BAB III. RANCANG BANGUN ALAT

Transkripsi

1 BAB III. RANCANG BANGUN ALAT 3.1 Perancangan Sistim Mekanik Alat Komponen penggerak utama dari alat ini adalah dengan menggunakan Motor DC 12 Volt. Empat buah Motor DC yang terpasang pada alat pemisah warna ini digunakan untuk buka tutup tujuh buah tuas pintu yang terdapat pada persimpangan saluran produk, dimana nantinya dari kondisi dari tiap-tiap pintu tersebut berfungsi untuk mengarahkan produk yang disortir/ dipisahkan masuk menuju kamar/chamber produk yang sudah digolongkan menurut warnannya, Ada delapan kamar/chamber dan masing-masing Chamber memiliki Warna yang berbeda. Perangkat microcontroller basic stamp BS2p digunakan untuk merubah data informasi digital berupa bahasa program yang dikirim atau didownload dari PC yang selanjutnya perangkat ini dijadikan sebagai alat pengontrol. Perubahan informasi pada inputan berupa sensor kemudian diterjemahkan oleh rangkaian microcontroller untuk mengatur fungsi dari komponen yang diaplikasikan pada output alat pemisah warna, antara lain seven segmen dan driver motor. Komponen tersebut dapat memberikan informasi tentang kondisi dan juga 33

2 34 melakukan eksekusi perintah program yang telah disetting berdasarkan kerja sistim rangkaian terkontrol. Sudut penyulutan pada komponen rangkaian driver motor berfungsi mengatur penyaklaran motor DC agar berputar searah jarum jam/clock wish atau berlawanan arah jarum jam/anti clock wish sedangkan penyulutan pada komponen seven segmen bertujuan untuk memberikan informasi tentang pembacaan sensor warna pada saat mendeteksi warna merah, hijau, biru atau warna yang lain. Dalam perencanaan ini, mekanik dari Alat pemisah warna akan digambarkan sebagai berikut : Gambar 3.1 Seketsa Alat tampak dari depan Keterangan Seketsa : 1. Motor feeder produk 12. Pintu Pemisah/Sortir Produk 2. Motor penggerak pintu Pintu Pemisah/Sortir Produk 3. Motor penggerak pintu 8 dan Chamber Produk warna 1

3 35 4. Motor penggerak pintu 10,11,12 dan Chamber Produk warna 2 5. Sensor Warna (Photo resistor) 16. Chamber Produk warna 3 6. Feeder produk 17. Chamber Produk warna 4 7. Pintu Pemisah/Sortir Produk 18. Chamber Produk warna 5 8. Pintu Pemisah/Sortir Produk 19. Chamber Produk warna 6 9. Pintu Pemisah/Sortir Produk 20. Chamber Produk warna Pintu Pemisah/Sortir Produk 21. Chamber Produk warna Pintu Pemisah/Sortir Produk Pengaturan dari putaran arah motor DC pada Alat pemisah warna disesuaikan dengan nilai setting nilai jeda/pause waktu yang telah ditentukan, apabila terjadi perubahan kecepatan dari motor DC akibat dari perubahan beban yang dibebankan pada motor tersebut, maka diharapkan dengan penggunaan jenis kontroler ini kita dapat memperbaiki aksi dari putaran kecepatan motor serta respon dengan cepat melakukan perbaikan dari kecepatan motor DC itu sendiri, agar sesuai dengan kecepatan yang telah ditentukan melalui nilai setting point pada program. Rangkaian yang telah dibuat secara keseluruhan berdasarkan perencanaan dan pembuatan alat yang telah disusun, nantinya akan dilakukan pengujian terhadap alat tersebut dengan membuat rangkain percobaan pada media Bred board ( Papan uji rangkaian/triner) dengan menyusun komponen-komponen yang digunakan dengan menancapkan ujung kaki komponen ke terminal-terminal bread

