BAB III PROSES PERANCANGAN. Tinjauan Umum Perancangan prototype elevator atau lift tiga lantai ini mengacu pada lift-lift yang telah ada secara umum dengan tujuan agar hasil perancangan bisa menyerupai lift yang sebenarnya. Namun demikian ada beberapa fungsi yang tidak diterapkan karena keterbatasan dalam segala hal mengenai sistem ini. Fungsi fungsi yang tidak diterapkan pada perancangan ini antara lain sistem pengereman atau perlambatan pada pengendalian kecepatan motor penggerak, dan juga tampilan atau indikator lantai sebagai penanda. Secara garis besar sistem prototype elevator atau lift ini terdiri dari tiga bagian utama, yaitu : Bagian masukan Bagian pengendali / controller Bagian keluaran Bagian masukan bertugas memberikan segala informasi mengenai kondisi yang sedang terjadi pada lift kepada controller. Controller akan mengolah semua informasi dari bagian masukan kemudian akan menentukan langkahlangkah apa saja yang seharusnya dilakukan. Langkah-langkah yang dilakukan kemudian dikirim ke bagian keluaran, kemudian komponen-komponen pada bagian keluaran akan bekerja sesuai perintah yaitu menggerakkan motor
penggerak. Sedangkan rangkaian catu daya bertugas mengatur supply tegangan yang diperlukan oleh sistem.. Diagram Blok Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa controller dalam hal ini ATMEGA P berfungsi sebagai otak dari keseluruhan sistem yang mengatur kenerja keseluruhan sistem berdasarkan informasi yang didapat dari komponenkomponen masukan. Dalam hal ini informasi didapat dari tombol-tombol yang terpasang di bagian luar lift pada setiap lantai dan di bagian dalam lift. Tomboltombol ini berfungsi untuk memberi perintah ke controller kelantai berapa lift harus bergerak. Diagram blok pada rangkaian prototype lift ini dapat dilihat pada gambar. INPUT CONTROLLER OUTPUT TOMBOL SENSOR LIMIT SWITCH ATMEGA P MOTOR MOTOR PENGGERAK Gambar. Blok Diagram Sistem Prototype elevator atau lift ini disimulasikan seperti lift pada umumnya. Untuk itu tahapan pengoperasian alat ini adalah, pengguna yang berada di luar lift dapat menekan tombol yang tepat berada disamping pintu lift, dengan begitu lift akan bergerak ke lantai dimana pengguna berada. Setelah pintu lift terbuka pengguna dapat langsung masuk ke dalam lift, lalu pengguna lift dapat menekan tombol yang berada di dalam lift sesuai dengan lantai yang akan pengguna tuju. Tombol yang berada di dalam lift antara lain tombol lantai, tombol lantai, tombol lantai, tombol buka pintu dan tombol tutup pintu. Tombol-tombol lantai ini mengaktifkan sensor-sensor yang terpasang di setiap lantai (yang terpasang di hoistway), yang berfungsi untuk menghentikan lift sesuai dengan lantai yang dituju. Berdasarkan kondisi-kondisi tombol tersebut
TOMBOL LUAR microcontrolandos.blogspot.com DIGITAL (~PWM) ANALOG IN IN IN ATMEGAP-PU maka controller akan membacanya, lalu memerintahkan motor utama bekerja. Motor yang dirancang untuk menggerakan lift (melalui kinerja mekanik) mampu menggerakkan lift naik ataupun turun sesuai dengan kondisi tombol. Setelah lift melayani pengguna ke lantai yang dituju, maka controller memerintahkan motor utama untuk mati melalui status sensor lantai yang telah aktif karena berada di lantai yang dituju, sehingga lift dapat berhenti dengan kondisi level. Kemudian controller memerintahkan motor penggerk pintu untuk membuka pintu secara otomatis dengan kecepatan yang telah diatur. Saat pintu membuka penuh (full open) pintu yang membuka akan berhenti secara otomatis melalui limit switch