arduino pro mini. Gambar 3.3 Arduino Pro Mini Wireless RF 433Hz Wireless RF 433Hz pada rangkaian ini berfungsi menghubungkan perintah yang sudah dieksekusi oleh arduino pro mini kerangkaian resiver melalui wirelss, wireless RF 433Hz berjumlah sepasang yang masing-masing memiliki fungsi yang berbeda. Yang bentuknya kecil sebagai transceiver sedangkan yang panjang sebagai receiver. Untuk rangkaian transceiver menggunakan wireless RF 433Hz transceiver. Berikut adalah gambar wireless RF 433Hz Gambar 3.4 Wireless RF 433 MHz Transceiver

5 Wirring Diagram Rangkaian Transceiver PUSHBUTTON V DC 5VDC 2 DATA ANTENA BATERAI ARDUINO PRO MINI TRANSCEIVER RF 433MHZ Gambar 3.5 Wiring Diagram Rangkaian Transceiver Rangkaian Receiver Rangkaian receiver pada sistem kontrol mesin crane hoist tanpa kabel tak jauh berbeda dengan rangkaian trnsceiver yaitu terdiri dari mikrokontroler, relay dan RF 433Hz. Komponen-komponen tersebut akan meneruskan perintah eksekusi dari rangkaian transceiver yang terhubung dengan rangkaian receiver melalui wireless untuk diubah menjadi sinyal analog output Wireless RF 433MHz Wireless RF 433MHz pada rangkaian ini berfungsi menghubungkan atau mengkomunikasikan rangkaian transceiver dengan rangkaian receiver. Pada rangkaian receiver wireless RF433MHz yang digunakan adalah berbentuk panjang. RF 433MHz receiver menerima sinyal dari RF 433MHz transceiver pada rangkaian transceiver sehingga rangkaian receiver mengerti apa yang di eksekusi oleh rangkaian transceiver. Berikut adalah gambar dari wireless RF 433MHz receiver

6 28 Gambar 3.6 Wireless RF 433 MHz Receiver Mikrokontroler Mikrokontroler pada rangkaian ini menggunakan arduino uno, arduino uno mendapatkan input tegangan 5VDC dari adaptor. Setelah menerima perintah dari rangkaian transceiver yang terhubung melalui wireless RF 433MHz arduino uno memperosesnya dengan program yang sudah diprogram sebelumnya terlebih dahulu kemudian mengeluarkannya menjadi sinyal digital output dengan tegangan 5VDC yang nantinya akan digunakan untuk menggerakan relay. Berikut adalah gambar arduino uno Gambar 3.7 Arduino Uno Relay Relay pada rangkaian ini berfungsi untuk menterjemahkan output 5VDC menjadi kontak magnetik sehingga output 5VDC pada arduino akan diterima oleh coil relay dan menggerakan kontak relay. Kontak relay ini yang nantinya akan menggerakan kontaktor dan menghidupkan motor listrik untuk menggerakan hoist. Relay ini berjumlah enaam buah yang masing-masing menerima keluaran digital output dari arduino. Berikut adalah gambar dari relay 5VDC.

7 29 Gambar 3.8 Relay 5VDC Wirring Diagram Rangkaian Receiver RELAY 5VDC V DC 5VDC 3 DATA ANTENA ADAPTOR ARDUINO UNO RECEIVER RF 433MHZ Gambar 3.9 Wirring Diagram Rangkaian Receiver Pemograman Arduino Hal dasar yang perlu anda lakukan untuk memulai memprogram arduino adalah instalasi driver. Karna apabila driver tidak diinstal, maka komputer tidak akan mengenal hardware arduino. Sebelum melakukan penginstalan driver di PC, terlebih dahulu kita harus mempunyai software Arduino tersebut.. Software Arduino dapat didownload langsung pada website resminya

8 Menginstal Softwere Setelah softwere berhasil didownload maka kita sudah bisa menginstal softwere arduino Berhubung komputer penulis menggunakan windows 7 jadi yang didownload adalah software Arduino UNO untuk OS Windows 7. Berikut adalah langkahlangkahnya : 1. Setelah software Arduino selesai didownload, maka file yang kita dapat adalah berbentuk zip, ekstraklah file tersebut, sehingga akan didapat sekarang software Arduino dalam bentuk folder. 2. Letakkan folder software Arduino tadi di C:/Program Files/ 3. Sambungkan Arduino ke PC melalui kabel USB, menurut pengalaman, akan ada muncul pesan pada bagian kanan bawah yang menyatakan bahwa Arduino tidak terinstal dengan suskses atau Arduino has not installed succesfully, tidak masalah, sekarang kita sudah bisa lanjut ke langkah nomor Klik Start > Klik kanan pada Computer > Properties > Device Manager, sekarang kita melihat Unknown device Gambar 3.10 Device Manager

