teknik instrumentasi fix

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Konveyor adalah suatu sistem mekanik yang mempunyai fungsi

memindahkan barang dari satu tempat ke tempat yang lain. Konveyor banyak

dipakai di industri untuk transportasi barang yang jumlahnya sangat banyak dan

berkelanjutan. Konveyor dapat memobilisasi barang dalam jumlah banyak dan

kontinyu dari satu tempat ke tempat lain.

Sistem konveyor paling sering ditemukan di bandara untuk bagasi. Ini

adalah cara mudah untuk menangani ratusan tas dan kargo yang datang melalui

bandara. Akan tetapi pada sistem konveyor yang ada di bandara terdapat

kekurangan, di mana tas dan kargo dari berbagai maskapai penerbangan

tercampur menjadi satu pada sistem konveyor tersebut. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini akan dibuat sebuah rancang bangun sederhana dari sistem

konveyor pada bandara, di mana akan ditempatkan sensor cahaya photodioda

untuk membedakan warna dari setiap kubus yang melewati sistem konveyor ini.

Warna hitam dan putih pada kubus ini dianalogikan sebagai benda yang telah

diberi label warna untuk membedakan dari maskapai penerbangan mana benda ini

berasal. Hal ini akan memudahkan dalam pengaturan barang dan kargo di

bandara.

1.2 Perumusan masalah

Dari uraian di atas, diperoleh rumusan masalah sebagai berikut :

1. Apakah metode seleksi warna menggunakan sensor cahaya photodioda dapat

diterapkan untuk sistem simulasi sortir barang ?

2. Bagaimana proses sensing warna dengan menggunakan sensor cahaya

photodioda ?

1.3 Batasan maslah

Adapun batasan masalah dari rancang bangun alat yang akan dibuat adalah

konveyor sederhana ini terbatas pada pemisahan antara kubus berwarna hitam dan

kubus berwarna putih.

1.4 Tujuan

Tujuan dari pembuatan rancang bangun alat ini adalah :

1. Membangun sistem simulasi sortir barang dengan menggunakan konveyor dan

sensor cahaya photodioda.

2. Menguji proses sensing warna dari sensor cahaya photodioda.

1.5 Hipotesa

Adapun hipotesa yang diajukan pada pembuatan rancang bangun alat ini

adalah bahwa dengan menggunakan sensor cahaya photodioda dapat diterapkan

pada simulasi sistem sortir barang berdasarkan warna hitam dan putih.

1.6 Metodologi penyelesaian masalah

Metodologi penelitian yang digunakan dalam pembuatan rancang bangun

alat ini adalah sebagai berikut :

1. Studi Pustaka

Pada tahap ini dilakukan pencarian sumber – sumber bacaan mengenai cara

kerja sensor cahaya photodioda, motor servo, mikrokontroler, serta cara

pembuatan konveyor sederhana melalui buku - buku referensi dan jurnal

maupun referensi lain yang terdapat di internet yang mendukung pembuatan

sistem ini.

2. Analisa Kebutuhan dan Perancangan Sistem

Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap kebutuhan sistem yang akan

dibangun, kemudian melakukan perancangan sistem sesuai dengan hasil

analisis yang telah dilakukan.

3. Implementasi dan Pengujian Sistem

Pada tahap ini akan dilakukan pembangunan sistem berdasarkan perancangan

yang telah dilakukan sebelumnya. Sistem akan dibangun, kerja sensor cahaya

photodioda akan diuji agar dapat diketahui hasil sensing sensor tersebut

terhadap warna hitam dan putih.

4. Analisis Hasil Pengujian

Keluaran yang dihasilkan sistem dari tahap pengujian yang akan diukur adalah

keakurasian pergerakkan konveyor antara hasil sensing sensor cahaya

photodioda terhadap warna kubus.

5. Penyusunan Laporan Akhir

Pada tahap ini dilakukan pengambilan kesimpulan terhadap hasil analisis dari

tahap sebelumnya, kemudian dibuat dokumentasinya yaitu berupa laporan

akhir.