full open yang telah terpasang. Selanjutnya controller akan menghitung sebelum pintu menutup kembali secara otomatis, dalam hal ini pintu dapat menutup kembali lebih cepat jika kita menggunakan tombol tutup pintu yang berada di dalam lift, begitu juga dengan tombol buka pintu, dapat digunakan untuk menahan pintu untuk membuka lebih lama, ataupun membuka kembali pintu yang sedang perlahan menutup. Sehingga dapat menyesuaikan sesuai dengan kondisi pengguna. Setelah pintu sudah kembali menutup penuh (full close), lift pun selanjutnya dapat digunakan kembali untuk melayani pengguna lainnya dengan cara kerja yang sama. Untuk mewujudkan kinerja system seperti yang telah dibahas diatas, system ini di buat seperti skema pada gambar. RP RESPACK- RP RESPACK- DUINO TOMBOL DALAM DALAM_LT DALAM_LT LT LT AREF SW OPEN SW_PINTU_OPEN SEN_LT SENSOR LT DALAM_LT BUKA LT BUKA RESET PB/SCK PB/MISO ~ PB/MOSI/OCA ~ PB/SS/OCB ~ PB/OCA PB0/ICP/CLKO 0 DALAM_LT DALAM_LT DALAM_LT SW_PINTU_OPEN SW_PINTU_CLOSE SW CLOSE SW_PINTU_CLOSE SEN_LT SEN_LT SENSOR LT SENSOR LT TUTUP TUTUP SEN_LT SEN_LT SEN_LT LUAR_LT LUAR_LT LUAR_LT A0 A A A A A PC0/ADC0 PC/ADC PC/ADC PC/ADC PC/ADC/SDA PC/ADC/SCL PD/AIN ~ PD/AIN0 ~ PD/T PD/T0/XCK ~ PD/INT PD/INT0 TX PD/TXD RX PD0/RXD 0 PINTU PINTU_PWM KATROL_PWM KATROL TUTUP BUKA U(VS) <--- BUKA TUTUP ---> LT LT LT RP RESPACK- LUAR_LT LUAR_LT LUAR_LT PINTU KATROL ARDUINO UNO R U:A 00 U:C 0 U:B 00 U:D IN IN IN IN PINTU_PWM KATROL_PWM IN IN 0 IN IN EN EN IN IN VSS GND U VS OUT OUT OUT GND OUT LD PINTU KATROL <--- NAIK TURUN ----> 00 00 Gambar. Skema Rangkaian Sistem
0 Pada skema rangkaian dapat dilihat bagaimana penyambungan berbagai komponen baik komponen masukan maupun keluaran dengan controller Arduino ATMEGA P. Tombol luar lift yang terdiri dari tombol (tombol lantai, dan ) menggunakan pin digital pada Arduino, tombol dalam lift yang terdiri dari tombol (tombol buka pintu dan tutup pintu, dan tombol lantai,, ) dimana memanfaatkan pin digital dan analog (menggunakan analog karena ketersediaan pin Arduino yang terbatas), dan juga sensor reed switch yang menggunakan pin analog. Kemudian buah motor DC, yang terdiri dari motor penggerak (katrol) dan motor pintu (buka/ tutup pintu) yang menggunakan PWM yang telah diatur melalui Driver Motor/ Motor Shield L.. Perangkat Keras (Hardware) Pada bagian yang telah dijelaskan cara kerja sistem umum yaitu, bagaimana sistem merespon permintaan pengguna dan mengerjakan langkah-langkah sesuai urutan prioritas. Pada bagian kali ini akan dibahas cara kerja rangkaian dengan lebih rinci pada tiap-tiap bagian pada rangkaian... Perancangan Sistem Mekanik Perancangan mekanik terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian kerangka lift dan sangkar lift. Perancangan Kerangka Lift Pembuatan kerangka lift ini dibangun menggunakan acrylic sebagai dinding-dinding lift. Akrelik yang dipakai sebagai dinding lift mempunyai ketebalan mm. Lift yang dibangun adalah lift tiga lantai yang mana ketinggian kerangka lift adalah 0cm x 0cm. Masing-masing lantai memiliki ketinggian sekitar 0cm. Pada kerangka lift ini terpasang dua buah rail sebagai pegangan sangkar lift nantinya. Pada kerangka lift terdapat beberapa buah tombol dan sensor reed switch. Fungsi masing-masing tombol adalah tombol tujuan, tombol panggil (call) dan tombol buka tutup pintu lift. Sedangkan fungsi sensor sendiri sebagai pemutus motor penggerak agar lift dapat berhenti secara otomatis (level dengan lantai) Gambar perancangan kerangka lift dapat dilihat pada gambar.
