BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Perangkat Keras Modul Sensor Warna (TCS 3200) Driver H Bridge Motor DC Conveyor Mikrokont roller LCD ATMega 8535 Gambar 3.1 Blok Diagram Perangkat Keras 29
30 Keterangan blok diagram : Sensor Warna (TCS3200) berguna untuk mengecek tingkat kematangan buah berdasarkan warnanya Blok mikrokontroler berguna untuk mengolah data dari sensor lalu mengaktifkan driver dan kemudian driver inilah yang akan mengontrol pergerakan motor. Blok Driver H-bridge berfungsi untuk mengontrol pergerakan motor DC yang menggerakkan conveyor Blok LCD berfungsi sebagai penampil status kematangan buah Gambaran dari cara kerja sistem dari penelitian ini dibagi menjadi 2 sistem, yaitu sistem yang berfungsi sebagai pengecek dan penampil kematangan buah dan yang kedua adalah sistem yang berfungsi sebagai penggerak/penyortir. Pada sistem yang pertama atau sistem yang berfungsi sebagai pengecek dan penampil kematangan buah, terdapat sebuah modul sensor warna (TCS3200) yang berfungsi untuk membaca tingkatan warna dari buah, yang dimana nantinya output dari sensor warna ini akan diproses oleh mikrokontroller untuk ditampilkan di LCD. Hasil yang nantinya ditampilkan di LCD berupa status kematangan buah (matang atau belum matang) dan hasil dari RGB-nya. Pada sistem yang kedua atau sistem yang berfungsi sebagai penggerak atau penyortir buah, sistem ini dikendalikan oleh conveyor yang digerakkan oleh motor DC, dimana pergerakan motor DC ini diatur oleh sebuah driver H-bridge.
31 Jadi cara kerjanya adalah, jika buah diletakkan pada tempat penampung buah yang posisinya berada tengah conveyor, maka sensor warna akan membaca tingkat warna buah tersebut, yang hasilnya atau output dari sensor warna tersebut akan diproses oleh mikrokontroller ATMega 8535, dan hasilnya akan ditampilkan di LCD, jika hasil-nya mengatakan bahwa buah tersebut telah matang maka mikrokontroller akan memerintahkan driver H-bridge untuk menggerakkan motor DC secara forward, tetapi jika hasilnya mengatakan hal yang sebaliknya (buah belum matang) maka mikrokontroller akan memerintahkan driver H-bridge untuk menggerakkan motor DC secara reverse. Waktu untuk pengecekan satu buah sekitar 5 detik, dimana 3 detik delay untuk membaca buah, dan sekitar 2 detik waktu untuk conveyor bergerak 3.1.1 Rangkaian Blok Mikrokontroler Gambar 3.2 Blok Mikrokontroller
Blok diagram diatas merupakan blok diagram mikrokontroller yang menggunakan modul ATMega AVR. Blok diagram ini terdiri dari ATMega 8535 (U1) 32 Pin 9 (RESET) yang merupakan reset terhubung dengan rangkian reset yang menggunakan push button, resistor R1 dan kapasitor C3, rangkaian reset ini digunakan untuk mereset modul agar kembali ke kondisi awal. Pin 12 (XTAL2) dan 13 (XTAL1) terhubung dengan crystal (X1) dan kapasitor C1 dan C2, kegunaan rangkian crystal ini adalah sebagai pengatur kecepatan clock dari program saat dijalankan. Pin 19 (VCC) dan pin 30 (AVCC) dan pin 32(AREF) terhubung dengan VCC 5 volt, dan pin 31(GND) dan pin 11 (GND) terhubung dengan ground. Selain itu pin - pin yang lainnya terhubung dengan modul - modul yang lain, yaitu modul sensor warna, modul motro driver, modul LCD. 3.1.2 Rangkaian Catu Daya Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya
33 Modul catu daya pada sistem ini merupakan modul yang digunakan untuk merubah tegangan AC menjadi DC, yang nantinya akan digunakan sebagai catu daya untuk modul - modul yang akan digunakan. Pada rangkaian modul catu daya yang pertama, yang menggunakan regulator 7805, merupakan modul catu daya yang akan digunakan untuk modul AVR, modul sensor, modul LCD, modul motor driver, karena modul - modul tersebut membutuhkan tegangan DC sebesar kurang lebih 5 volt Pada rangkaian modul catu daya yang kedua, tanpa regulator, merupakan modul catu daya yang akan digunakan untuk menjalankan motor DC, dan modul driver motor. Catu daya yang kedua ini menggunakan dioda Bridge yang dapat mengalirkan arus hingga 8A. 3.1.3 Rangkaian Modul LCD Gambar 3.4 Rangkaian Modul LCD
34 Rangkaian modul LCD pada sistem ini menggunakan LCD 16X2, yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan hasil output dari sensor warna yang telah diproses oleh ATMega AVR 8535. Pin 1 (GND) terhubung pada ground dan pin 2 (VCC) langsung terhubung dengan VCC 5 volt. Sedangkan pada pin 3 terhubung dengan potensiometer, potensiometer ini digunakan untuk mengatur kontras cahaya pada layar LCD. Pin 15 (NC01) terhubung ke ground, dan pin 16 (NC02) terhubung ke VCC. pin 7-14 merupakan Data I/O pin, yang terhubung ke mikrokontroller. 3.1.4 Rangkaian Motor Driver Gambar 3.5 Rangkaian Motor Driver Rangkaian Motor Driver pada sistem ini menggunakan IC L298 yang dapat menahan arus sebesar masksimal 4A secara kontiniu. IC L298 sebenarnya terdiri dari 2