1.7 Jadwal kegiatan

Kegiatan Maret April Mei

M4 M1 M2 M3 M4 M1 M2 M3 M4

Studi Pustaka

Analisis Kebutuhan

dan Perancangan

Sistem

Implementasi dan

Pengujian Sistem

Analisis Hasil

Pengujian

Penyusunan Laporan

Jadwal kegiatan yang direncanakan dalam penelitian ini mengacu pada

metodologi penelitian yang digunakan dan perencanaan jadwal kegiatan tersebut

adalah sebagai berikut :

Tabel 1.1 Jadwal Kegiatan

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor Cahaya Photodioda

Photodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, jika

photodioda terkena cahaya maka photodioda bekerja seperti dioda pada umumnya,

tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor

dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir.

Photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat

mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Photodioda merupakan sebuah

dioda dengan sambungan p-n yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya

yang dapat dideteksi oleh photodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya

tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X.

Prinsip kerja, karena photodioda terbuat dari semikonduktor p-n junction

maka cahaya yang diserap oleh photodioda akan mengakibatkan terjadinya

pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi

dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita

konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber

tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber

tegangan sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan

elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya

yang diserap oleh photodioda.

Sifat dari Photodioda adalah :

1. Jika terkena cahaya maka resistansi nya berkurang

2. Jika tidak terkena cahaya maka resistansi nya meningkat.

Gambar 2.1

Sensor Cahaya Photodioda dan Rangkaian Sensor Cahaya Photodioda

2.2 Motor Servo

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah ( CW dan CCW )

di mana arah dan sudut pergerakkan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan

memberikan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor servo

terdiri dari berbagai jenis, di antaranya adalah motor servo standar 180⁰ dan motor

servo continuous.

Motor servo standar 180⁰ hanya mampu bergerak dua arah ( CW dan

CCW ) dengan defleksi masing - masing sudut mencapai 90⁰ sehingga total

defleksi sudut dari kanan - tengah - kiri adalah 180⁰. Sedangkan motor servo

continuous mampu bergerak dua arah ( CW dan CCW ) tanpa batasan defleksi

sudut putar ( dapat berputar secara kontinyu ). Berikut ini adalah gambaran dari

motor servo.

Gambar 2.2 Motor Servo

2.3 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sistem komputer yang dikemas dalam sebuah IC.

IC tersebut mengandung semua komponen pembentuk komputer seperti CPU,

RAM, ROM, Port IO. Berbeda dengan PC yang dirancang untuk kegunaan umum,

mikrokontroler digunakan untuk tugas atau fungsi khusus yaitu mengontrol sistem

tertentu.

Gambar 2.3 Mikrokontroler

2.4 Sumber Cahaya LED

LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2 kutub yaitu

anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir

dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terebalik karena

apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. LED memiliki

karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus

yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan,

namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan 10mA-20mA

dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan.

Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA maka LED akan terbakar. Untuk

menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai penghambat

arus.

Gambar 2.4 LED

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

ALAT SORTIR BARANG BERBASIS PHOTODIODA

4.1 Deskripsi Alat Sortir Barang

Alat Sortir Barang Berbasis Photodioda ini terdiri dari beberapa bagian dengan fungsinya

masing – masing, diantaranya :

Sistem Konveyor : berfungsi untuk mobilitas barang berwarna (hitam dan

putih)

Sensor : berfungsi untuk mensensing barang yang melewati

konveyor, sensor yang digunakan adalah photodioda

Sistem Kontrol : berfungsi untuk mengolah data yang dihasilkan dari

proses sensor

Aktuator : berfungsi untuk menggerakan palang / pintu yang

terletak diakhir konveyor sehingga barang dapat terpisah ke kiri

atau ke kanan

Gambar 3.1 Blok diagram sistem

4.1.1 Sistem Konveyor

Sistem ini terdiri dari motor DC, belt konveyor dan dudukan konveyor. Motor DC

menyebabkan konveyor dapat berputar dan memobilisasi barang.

Gambar 3.2 Sistem Konveyor

4.1.2 Sensor

Sensor yang digunakan adalah photodioda dan LED merah sebagai sumber cahaya.