Gambar. Kerangka Lift Perancangan Sangkar Lift Pada bagian sangkar lift dibangun juga menggunakan bahan acrylic. Ukuran sangkar lift adalah cm x 0cm x cm. Pada sangkar lift terdapat sebuah motor DC yang digunakan sebagai buka dan tutup pintu lift serta terdapat pula dua buah limit switch yang terletek pada bagian kiri dan kanan sangkar lift yang mana berfungsi sebagai pembatas buka dan tutup pintu secara penuh (full open dan dull close). Agar pintu lift dapat bergerak kekiri dan kekanan dibutuhkan karet tape yang terpasang pada pulley (roller) motor DC dan pulley pada ujung atas pergerakan pintu. Jadi pada saat motor DC berputar arah clock wise (CW) maka pintu kan bergerak menutup pintu pada sangkar lift, begitu juga pada saat motor DC bergerak kearah counter clock wise (CCW) maka pintu terbuka dan akan
berhenti jika bersentuhan dengan limit switch. Gambar perancangan sangkar lift dapat dilihat pada gambar. Gambar. Sangkar Lift.. Rangkaian Catu Daya Rangkaian ini berfungsi untuk mensuplai tegangan keseluruhan rangkaian yang ada. Rangkaian catu daya yang dibuat memiliki keluaran volt. Keluaran volt tersebut digunakan untuk mensuplai tegangan ke mikrokontroler arduino dan motor dc. Rangkaian catu daya ditunjukkan pada gambar. berikut ini : Gambar. Rangkaian Catu Daya Trafo CT merupakan trafo step down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 0 volt AC menjadi volt DC. Kemudian volt akan disearahkan dengan menggunakan dioda, selanjutnya volt akan diratakan oleh kapasitor 000μF dan kapasitor 000μF. Regulator tegangan volt (LC) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap volt walaupun terjadi perubahan tegangan masukkannya. Dan juga terdapat sebuah LED sebagai indikator saat catu daya bekerja.
TOMBOL LUAR.. Rangkaian Tombol dan Limit Switch Rancangan prototype elevator atau lift lantai ini menggunakan buah tombol dan buah limit switch. Untul tombol terbagi menjadi dua bagian, yaitu buah tombol sebagai tombol luar lift yang terpasang di tiap-tiap lantai (untuk memanggil lift) dan buah tombol sebagai tombol dalam lift yang terpasang di dalam lift (terdiri dari buah tombol untuk melayani ke tiap-tiap lantai, dan buah tombol sebagai perintah untuk membuka dan menutup pintu lift saat lift berada pada posisi level terhadap lantai). Delapan buah tombol dan buah limit switch ini terhubung ke controller melalui pin digital yang telah tersedia pada arduino. Terpasang pada pin digital karena keluaran atau kerja tombol ini adalah antara on dan off atau dan 0. Berikut adalah gambar rangkaian dari tombol-tombol lift. RP RESPACK- RP RESPACK- TOMBOL DALAM LT LUAR_LT DALAM_LT LT LT LUAR_LT DALAM_LT LT LT LUAR_LT DALAM_LT LT BUKA BUKA TUTUP TUTUP Gambar. Rangkaian Push Button.. Rangkaian Sensor Reed Switch Rangkaian sensor reed switch sama halnya dengan rangkaian tombol dan juga limit switch, yang membedakan adalah cara kerjanya. Sensor reed switch bekerja melalui medan magnet, dimana medan magnet mengoperasikan kontak yang ada pada reed switch. Pada prototype lift ini sensor reed switch berfungsi untuk mendeteksi lift berada pada level lantai, sehingga pada saat sensor reed switch ini bekerja maka