4 36 board dan menghubungkanya sesuai dengan diagram rangkain elektronik yang akan diuji Perancangan Sistem Elektrikal Alat DRIVER H-BRIDGE MOTOR Display 7 segmen Driver H-bridge motor 1 M1 Input Sensor RGB Basic stamp BS2p IC ULN2803 Driver H-bridge motor 2 Driver H-bridge motor 3 M2 M3 Driver H-bridge motor 4 M4 Power Supply Gambar 3.2 Blok Diagram Alat Pemisah Warna Cara Kerja Dari Blok Diagram Alat Pemisah Warna adalah sebagai berikut: Dalam keadaan ON sistem akan bekerja ketika sensor warna menerima dan mendeteksi barang (input) yang didorong oleh impeller dengan warna berbeda-beda, kemudian sensor warna mengisyaratkan agar basic stamp mengolah masukan dari sensor warna. Proses kontrol (pemrograman) yang dihasilkan oleh basic stamp, kemudian diaktualisasikan melalui activator (penggerak) untuk menempatkan barang sesuai dengan tempat yang telah ditentukan yaitu ; barang warna merah masuk ke dalam kotak warna merah, barang warna hijau masuk ke dalam kotak warna hijau, barang warna biru masuk ke dalam kotak warna biru dan proses berlanjut untuk setiap warna yang lain.

5 37 Parameter display seven segmen berfungsi untuk memberikan tampilan informasi kearah mana produk yang disortir tersebut akan dimasukan. Proses tersebut diatas berlangsung secara kontinu. Secara garis besar operasi control alat pemisah warna ini dapat dijelaskan pada diagram Flowchart dibawah ini. Flowchart control Gambar 3.3 Diagram Flowchart control

6 38 Keterangan flow chart : a. Power ON/OFF pada posisi ON. b. Produk dimasukkan kedalam saluran feeder produk. c. Motor feeder produk bekerja dan memasukan produk ke area pembacaan sensor warna. d. Sensor warna mendeteksi produk sesuai warna untuk diinstruksikan ke mikrokontroler. e. Mikrokontroler bekerja dan menginstruksikan penggerak pintu, pada saat itu pula feeder produk akan melewatkan produk yang sudah dideteksi, diteruskan untuk proses sortir/ pemisahan produk. f. Oleh pintu sortir Produk diarahkan untuk masuk ke kotak sesuai warna yang telah ditentukan. g. Pintu penggerak berhenti sesuai waktu yang telah diatur berdasarkan jarak masing-masing kotak ke sensor. h. Sistem kembali ke awal. 3.2 Perencanaan Letak Komponen Perancangan sistem elektronik merupakan kelanjutan dari pembuatan alat ini setelah perancangan mekanik. Ada tiga bagian utama dari perancangan sistem elektronik yaitu : a. Rangkaian kontrol mikrokontroler 1. Input mikrokontroler Bagian input terdiri dari satu buah modul sensor warna rakitan yang terdiri dari komponen LDR ( Ligh Dipenden Resitor ), tiga buah lampu

7 39 LED (Ligh Emiting Dioda) dan tiga buah resistor sebagai pembagi tegangan. Output sensor kemudian dihubungkan ke input kaki pin nomer 15 pada Microcontroller Basic Stamp BS2p 2. Output mikrokontroler Bagian output terdiri dari empat motor DC yang dikendalikan oleh rangkaian driver motor DC dengan menggunakan komponen IC ULN 2083 dan display seven segmen. b. Rangkaian kontrol sensor warna. c. Rangkaian kontrol relay dan daya. Gambar 3.4 Tiga Bagian Utama Rancangan Elektronik

