BAB III PEMBUATAN ALAT DAN IMPLEMENTASI Perancangan alat pada tugas akhir ini meliputi perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Langkah perancangan yang pertama kali dilakukan adalah memilih komponen-komponen yang akan digunakan dan dirangkai menjadi suatu diagram blok, kemudian diagram blok tersebut digabungkan yang akan membentuk suatu sistem yang diinginkan berupa alat yang telah dirancang sebelumnya. Implemetasi yang dilakukan adalah mencoba hardware dan software untuk menjalan aplikasi simpel dengan menggunakan PLCMikro dengan logika yang dibuat dengan PICPgm. 3.1 Perangkat Keras (Hardware) Dalam rangkaian model ini terdapat alat-alat sebagai berikut: a. Modul Catu daya pengubah AC 12 Volt menjadi DC 5 Volt. b. Modul Mikrokontroler PIC16F887 yang dilengkapi dengan kristal 12 MHz dan tombol reset. c. Modul alat pemrogram mikrokontroler tipe JDM yang disatukan dengan modul komunikasi serial dengan tambahan sebuah saklar untuk memilih apakah akan dilakukan pemrograman (mode program) atau komunikasi (mode run). d. Modul input digital yang terdiri dari 8 buah saklar dalam kemasan DIP (Dual In line package) yang mewakili input digital toggle dan 4 buah tombol yang mewakili input digital momentary jadi total ada 12 digital input point. e. Modul input analog yang diwakili oleh 1 buah potensiometer. f. Modul Output digital berupa 2 buah relay 12 Volt dan sebuah seven segment, 8 buah Led indikator dan sebuah buzzer, total ada 12 digital output. g. Modul output analog berupa motor DC 5 Volt. 11
12 3.1.1 Modul Catu daya Gambar 3.1 Rangkaian Catu Daya PLCMikro Sebuah saklar digunakan untuk memutus dan menyambung tegangan masuk dari tranformator. Sebuah IC regulator 7805 digunakan untuk menghasilkan tegangan 5 VDC dari tegangan input 12VAC. Untuk menyearahkan tegangan AC tegangan DC, 4 buah Diode disusun sebagai diode bridgestone. Untuk meratakan tegangan input, 2 buah kapasitor 220 µf ditambahkan sebelum dan sesudah regulator. Sebuah kapasitor 100 nf ditambahkan untuk menghilangkan ripple (riak tegangan). Sebuah LED (Light Emiting Diode) dipasang sebagai indikator tegangan, menyala jika ada tegangan masuk.
13 3.1.2 Modul Mikrokontroler PIC16F887 Gambar 3.2 Modul Mikrokontroller Modul mikrokontroler ini terdiri atas PIC16F877, sebuah kristal 12 MHz, 2 buah kapasitor 22 pf sebagai clock mikrokontroler dan sebuah tombol yang diseri dengan resistor 10 kω untuk mereset mikrokontroler. Penggunaan kristal bisa dipilih dari 4 sd 12 MHz, semakin besar nilai krital semakin cepat mikrokontroler bekerja. Perhatikan bahwa kaki-kaki mikrokontroler yang terhubung ke terminal J1 hingga J8 adalah kaki untuk input atau output mikrokontroler, kecuali kaki 39 dan 40 yang telah ditetapkan sebagai jalur pemrograman serta kaki 25 dan 26 yang digunakan untuk (komunikasi TX dan RX). Jumlah kaki yang dapat digunakan sebagai input dan output adalah 29 buah.
14 3.1.3 Modul Pemrograman Gambar 3.3 Modul Komunikasi PLCMikro Modul alat pemrograman dan komunikasi RS232 sama-sama terubung dengan port serial komputer. Kedua modul tidak dapat digunakan dalam waktu bersamaan, oleh karenanya digunakan sebuah saklar untuk menjembatani kedua fungsi tersebut. Mode Run membuat PLCMikro dapat berkomunikasi secara serial, baik menerima dan mengirim data dari atau ke komputer. 3.1.4 Modul Input Digital Gambar 3.4 Modul Digital Input PLCMikro
15 Modul input digital dalam PLCMikro ini ada 12 buah yang terdiri dari 8 buah saklar dan 4 tombol momentary. Input tombol dan saklar disusun secara active high. Metode yang dipakai adalah dengan menghubungkan resistor pulldown secara seri. Ketika tombol ditekan maka sinyal yang dikeluarkan adalah 5 V, sebaliknya jika tombol dilepas maka sinyal yang ada adalah 0 V. 3.1.5 Modul Input Analog Gambar 3.5 Potensiometer sebagai Input analog PLCMikro Mikrokontroler PIC16F877 dapat membaca sinyal analog dengan ukuran resolusi 10 bit yaitu dari 0 1023. Potensiometer dipasang untuk menghasilkan sinyal tersebut. PLCMikro sebenarnya dapat membaca 8 input sinyal masukan secara bersamaan, akan tetapi dalam tipe ini hanya 1 yang akan digunakan.