sensor ini akan memerintahkan mikrokontroller untuk memberhentikan motor penggerak sehingga lift pun berhenti secara level (sesuai dengan lantai). Sensor reed switch pada alat ini menggunakan buah yang dipasang di tiap-tiap lantai, sedangkan magnet itu sendiri diletakkan diatas sangkar lift... Rangkaian Mikrokontroler ATMega Rangkaian mikrokontroler berfungsi untuk mengolah sinyal yang dikirimkan oleh instrument-instrumen yang ada pada lift. buah push button (tombol lantai) mengirimkan sinyal untuk menggerakan motor penggerak untuk memanggil ataupun melayani pengguna lift (lift naik ataupun turun). buah sensor reed switch untuk memerintahkan motor penggerak agar berhenti (lift berhenti level terhadap lantai). buah push button (tombol buka dan tutup pintu lift) mengirimkan sinyal untuk menggerakan motor pintu untuk membuka ataupun menutup pada saat lift dalam keadaan level. buah Limit Switch untuk memerintahkan motor pintu agar mati atau berhenti setelah pintu lift membuka ataupun menutup secara penuh (full open, full close). Sehingga dari instrument-instrumen tersebut saat digabungkan dengan program yang disesuaikan dengan cara kerja nya dapat menghasilkan cara kerja lift secara otomatis. Gambar. Diagram pin out arduino uno
Sebuah rangkaian Arduino Uno ditunjukan pada gambar di atas. Arduino Uno menggunakan mikrokontroler ATMega p dan memiliki input output dan input analog (dimana dapat digunakan sebagai output PWM), input analog, MHz osilator kristal, koneksi USB, jak power, ICSOP header, dan tombol reset. Gambar rangkaian ATMega p ditunjukkan pada gambar. berikut ini : Gambar. Rangkaian ATMega Sumber tegangan untuk Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat berasal baik dari AC-ke adaptor-dc atau baterai. Arduino dapat beroperasi dengan pasokan tegangan eksternal sampai 0 volt. Apabila diberikan tegangan kurang dari volt, jika tegangan pada pin volt kemungkinan akan kurang dari volt dan dapat menyebabkan board arduino tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari volt, regulator tegangan bisa panas dan merusak board arduino. Kisaran yang disarankan adalah sampai volt... Rangkaian Driver Motor DC Untuk mengendalikan perputaran motor dc dibutuhkan sebuah driver. Driver ini berfungsi untuk memutar motor dc searah/berlawanan arah dengan arah jarum jam. Mikrokontroler tidak dapat langsung mengendalikan putaran motor dc, karena itu dibutuhkan driver sebagai perantara antara mikrokontroler dan motor dc, sehingga perputaran dari motor dc dapat dikendalikan oleh mikrokontroler.