9 31 Klik kanan pada Unknown device > Update Driver Software > Browse my computer for driver software > Browse > Forward to software location for Arduino (tadi kita meletakkannya di C:/Program Files/arduino-0023/drivers), kemudian klik OK, klik Next. Jika muncul pesan Windows Security, pilih Install this driver software anyway, tunggu proses Installing driver software sampai selesai 5. Sekarang muncul pesan Windows has successfully updated for driver software bahwa Windows telah sukses mengupdate software driver, kemudian klik Close. Kita melihat pada Device manager tadi bahwa Unknown device telah berganti dengan Arduino dan setelah itu ada tulisan COM 15, COM 15 itu menyatakan port tempat kita menyambungkan Arduino (tidak harus 15, tergantung di port USB mana kita menyambung Arduino), ketika akan menggunakan Arduino pada port inilah selalu kita sambungkan Arduino tersebut, tapi kalau pada port lain sih sebenarnya juga tidak masalah, hanya saja kita harus mengganti settingan portnya setiap akan menggunakan Arduino 6. Buka folder software Arduino C:\Program Files\arduino-0023, di situ ada file applikasi yang bernama arduino.exe, copy dan paste file tersebut ke desktop sebagai shortcut, inilah yang kita kenal dengan IDE Arduino, ganti saja namanya di shortcut dengan IDE Arduino 7. Buka IDE Arduino, pilih Tools > Board > Arduino UNO (tergantung jenis board Arduino yang kita gunakan, pada kesempatan ini kita menggunakan board Arduino UNO, maka kita pilih Arduino UNO) 8. Menetapkan serial ports Arduino, Pilih Tools > Serial Port > COM15 (sesuai dengan yang kita lihat di Device Manager tadi)

10 32 9. Sekarang kita akan coba mengupload sebuah sketch untuk board Arduino, Pilih File > Exmaples > Basics > Pilih Blink, ada 7 icon kita lihat di bawah menu utama, icon ke-2 dari kiri adalah icon untuk mengupload sketch untuk board Arduino, klik icon tersebut, ketika sedang mengupload akan ada pesan di bagian bawah IDE Arduino Uploading to I/O Board 10. Ketika upload telah selesai, maka akan muncul pesan Done Uploading. Maka saat ini kita telah sukses untuk melakukan penginstalan Arduino pada Windows 7 dan Arduino siap digunakan Program Rangkaian Rangkaian Transceiver (TX) #include <VirtualWire.h> void setup() { Serial.begin(9600); // Debugging Serial.println("setup"); // inisial IO dan ISR vw_set_ptt_inverted(true); // dibutuhkan untuk DR3100 vw_setup(2000); // Bits per sec vw_set_tx_pin(3); pinmode(7, INPUT); pinmode(8, INPUT); pinmode(9, INPUT); pinmode(10, INPUT); pinmode(11, INPUT); pinmode(12, INPUT); digitalwrite(7, HIGH); digitalwrite(8, HIGH); digitalwrite(9, HIGH); digitalwrite(10, HIGH); digitalwrite(11, HIGH); digitalwrite(12, HIGH); }

11 33 void loop() { char *msg; if(digitalread(8) == LOW){ char *msg = "1"; //lampu indikator untuk proses pengiriman digitalwrite(13, true); vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); vw_wait_tx(); //menunggu hingga semua pesan hilang digitalwrite(13, false);} if(digitalread(9) == LOW){ char *msg = "2"; //lampu indikator untuk proses pengiriman digitalwrite(13, true); vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); vw_wait_tx(); //menungu hinga semua pesan hilang digitalwrite(13, false);} if(digitalread(10) == LOW){ char *msg = "3"; //lampu indikator untuk proses pengiriman digitalwrite(13, true); vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); vw_wait_tx(); //menungu hinga semua pesan hilang digitalwrite(13, false);} if(digitalread(11) == LOW){ char *msg = "4"; //lampu indikator untuk proses pengiriman digitalwrite(13, true); vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); vw_wait_tx(); //menungu hinga semua pesan hilang digitalwrite(13, false);} if(digitalread(12) == LOW){ char *msg = "5"; //lampu indikator untuk proses pengiriman digitalwrite(13, true); vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); vw_wait_tx(); //menungu hinga semua pesan hilang digitalwrite(13, false);} if(digitalread(7) == LOW){ char *msg = "6"; //lampu indikator untuk proses pengiriman digitalwrite(13, true); vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg));

12 34 vw_wait_tx(); //menungu hinga semua pesan hilang digitalwrite(13, false);} } Rangkaian Receiver #include <VirtualWire.h> void setup() { Serial.begin(9600); //Debugging Serial.println("setup"); //Inisial IO dan ISR vw_set_ptt_inverted(true); // ibutuhkan untuk DR3100 vw_setup(2000); //Bits per sec vw_set_rx_pin(2); vw_rx_start(); //memulai receiver pinmode(7, OUTPUT); pinmode(8, OUTPUT); pinmode(9, OUTPUT); pinmode(10, OUTPUT); pinmode(11, OUTPUT); pinmode(12, OUTPUT); } void loop() { digitalwrite(7, LOW); digitalwrite(8, LOW); digitalwrite(9, LOW); digitalwrite(10, LOW); digitalwrite(11, LOW); digitalwrite(12, LOW); uint8_t buf[vw_max_message_len]; uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN; if (vw_get_message(buf, &buflen)) { int i; /*lampu menyala sebagai indikator pesan terkirim*/ digitalwrite(13, true); // menerima pesan checksum