16 3.1.6 Modul Output Digital Gambar 3.6 Bagian pertama output digital yaitu 7 segment dan Buzzer Gambar 3.7 Rangkaian kedua Output digital yaitu Relay 1 dan Relay 2 Modul output digital dalam modul ini sebanyak 12 buah. Yang terdiri atas 2 buah relay, satu 7-segment, 8 buah LED dan 1 buah buzzer. Output relay berguna untuk menghubungkan sinyal keluaran PLCMikro alat-alat di luar PLCMikro terutama sumber listrik AC maupun DC. Seven segment digunakan untuk menampilkan angka. Output Led untuk indikator/status alat dalam bentuk cahaya yang mudah diamati. Output Buzzer digunakan untuk menandakan sinyal keluaran dengan bunyi.
17 3.1.7 Modul Output Analog Gambar 3.8 Rangkaian motor DC sebagi output analog PLCMikro PLCMikro tidak dapat menghasilkan sinyal analog, cara yang ditempuh adalah dengan melebarkan sinyal digital yang dihasilkan yang dikenal dengan istilah PWM. Arus output dari PLCMikro sangat terbatas yaitu di bawah 200 ma, sehingga butuh penguat yaitu transistor TIP31. 3.1.8 Pembuatan PLCMikro 1. Cetak atau gambar print layout seperti gambar (ukuran 10 X 20 cm). Gambar 3.9 Layout PCB
18 Gambar 3.10 Penempatan Komponen 2. Fotokopi gambar layout tersebut di atas ketas glossy. 3. Setrika kertas glossy bergambar layout tersebut di atas sebuah papan PCB polos sehingga gambar layout menempel pada papan PCB. Sebelum menyetrikanya, sebaiknya PCB tersebut dicuci dengan air sambil diamplas halus. Kemudian gosok permukaan PCB tersebut dengan kain halus untuk menghasilkan gaya tarik serbuk tinta fotokopi pada permukaan PCB. 4. Cara 1-3 bisa juga diganti dengan cara sablon, metode ini hasilnya lebih rapi dan bagus. 5. Masukan PCB tersebut dalam larutan ferri chloride sehingga tembaga yang berada di luar jalur layout melarut. Selanjutnya bersihkan layout dengan air dan diamplas halus. 6. Bor PCB untuk kaki-kaki komponen sesuai layout. 7. Masukan komponen pada PCB dengan daftar sebagai berikut: Tabel 3.1 Komponen: 35 buah resistor Jumlah Kode Nilai 17 R1,R12,R17-R31 330, ¼ Watt 10 R2-R5, R14,R16,R32-R35 10K, ¼ Watt 6 R6-R11 4K7, ¼ Watt 2 R13,R15 1K, ¼ Watt
19 Tabel 3.2 Komponen: 7 buah Kapasitor Jumlah Kode Nilai 2 C1,C2 220-470 µf/16 Volt 2 C4,C5 22 pf 3 C3,C7,C9 100 nf MKM Tabel 3.3 Komponen: 2 buah IC dan 1 buah Mikrokontroler Jumlah Kode Nilai 1 U1 4511 1 U2 PIC16F877 1 U3 7805 Tabel 3.4 Komponen: 5 buah transistor Jumlah Kode Nilai 3 Q1,Q4,Q5 BC547 1 Q3 BC557 1 Q2 TIP31 Tabel 3.5 Komponen: 20 buah Diode Jumlah Kode Nilai 11 D1,D11-D20 LED 2 D2,D3 1N4148 7 D4-D10 1N4001
20 Tabel 3.6 Komponen: 23 buah Lain-lain Jumlah Kode Nilai 1 BUZ1 LED 1 DSW1 Dsw1 1 J5 1N4001 1 J9 Saklar DIP isi 8 3 J10-J12 Konektor tunggal 2 J13,J14 Konektor Sisir isi 3 1 MOTOR1 Motor DC kecil 2 RELAY Relay 12 V 1 POTENSIOMETER Potensio 12KΩ 1 RP1 Resistor array 10K isi 8 5 S1,SW17-SW20 Tombol tekan mini 1 7 SEGMENT 7 Segment 2 SW1,SW2 Saklar geser 1 X1 Kristal 12 MHz Tabel 3.7 Komponen Tambahan Jumlah Kode 1 PCB Polos 1 Trafo 350 ma 1 Kabel AC Buntung 1 Jack DC female 1 Kabel isi 6 1 Soket IC 16 pin 1 Soket IC 40 pin 1 Konektor DB 9 Male 1 Konektor DB 9 female 1 Tenol 1 Pelarut Ferri Chloride