Sensor akan memberikan nilai adc yang berbeda untuk benda berwarna hitam dan berwarna

putih. Sensor ini diletakan di atas konveyor sehingga dapat mensensing benda yang lewat dari

atas. Pada Gambar 4.2 sebelah kiri photodioda mendapatkan sedikit pantulan cahaya dari

LED karena warna hitam lebih banyak menyerap cahaya, sedangkan pada gambar sebelah

kanan photodioda mendapatkan lebih banyak cahaya jika mengenai benda berwarna putih.

Gambar 3.3 Cara kerja sensor photodioda

Gambar 3.4 Sensor Photodioda

Gambar 3.5 Rangkaian sensor diletakan diatas konveyor

4.1.3 Sistem Kontrol

Sistem kontrol yang digunakan adalah mikrokontroler ATMEGA 8535. Perbedaan

tegangan ketika mengenai warna putih dan warna hitam yang dihasilkan dari proses sensing

dihubungkan pada port ADC pada mikrokontroller. Data dari port ADC akan diolah pada

sistem kontrol, yang akan mengkalkulasi berapa putaran motor ke kanan dan kekiri yang

dihubungkan dengan palang diujung konveyor.

Gambar 3.6 Sistem Minimum

4.1.4 Aktuator Motor Servo

Motor servo ini dihubungkan ke palang pembatas sehingga putaran motor akan

mempengaruhi pergerakan palang.

Jika benda berwarna hitam maka benda akan dipisahkan ke kiri (motor bergerak ke

kanan) sedangkan benda berwarna putih akan dipisahkan ke kanan (motor bergerak ke kiri).

BAB IV

PEMBAHASAN DAN ANALISA

4.1 Data Karakterisasi

Sebelum menghubungkan rangkaian sensor terhadap sistem minimum melalui port ADC,

terlebih dahulu dilakukan karakterisasi sensor terhadap berbagai warna. Dalam merancang

alat sortir barang berdasarkan warna ini kami menggunakan 3 buah sensor photodiode.

Gambar 4.1 Sensor

LED dan photodioda diberi catuan 5V, resistansi pada dioda akan berubah sesuai dengan intensitas cahaya yang ditangkap oleh photodioda. Dengan demikian tegangan pada photodioda juga akan berubah seiring dengan perubahan resistansinya.

Pada percobaan pertama, benda berwarna (merah, kuning, hijau, putih, hitam dan biru) diletakan tepat diatas sensor tanpa selubung, diperoleh data sebagai berikut :

Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Warna

2.774 2.874 3.093 Hijau

3.526 3.540 3.221 Hitam

0.576 0.535 0.925 Putih

2.685 2.964 3.50 Biru

2.646 2.960 2.740 Kuning

3.125 3.397 3.294 Merah

Tabel 4.1 Data Karakterisasi Sensor (tanpa selubung)

Kemudian pada percobaan kedua, benda berwarna (merah, kuning, hijau, putih, hitam dan biru) diletakan tepat diatas sensor dengan selubung, diperoleh data sebagai berikut :

Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Warna

3.126 3.243 3.142 Hijau

3.540 3.692 3.656 Hitam

0.928 1.247 1.281 Putih

3.193 3.335 3.276 Biru

2.708 2.945 2.826 Kuning

3.225 3.428 3.383 Merah

Tabel 4.2 Data Karakterisasi Sensor (dengan selubung)

Dari data diatas hanya diketahui Tegangan pada photodioda (Vpho) namun kita dapat menghitung resistansi photodioda berdasarkan warna dengan menggunakan rumus pembagi tegangan.