35 channel yang terpisah sehingga dapat mengendalikan 2 motor sekaligus dengan arus maksimal 2A, tetapi jika kedua channel digabungkan secara parallel seperti pada gambar rangkaian, maka IC L298 hanya dapat mengendalikan 1 motor dengan arus maksimal 4A. Kabel W1 dan W2 terhubung dengan modul mikrokontroller, kegunaannya sebagai pengatur pergerakan motor, pergerakan motor berdasarkan logic dari W1 dan W2. Rangkaian dioda (flyback dioda) pada modul motor driver ini digunakan untuk menahan tegangan balik yang merupakan efek samping dalam memberi tegangan pada motor DC. Bila tidak digunakan dioda tersebut, maka tegangan balik bisa masuk ke komponen penting lain yang bisa menyebabkan kerusakan. 3.1.5 Rangkaian Blok Sensor Rangkaian Blok sensor warna pada sistem ini menggunakan modul sensor warna DT-Sense Color Sensor yang menggunakan TCS3200 sebagai sensor warna-nya. Modul sensor ini dapat menyimpan hingga 25 data warna yang akan disimpan pada EEPROM. Output dari rangkaian blok sensor warna ini akan diproses oleh mikrokontroller sehingga nantinya mikrokontroller dapat menampilkan hasil dari output sensor warna ke LCD, dan memerintahkan motor driver untuk menggerakkan motor sesuai hasil yang didapat dari ouput sensor warna.
36 Gambar 3.6 Rangkaian Blok Sensor Warna Pengenalan warna pada sensor warna dipengaruhi oleh pencahayan yang masuk ke sensor, antara lain : tingkat refleksivitas obyek, kondisi cahaya sekitar, ukuran obyek, dan jarak antara lensa ke obyek.
37 3.2 Diagram Alir Gambar 3.7 Diagram Alir Diagram alir tersebut menjelaskan cara kerja sistem utama yang dilakukan oleh AVR sebagai mikrokontroler yang merupakan otak dari sistem ini. Berikut skenario yang terjadi pada sistem, keadaan awal-nya adalah ketika sistem dihidupkan maka sensor warna menyala dan timer countdown akan dimulai untuk
memasukkan inputan berupa white balance kemudian black balance kepada sensor warna. 38 Dalam keadaan standby sensor menunggu perubahan RGB ruangan pengecek kematangan buah berubah, RGB ini disebut RGB idle, jika terjadi perubahan dari RGB idle maka perhitungan mundur untuk membaca buah oleh sensor warna dimulai, sebelum countdown selesai buah yang akan dicek kematangannya harus dimasukkan kedalam ruangan pengecek kematangan buah. Output dari sensor warna kemudian akan diproses oleh mikrokontroller AVR 8535, hasilnya kemudian akan ditampilkan di LCD, lalu conveyor akan bergerak sesusai dengan hasil dari pengecekan kematangan buah, bila buah dalam kedaan matang maka conveyor akan bergerak secara forward, bila buah dalam keadaan tidak matang maka conveyor akan bergerak secara reverse. Bila conveyor bergerak maka countdown akan dimulai, bila countdown selesai maka conveyor akan berhenti dan sistem kembali ke keadaan standby
39 3.3 Rancang Bangun Berikut ini merupakan rancang bangun yang dibuat : Alat yang dibuat terdiri dari 2 bagian, yaitu : Box kayu sebagai tempat untuk menempatkan modul - modul, sensor, dan berfungsi sebagai ruangan pengecekan kematangan buah Conveyor, yang terdiri dari belt dan motor Pada bagian 1 yang berupa box kayu, memliki spesifikasi sebagai berikut : Gambar 3.8 Rancang Bangun bagian 1 (Box kayu) tampak depan
40 Lebar : 30 CM Panjang : 55 CM Modul - modul ditempatkan pada bagian yang panjang-nya 20 CM, sedangkan penempatan sensor warna (Balok kotak berwarna biru dengan bulatan merah) berada pada bagian dalam box, bagian dalam box berupa terowongan yang dilalui oleh belt conveyor atau bagian yang bergambar persegi panjang biru dengan bulatan merah.penempatan buah berada di dalam terowongan di depan sensor warna A B Gambar 3.9 Rancang Bangun Bagian 1 (Tampak Samping) Gambar diatas merupakan box kayu bila dilihat dari samping, gambar A, merupakan bagian samping yang digunakan untuk memasukkan buah, bagian ini akan ditutupi oleh kain hitam agar cahaya tidak masuk, sehingga tidak mengganggu proses pembacaan sensor warna.
41 Bagian B merupakan bagian dimana modul - modul ditempatkan, bagian ini terdiri dari 2 tingkat, tingkat atas digunakan untuk menempatkan modul mikrokontroller, modul regulator 5V, modul LCD. Sedangkan bagian bawah digunakan untuk menempatkan modul power, modul motor driver, dan transformator (trafo) 3.4 Foto Alat Tampak Depan Gambar 3.10 Gambar Fisik alat tampak depan Tampak Kanan Tampak Kiri Gambar 3.11 Gambar fisik alat tampak samping kanan Gambar 3.12 Gambar fisik alat tampak samping kiri