21 3.2 Perangkat Lunak (Software) Software yang dipakai adalah PICPgm dan LDmicro. PICPgm digunakan untuk mendeteksi PLCMikro dan untuk download file hex ke dalam PLCMikro. LDmicro untuk membuat/men-generate logic diagram dan meng-compile program. 3.2.1 Software PICPgm Berikut adalah tampilan software PICPgm. Seri software yang dipakai adalah V1.0.1.3. Gambar 3.11 Antarmuka software PICPgm development programmer V1.0.1.3 Sebelum PLCMikro diberi program (logika), ada beberapa langkah yang perlu diperhatikan untuk mengetahui apakah PLCMikro sudah siap dan terdeteksi di software PICPgm. Langkah-langkahnya adalah: 1. Persiapkan Rangkaian PLCMikro 2. Colokkan steker ke source 220 VAC 3. Posisikan saklar power ke posisi ON 4. Amati apakah power sudah masuk dengan melihat indikasi LED untuk power 5. Sambungkan ujung kabel serial ke PLCMikro sedangkan ujung satunya ke komputer 6. Jalankan software PICPgm
22 7. Buat setting di software untuk default 8. Klik icon Detect hardware 9. Jika sudah terdeteksi, maka PLCMikro ini siap untuk diberi program logic. Gambar 3.12 Layout informasi ketika PLCMikro terdeteksi 3.2.2 Software LDmicro Ladder diagram atau diagram tangga adalah metode pemrograman yang umum digunakan pada PLC. Ide diagram tangga ini timbul dari cara kerja sebuah relay yang sederhana. Logic yang disusun dalam PLCMikro dalam tugas akhir ini disusun dengan metode Ladder diagram. 1. Aturan Diagram Tangga Berikut adalah aturan diagram tangga secara umum: a) Diagram tangga selalu digambar saat rangkaian relay dalam kondisi tidak aktif b) Penamaan kontak NO dan kontak NC juga ditentukan pada saat kondisi relay tidak aktif
23 c) Sebuah diagram tangga dibaca dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah Instruksi 1 END Instruksi 2 Akhir program d) Dalam satu baris anak tangga, beberapa input dapat ditempatkan secara seri maupun paralel, namun output tidak dapat dihubungkan secara seri e) Beberapa output dapat ditempatkan secara paralel. Ini berarti bahwa outputoutput tersebut dapat memiliki input yang sama f) Nama beberapa input boleh sama, tetapi nama-nama output tidak boleh sama. Bila ada 2 atau lebih output dengan nama yang sama muncul pada baris yang lain dalam satu program, hanya satu output yang akan bekerja. Output yang lain akan diabaikan karena tidak mungkin pada saat yang sama sebuah output memiliki 2 kondisi yang berbeda Aplikasi yang akan dibuat adalah aplikasi MOV. Shift register, EQU dan counter UP. Mengumpamakan sebuah brankas dengan 6 tombol dapat dibuka bila 5 dan 6 buah tombol tersebut ditekan satu persatu dengan urutan yang benar. Brankas hanya bisa di buka apabila ditekan tombol 1, 4, 3, 2 dan 5 secara berurutan. Brankas tidak bisa dibuka ketika semua tombol ditekan bersamaan. Tombol enam adalah tombol reset. Setiap kali tombol 6 ditekan berati urutan penekanan mulai dari angka awal. Selain itu akan di buat aplikasi sederhana semisal fungsi logika AND,OR, NAND, dan NOR dengan kombinasi beberapa input.window dari software LDmicro di tampakan pada gambar 3.13 dibawah ini.
Gambar 3.13 Windows & Ladder Diagram LDmicro 24