Vpho = Rpho / Rpho + 4,7k . 5V

Dengan menggunakan rumus diatas maka didapat resistansi photodioda berdasarkan warna sebagai berikut

WarnaResistansi Photodioda

Hijau 8143,87

Hitam 12444,94

Putih 1590,15

Biru 8868,129

Kuning 6111,225

Merah 9502,256

Tabel 4.3 Perubahan Resistansi Photodioda terhadap Warna

Dari data diatas dapat diurutkan intensitas warna dari yang terang hingga yang redup

1. Putih

2. Kuning

3. Hijau

4. Biru

5. Merah

6. Hitam

Gambar 4.2 Grafik Perubahan Resistansi Photodioda dari warna terang ke gelap (1 paling terang, 6 paling gelap)

4.2 Realisasi Alat Sortir Barang Berbasis Photodioda

Pada realisasinya warna yang kami gunakan adalah warna hitam dan putih, hitam dengan nilai

tegangan sekitar 3,5 V – 4 V dan putih dengan nilai tegangan 0,8 V – 1,4 V. Dengan perbedaan

tegangan yang cukup jauh maka dengan mudah untuk menentukan nilai ADC yang akan diinputkan

pada sistem mikrokontroller.

Hitam : ADC > 600

Putih : ADC < 600

/*****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.05.3 Standard

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2011 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Project :

Version :

Date : 11-May-2013

Author : Paijo

Company : ittelkom

Comments:

Chip type : ATmega8535

Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 11.059200 MHz

Memory model : Small

External RAM size : 0

Data Stack size : 128

*****************************************************/

#include <mega8535.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD functions

#include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

{

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

}

// Declare your global variables here

char i;

char temp [32];

void main(void)

{

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization



PORTB=0x00;

DDRB=0xFF;

// Port C initialization



PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization



PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;



// Clock value: Timer1 Stopped

// Mode: Normal top=0xFFFF

// OC1A output: Discon.

// OC1B output: Discon.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;



// Clock value: Timer2 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=0x00;

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691.200 kHz

// ADC Voltage Reference: AREF pin

// ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84;

SFIOR&=0xEF;

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=0x00;

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1

// EN - PORTC Bit 2

// D4 - PORTC Bit 4

// D5 - PORTC Bit 5

// D6 - PORTC Bit 6

// D7 - PORTC Bit 7

// Characters/line: 16

lcd_init(16);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("TEKNIK INSTRUMEN");

lcd_gotoxy(2,1);

lcd_putsf("SORTIR BARANG");

delay_ms(1000);

lcd_clear();

lcd_clear();

lcd_gotoxy(2,0);

lcd_putsf("TEKNIK FISIKA");

lcd_gotoxy(4,1);

lcd_putsf("IT TELKOM");

delay_ms(1000);

lcd_clear();

lcd_clear();

lcd_gotoxy(1,0);

lcd_putsf("Hidupkan Mesin");

lcd_gotoxy(4,1);

lcd_putsf("Konveyor");

delay_ms(1500);

lcd_clear();

while (1)

{

if (read_adc(0)<600)

{

for (i=0;i<180;i++) //sortir putih

{

PORTB.0=1;

delay_us(1300);

PORTB.0=0;

delay_us(18700);

}

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("!!! RUNNING !!!");

delay_ms(10);

}

else if (read_adc(0)>601)//sortir hitam

{

for (i=0;i<40;i++)

{

PORTB.0=1;

delay_us(700);

PORTB.0=0;

delay_us(19300);

}

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("!!! RUNNING !!!");

delay_ms(10);

}

}

}

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari pembuatan sortir barang ini adalah

apabila barang yang lewat berwarna hitam, maka cahaya yang dipantulkan dari

LED akan lebih banyak diserap oleh benda dibandingkan cahaya yang dipantulkan

ke sensor photodioda. Dari pembacaan sensor kemudian motor servo bergerak

berdasarkan kondisi yang telah diprogram pada mikrokontroler. Sedangkan

apabila barang yang lewat berwarna putih maka cahaya yang dipantulkan dari

LED akan lebih banyak dipantulkan ke sensor photodioda dibandingkan cahaya

yang diserap oleh benda tersebut.

5.2 Saran

Berdasarkan data hasil pengukuran dan pengujian perlu diperhatikan

beberapa aspek untuk mengoptimalkan kerja alat, seperti penempatan sensor,

konveyor yang digunakan dan pergerakan dari motor servo.

teknik instrumentasi fix

Documents