Pada tugas akhir ini rangkaian driver motor dc menggunakan modul motor shield L. Diagram rangkaian driver motor dc L dengan ATMega ditunjukkan pada gambar. berikut ini : ATMEGAP 0 PD0/RXD/PCINT PB0/ICP/CLKO/PCINT0 PD/TXD/PCINT PB/OCA/PCINT PD/INT0/PCINT PB/SS/OCB/PCINT 0 PD/INT/OCB/PCINT PB/MOSI/OCA/PCINT PD/T0/XCK/PCINT0 PB/MISO/PCINT PD/T/OC0B/PCINT PB/SCK/PCINT PD/AIN0/OC0A/PCINT PB/TOSC/XTAL/PCINT PD/AIN/PCINT PB/TOSC/XTAL/PCINT AREF ATMEGAP AVCC PD0/RXD/PCINT PB0/ICP/CLKO/PCINT0 PD/TXD/PCINT PB/OCA/PCINT PD/INT0/PCINT PB/SS/OCB/PCINT PD/INT/OCB/PCINT PB/MOSI/OCA/PCINT PD/T0/XCK/PCINT0 PB/MISO/PCINT PD/T/OC0B/PCINT PB/SCK/PCINT PD/AIN0/OC0A/PCINT PB/TOSC/XTAL/PCINT PD/AIN/PCINT PB/TOSC/XTAL/PCINT AREF PC0/ADC0/PCINT AVCC PC/ADC/PCINT PC/ADC/PCINT0 0 PC/ADC/PCINT PC/ADC/SDA/PCINT PC/ADC/SCL/PCINT PC/RESET/PCINT PC0/ADC0/PCINT V V PC/ADC/PCINT PC/ADC/PCINT0 0 PC/ADC/PCINT PC/ADC/SDA/PCINT PC/ADC/SCL/PCINT PC/RESET/PCINT IN VSS VS OUT IN OUT EN V V IN VSS VS OUT IN OUT EN EN IN OUT IN GND GND OUT EN IN OUT IN GND GND OUT L MOTOR PENGGERAK L Gambar. Diagram rangkaian driver motor DC MOTOR PINTU LIFT MOTOR PENGGERAK MOTOR PINTU LIFT Pada rangkaian diatas, driver L mendapat input dari pin dan pin arduino. Pin pin tersebut yang akan mengatur perubahan arah putaran motor dc sesuai dengan perintah yang diberikan. Driver L mendapat tegangan kerja sebesar volt dc. Sedangkan untuk menggerakkan motor dc dibutuhkan power input sebesar volt dc.. Perangkat Lunak (Software).. Diagram Flow Chart Mikrokontroler sebagai otak pengendali tidak begitu saja dapat bekerja secara otomatis mengendalikan komponen-komponen dalam rangkaian yang telah tersusun. Diperlukan perangankat lunak atau program yang berisi intruksi-intruksi dalam bahasa C yang nantinya ditanamkan pada chip mikrokontroler sebagai pengendali komponen-komponen agar dapat bekerja sebagaimana mestinya. Untuk mempermudah perancangan perangkat lunak tersebut, terlebih dahulu dibuat diagram alur (flowchart) yang harus dikerjakan oleh mikrokontroler seperti tampak gambar dibawah ini :
Gambar.0 Proses inisialisasi
Gambar. Proses buka dan tutup pintu lift
Gambar. Proses keseluruhan pengendali lift tiga lantai
0 Secara garis besar urutan perintah pada prototype elevator atau lift ini dapat dilihat pada flow chart diatas. Sistem akan melihat apakah ada panggilan atau tidak, ditandai dengan tekanan tombol pada lantai yang terletak didalam ataupun diluar lift. Jika salah satu tombol ditekan maka sistem akan mengaktifkan program sesuai dengan skenarionya, sehingga lift akan bergerak naik ataupun turun ke lantai yang dituju. Setelah lift berhenti (level) maka sistem langsung mengaktifkan program untuk proses buka atau tutup pintu lift. Pada saat pintu lift mulai terbuka sampai terbuka penuh dan mulai tertutup lagi, controller akan selalu melihat apakah tombol tutup pintu manual (tombol tutup pintu) aktif atau tidak. Jika tombol ini atif maka controller akan segera menutup kembali pintu lift. Jik tidak maka proses membuka pintu dilanjutkan sampai pintu terbuka penuh (full open). Informasi terbuka atau tertutup penuh pintu atau dimana secara langsung menghentikan pintu (door stop) didapat dari dua buah limit switch yang terdapat pada kedua tepi pintu elevator. Setelah pintu terbuka penuh dan tidak ada permintaan tutup manual maka sistem akan menunggu sekitar detik sebelum menutup pintu secara otomatis. Saat pintu mulai tertutup samapai tertutup penuh controller akan melihat apakah ada permintaan buka pintu manual atau tidak. Jika tombol buka pintu lift aktif maka controller akan segera membuka pintu kembali. Namun jika sampai pintu tertutup penuh tidak ada permintaan buka manual maka sistem akan meneruskan proses yaitu naik atau turun sesuai urutan pada program utama.