13 35 } } 3.4. Pengaplikasian Serial.print("Menerima: "); for (i = 0; i < buflen; i++) { Serial.print(buf[i]); if(buf[i] == '1'){digitalWrite(8, HIGH);} if(buf[i] == '2'){digitalWrite(9, HIGH);} if(buf[i] == '3'){digitalWrite(10, HIGH);} if(buf[i] == '4'){digitalWrite(11, HIGH);} if(buf[i] == '5'){digitalWrite(7, HIGH);} if(buf[i] == '6'){digitalWrite(12, HIGH);} Serial.print(" "); } Serial.println(""); digitalwrite(13, false); Setelah semua rangkaian alat selesai dan sudah dapat bekerja maka dari itu penulis mencoba menerapkannya pada mesin crane hoist yang sebenarnya. Berikut adalah langkah-langkah yang harus dilakukan untuk memadukan antara alat yang dibuat penulis dengan mesin crane hoist yang ada dilapangan Konfigurasi Alat dengan Mesin Crane Hoist Untuk memadukan alat yang sudah dibuat oleh penulis dengan mesin crane hoist yang ada dilapangan maka yang harus dilakukan adalah menghubungkan rangkaian kotrol alat dengan rangkaian kontrol mesin crane hoist. Disini penulis menggunakan relay 5VDC sebagai kontak yang akan menghubungkan antara rangkaian alat dengan rangkaian hoist. Untuk lebih mudahnya bisa dilihat pada gambar berikut.

14 PUSHBUTTON REMOTE V DC 5VDC 2 DATA ANTENA BATERAI ARDUINO PRO MINI RANGKAIAN TRANSCEIVER TRANSCEIVER RF 433MHZ MC8 MC7 MC6 MC5 MC3 MC2 MC1 TH-RY KOMUNIKASI WIRELESS DC 90V Motor DC 90V Motor RANGKAIAN CRANE HOIST 0V TH-RY X 220V 380V 0V AC AC DC 90V FUSE FUSE Motor MC8 MC7 MC6 MC5 MC1 KET: MC3 MC2 MC7 MC8 MC5 MC6 MC2 MC3 MC1 1 = COMMON 2 = UP 3 = DOWN 4 = EAST 5 = WEST 6 = SOUTH 7 = NORTH LS = LIMIT SWITCH MC = MAGNETIC CONTACTOR TH-RY = THERMAL OVERLOAD LS1 LS2 R S T 380V RELAY 5VDC V VDC ANTENA 5V DC 3 DATA ADAPTOR ARDUINO UNO RECEIVER RF 433MHZ RANGKAIAN RECEIVER Gambar 3.11 Wirring Diagram Kontrol Crane Hoist Menggunakan Wireless

15 Cara Kerja 4. Tabel 3.1 Cara Kerja Rangkaian RANGKAIAN TRANSCEIVER RANGKAIAN RECEIVER RANGKAIAN CRANE HOIST Push Button Relay Kontaktor 1 Tekan 1 ON MC2 ON 2 Tekan 2 ON MC3 ON 3 Tekan 3 ON MC5 ON 4 Tekan 4 ON MC6 ON 5 Tekan 5 ON MC7 ON 6 Tekan 6 ON MC8 ON 4.1. Perancangan Alat Untuk memudahkan saat menjelaskan cara kerja rangkaian maka dari itu penulis membuat sebuah simulator mesin crane hoist, meskipun tidak begitu sempurna atau sama persis tetapi di harapkan miniatur alat ini dapat mewakili cara kerja mesin crane hoist yang sebenarnya Bahan Yang Digunakan Berikut adalah bahan-bahan yang digunakan penulis untuk membuat simulator mesin crane hoist 1. Adaptor 5VDC 2. Baterai 5VDC 3. Lampu indikator 4. Arduino pro mini 5. Arduino uno 6. Push button 7. Wireless RF 433Hz 8. Kabel 9. Papan teflon

16 38 Simulator kontrol crane hoist menggunakan wireless berbasis arduino Gambar 3.12 Simulator Kontrol Crane Hoist Gambar 3.13 Rangkaian Skematik Arduino

17 Wirring Diagram RANGKAIAN TRANSCEIVER INPUT PUSHBUTTON V DC BATERAI ARDUINO PRO MINI 5VDC 2 DATA ANTENA TRANSCEIVER RF 433MHZ WIRELESS RANGKAIAN RECEIVER OUTPUT RELAY 5VDC V 5V DC 5VDC 3 DATA ANTENA ADAPTOR ARDUINO UNO RECEIVER RF 433MHZ 220VAC KONTAK RELAY 15VDC x x x x x x x x Lampu Indikator NAIK / TURUN KANAN / KIRI MAJU / MUNDUR Gambar 3.14 Wirring Diagram Alat Simulasi