8 Penetapan Input dan Output Mikrokontroler Dalam pengendalian sistem berbasis mikrokontroler, ada satu sinyal input yang diperlukan sebagai masukan ke Basic stamp sedangkan keluaran yang akan dikendalikan oleh Basic stamp sebanyak 15 ( lima belas ) output. Input dan output dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 3.1 Input Basic Stamp No Alamat input Alamat Output Keterangan 1 P15 Pin Untuk input sensor warna 2 - Pin Pin untuk output rangkaian driver 0,1,2,3,4,5,6,7 motor dc 3 - Pin untuk output rangkaian display Pin seven segmen 8,10,11,12,13, Sensor Warna Sebagai ADC (Analog to Digital Converter) Rangkaian sensor warna (photo resistor) ADC didalam sistim ini digunakan untuk mendeteksi dan mengubah inputan berupa sinyal analog ke besaran digital bagi microcontroller BS2P sebagai kontroler untuk arah gerakan motor DC serta menentukan motor mana yang akan berputar. Tegangan analog yang berasal dari penyearahan tegangan dari sensor akan digunakan untuk Charging komponen kapasitor. Masukan sensor berasal dari sensor Photo Resistor, ditempatkan pada posisi atas pada saluran masukan produk yang berfungsi untuk membaca pantulan cahaya dari produk, dengan menggunakan microcontroller BS2P lebih

9 41 memudahkan kita dalam melakukan pengaturan input, untuk merancang sebuah ADC yang harus kita perhatikan adalah besar tegangan referensi sumber yang dipakai. Pada sistim ini, rancang ADC dapat langsung dihubungkan keperangkat BS2p. Komponen Sensor Warna : (1) Photoresistor ( LDR ) (1) Resistor 220 Ω (red-red-brown) (1) Resistor 1K Ω (red-red-brown) (1) Led warna merah (1) Led warna hijau (1) Led warna biru Gambar 3.5 Sensor Warna Rakitan ( Photo resistor ) 3.5 Rangakaian Driver Motor DC Rangkaian Driver motor DC yang digunakan pada projek Alat pemisah barang berdasarkan warna ini menggunakan komponen IC ULN 2083 sebagai kendali utamanya yang berfungsi sebagai pentrigeran tegangan untuk coil relay dalam proses pensaklaran tegangan untuk kerja motor DC.

10 42 Rangkaian ini berfungsi sebagai pensaklar tegangan yang diberikan kepada motor DC dengan cara membalikan polaritas tegangan pada kedua terminal motor DC, sehingga motor DC dapat berputar bolak-balik. Satu buah motor DC dikendalikan oleh dua buah Relay pada ujung kabel tegangannya. Gambar 3.6 Blok komponen Driver motordc Daftar komponen driver Motor DC : C1-8 C9 D1-8 R nf capacitor 10nF capasitor IN K ohm R8,9 220 ohm IC 1 ULN 2803 Relay Volt DC

11 43 J1 - J2 - J3-8 pin header or other 0.1 inch connector(optional) 6 pin Mate-n-lock or other 0.2 inch connector(optional) 20 pin header or other 0.1 inch connector( Ribon) 3.6 Catu Daya Rangkaian catu daya berfungsi untuk mensuplly sumber tegangan yang dibutuhkan pada rangkaian elektronika microcontroller dan juga komponen yang dikendalikan sehingga Alat dapat berjalan sebagai sistem kerja. Untuk menghasilkan performa yang maksimal dari kerja alat, rangkaian catu daya diharuskan mampu memberikan tegangan output yang konstan terhadap perubahan pada beban. Catu daya yang digunakan adalah dengan menggunakan rangkaian elektronika Power Supply Switching Kit yang umumnya digunakan untuk rangkaian catu daya pada perangkat DVD player yang sudah banyak beredar dipasaran. Alasan pemilihan dalam menggunakan rangkaian catu daya tersebut adalah praktis dan ekonomis serta hasil output tegangan yang konstant dan mampu memenuhi kebutuhan pencatudayaan yang maksimal. Untuk mensuplly tegangan kerangkaian microcontroller BS2P dibutuhkan tegangan 5 Volt, sedangkan untuk rangkain driver motor, motor DC dan rangkain sensor warna menggunakan tegangan 12 Volt.

12 Proses Pembuatan PCB Dengan Teknik Sablon Untuk proses pembuatan PCB ( printed circuit board ) jalur tembaga dilakukan dengan cara sablon ( cetak ). Adapun langkah-langkah dalam teknik sablon adalah : 1. Membuat seketsa gambar PCB dengan menggunakan program Express PCB 2. Print out gambar jalur PCB pada kertas kalkir ( transparaant ) 3. Memindahkan jalur yang sudah dibuat ke screen atau layar sablon yang sudah dilapisi cairan kimia khusus dengan bantuan penyinaran matahari selam 10 menit sampai diperoleh gambar PCB pada screen untuk master sablon. 4. Kemudian mencetak gambar jalur rangkaian dari screen kepermukaan PCB polos 5. Melakukan proses pelarutan PCB dengan menggunakan cairan very clorite, sampai didapatkan jalur tembaga sesuai dengan gambar rangkaian. 6. Setelah PCB dibersihkan proses selanjutnya adalah melakukan pengeboran untuk kaki-kaki komponen yang diteruskan dengan proses pemasangan komponen dan diakhiri dengan penyolderan kaki-kaki komponen pada PCB.

13 Pemasangan Komponen Proses terakhir dalam pembuatan rangkaian elektronik adalah pemasangan komponen-komponen rangkaian. Beberapa proses yang perlu dilakukan dalam pemasangan komponen, diantaranya : a. Mengecek ulang komponen-komponen yang akan dipasang dengan menggunakan multitester. b. Pemasangan semikonduktor sebaiknya pada tahap akhir. Dengan cara ini komponen tidak akan mengalami pemanasan berkali-kali akibat penyolderan rangkaian. Komponen yang pemasangannya didahulukan adalah komponen pasif seperti LED, resistor, kapasitor, trafo dan lainya. Sedangkan yang diakhirkan adalah komponen aktif seperti IC, transistor dan dioda. Penting juga untuk memeriksa hubungan rangkaian sebelum pemasangan komponen semikonduktor, untuk menjamin bahwa komponen tidak akan mengalami dua kali pemanasan, yaitu akibat penyolderan dan pelepasan komponen untuk memperbaiki kesalahan dalam rangkaian. c. Memperkuat pemasangan komponen semikonduktor, dan sebaiknya khusus IC tidak dipasang langsung melainkan menggunakan soket sesuai jumlah kakinya. d. Sebelum melakukan penyolderan dilakukan pelurusan kaki-kaki komponen untuk menghindari bermacam-macam gangguan saat penyolderan. Selain itu juga gosok (amplas) PCB pada bagian yang akan disolder untuk memudahkan penempelan timah pada lapisan tembaga PCB e. Setelah rangkaian tersusun dilakukan pengecekan satu persatu rangkaian seperti yang akan dibahas pada bagian pengukuran.

14 46 f. Setelah tahap-tahap diatas selesai maka dilakukan penyusunan rangkaian agar menjadi suatu rangkaian yang diinginkan. 3.9 Perencanaan Penempatan Output Produk Warna yang Dipisahkan Dalam perancangan alat pemisah produk berwarna yang akan dibuat, output dari produk berwarna yang dipisahkan nantinya akan diatur penempatkan pada Chamber/kamar produk sesuai dengan urutan nomor warna yang telah ditentukan seperti tertera pada tabel dibawah ini. Tabel 3.2 Perencanaan Tabel Benaran Sistim Kerja Alat Pemisah Produk Warna No Warna Produk Motor Pemisah Produk Motor 1 Motor 2 Motor 3 Relay Relay Relay Relay Relay Relay 6 7 Arah Putaran Motor M 1 M 2 M 3 Sevent Segment 1 Kosong Putih Kanan Kanan Kanan 1 3 Kuning Kanan Kanan Kiri 2 4 Hijau Kanan Kiri Kanan 3 5 Merah Kanan Kiri Kiri 4 6 Jingga Kiri Kanan Kanan 5 7 Coklat Kiri Kanan Kiri 6 8 Biru Kiri Kiri Kanan 7 9 Ungu Kiri Kiri Kiri 8