PENGHITUNG BARANG OTOMATIS PADA CONVEYOR
Industri manufaktur dan pengolahan modern menuntut efisiensi operasional dan akurasi yang tinggi dalam penghitungan dan pengendalian barang. Di era modern ini, otomatisasi menjadi kunci untuk meningkatkan produktivitas, meminimalkan kesalahan manusia, dan menghasilkan produk berkualitas tinggi. Salah satu solusi otomatisasi yang banyak digunakan dalam pabrik adalah sistem conveyor yang dilengkapi dengan berbagai sensor dan aktuator canggih.
Untuk
mengatasi permasalahan di atas, proyek ini bertujuan untuk mengembangkan sebuah
sistem conveyor otomatis yang tidak hanya efisien dan aman, tetapi juga hemat biaya
dan mudah diadaptasi. Sistem ini menggunakan sensor dan aktuator yang dikontrol
oleh arduino dengan komunikasi data melalui protokol UART, yang sangat cocok
untuk skenario di mana hanya diperlukan komunikasi serial asinkron sederhana
antara dua perangkat, hanya memerlukan dua jalur sinyal (Tx dan Rx) untuk
komunikasi full duplex, yang mengurangi kebutuhan pin pada Arduino dan
memudahkan pengkabelan, ekonomis dan mudah disesuaikan.
2. Tujuan [back]
2. Baterai
Microcontroller | ATmega328P – 8 bit AVR family microcontroller |
Operating Voltage | 5V |
Recommended Input Voltage | 7-12V |
Input Voltage Limits | 6-20V |
Analog Input Pins | 6 (A0 – A5) |
Digital I/O Pins | 14 (Out of which 6 provide PWM output) |
DC Current on I/O Pins | 40 mA |
DC Current on 3.3V Pin | 50 mA |
Flash Memory | 32 KB (0.5 KB is used for Bootloader) |
SRAM | 2 KB |
EEPROM | 1 KB |
Frequency (Clock Speed) | 16 MHz |
Pin Category | Pin Name |
Power | Vin, 3.3V, 5V, GND |
Reset | Reset |
Analog Pins | A0 – A5 |
Input/Output Pins | Digital Pins 0 - 13 |
Serial | 0(Rx), 1(Tx) |
External Interrupts | 2, 3 |
PWM | 3, 5, 6, 9, 11 |
SPI | 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) and 13 (SCK) |
Inbuilt LED | 13 |
TWI | A4 (SDA), A5 (SCA) |
AREF | AREF |
Features and Specifications :
· Beban Maksimum: 5000 gram (5 Kg)
· Rentang Tegangan Keluaran: 0,1 mV ~ 1,0 mV / V (skala 1:1000 terhadap tegangan masukan, margin kesalahan ≤ 1,5%)
· Impedansi Masukan (Input Impedance): 1066 Ω ±20%
· Impedansi Keluaran (Output Impedance): 1000 Ω ±10%
· Tegangan Masukan Maksimum: 10 Volt DC
· Rentang Suhu Operasional: -20 ~ +65°C
· Material: Aluminium Alloy
· Ukuran: 60 x 12,8 x 12,8 mm
· Berat: 23 gram
.jpeg)
Spesifikasi:
Spesifikasi:
1.Tegangan maksimum (DC): 150V
2.Konsumsi arus maksimum: 100mW
3.Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 4.100KΩ
4.Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
5.Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
Spesifikasi (HC SR-04) :
- Operating voltage: +5V
- Theoretical Measuring Distance: 2cm to 450cm
- Practical Measuring Distance: 2cm to 80cm
- Accuracy: 3mm
- Measuring angle covered: <15°
- Operating Current: <15mA
- Operating Frequency: 40Hz
.jpeg)
IR Sensor Module Features
5VDC Operating voltage
I/O pins are 5V and 3.3V compliant
Range: Up to 20cm
Adjustable Sensing range
Built-in Ambient Light Sensor
20mA supply current
Mounting hole
IR Sensor Module Pinout Configuration
Pin Name
Description
VCC
Power Supply Input
GND
Power Supply Ground
OUT
Active High Output
Spesifikasi :
- Infra merah : 1,6 V
- Merah : 1,8 V – 2,1 V
- Oranye : 2,2 V
- Kuning : 2,4 V
- Hijau : 2,6 V
- Biru : 3,0 V – 3,5 V
- Putih : 3,0 – 3,6 V
- Ultraviolet : 3,5 V
LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.
2. Effective display area : 61W x 15.8H mm
3. Character size ( 5 x 7 dots ) : 2.96W X 4.86H mm
4. Character pitch : 3.55 mm
5. Dot size : 0.56W x 0.66H mm
6. Weight : about 35g
- Rentang resistansi: 10Ω-20KΩ
- Toleransi ketahanan: +/-5%
- Total mekanik perjalanan: 300
- Peringkat daya: 1.2 w
Spesifikasi :
- Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
- Trigger Current (Nominal current) : 70mA
- Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
- Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
- Compact 5-pin configuration with plastic moulding
- Operating time: 10msec Release time: 5msec
- Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)
Konfigurasi Pin
- Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.
- Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.
- Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.
PWM (Pulse Width Modulation)
PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik
modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan
frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada
di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan
amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.
Duty Cycle adalah perbandingan antara waktu ON (lebar
pulsa High) dengan perioda. Duty Cycle biasanya dinyatakan dalam bentuk persen
(%).
Gambar 1. Duty Cycle
· Duty
Cycle = tON / ttotal
· tON
= Waktu ON atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high
atau 1)
· tOFF
= Waktu OFF atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low
atau 0)
· ttotal
= Waktu satu siklus atau penjumlahan antara tON dengan tOFF atau disebut juga
dengan “periode satu gelombang”
Pada board
Arduino Uno, pin yang bisa dimanfaatkan untuk PWM adalah pin yang diberi tanda
tilde (~), yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan pin 11. Pin-pin tersebut merupakan pin
yang bisa difungsikan untuk input analog atau output analog. Oleh sebab itu,
jika akan menggunakan PWM pada pin ini, bisa dilakukan dengan perintah
analogWrite();
PWM pada arduino bekerja pada frekuensi 500Hz, artinya 500 siklus/ketukan dalam satu detik. Untuk setiap siklus, kita bisa memberi nilai dari 0 hingga 255. Ketika kita memberikan angka 0, berarti pada pin tersebut tidak akan pernah bernilai 5 volt (pin selalu bernilai 0 volt). Sedangkan jika kita memberikan nilai 255, maka sepanjang siklus akan bernilai 5 volt (tidak pernah 0 volt). Jika kita memberikan nilai 127 (kita anggap setengah dari 0 hingga 255, atau 50% dari 255), maka setengah siklus akan bernilai 5 volt, dan setengah siklus lagi akan bernilai 0 volt. Sedangkan jika jika memberikan 25% dari 255 (1/4 * 255 atau 64), maka 1/4 siklus akan bernilai 5 volt, dan 3/4 sisanya akan bernilai 0 volt, dan ini akan terjadi 500 kali dalam 1 detik.
Gambar 2. Siklus Sinyal PWM pada Arduino
ADC (Analog Digital Converter)
ADC atau Analog to Digital Converter merupakan salah
satu perangkat elektronika yang digunakan sebagai penghubung dalam pemrosesan
sinyal analog oleh sistem digital. Fungsi utama dari fitur ini adalah mengubah
sinyal masukan yang masih dalam bentuk sinyal analog menjadi sinyal digital
dengan bentuk kode-kode digital. Ada 2 faktor yang perlu diperhatikan pada
proses kerja ADC yaitu kecepatan sampling dan resolusi.
Kecepatan sampling menyatakan seberapa sering
perangkat mampu mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk sinyal digital dalam
selang waktu yang tertentu. Biasa dinyatakan dalam sample per second (SPS).
Sementara Resolusi menyatakan tingkat ketelitian yang dimilliki. Pada Arduino,
resolusi yang dimiliki adalah 10 bit atau rentang nilai digital antara 0 -
1023. Dan pada Arduino tegangan referensi yang digunakan adalah 5 volt, hal ini
berarti ADC pada Arduino mampu menangani sinyal analog dengan tegangan 0 - 5
volt. Pada Arduino, menggunakan pin analog input yang diawali dengan kode A
(A0- A5 pada Arduino Uno). Fungsi untuk mengambil data sinyal input analog
menggunakan analogRead(pin);
MIKROKONTROLLER (ARDUINO UNO)
Arduino Uno adalah salah satu papan mikrokontroller
yang paling populer dan banyak digunakan dalam komunitas elektronika dan
pemrograman. Dikembangkan berdasarkan platform open-source, Arduino Uno
dirancang untuk memudahkan pengembangan berbagai proyek elektronika. Berikut
merupakan gambar konfigurasi pin beserta penjelasan Arduino Uno :
1) Power
USB, fungsi dari power usb pada modul Arduino adalah
sebagai berikut:
-
Media pemberi tegangan listrik ke Arduino
-
Media tempat memasukkan program dari komputer ke
Arduino
-
Sebagai media untuk komunikasi serial antara komputer
dan Arduino R3 maupun sebaliknya.
2) Crystal
Oscillator, fungsi crystal oscillator adalah sebagai jantung
Arduino yang membuat dan mengirimkan detak ke mikrokontroler agar beroperasi
setiap detaknya.
3) Voltage
Regulator, berfungsi menstabilkan tegangan listrik yang masuk
ke Arduino.
4) Power
Jack, fungsi dari power jack pada modul Arduino adalah
sebagai media pemberi tegangan listrik ke Arduino apabila tak ingin menggunakan
Power USB.
5) Pin
Reset, berfungsi untuk mereset Arduino agar program dimulai
dari awal. Cara penggunannya yaitu dengan menghubungkan pin reset ini langsung
ke ground.
6) Pin
Tegangan 3,3 Volt, berfungsi sebagai pin positif untuk komponen yang
menggunakan tegangan 3,3 volt.
7) Pin
Tegangan 5 Volt, berfungsi sebagai pin positif untuk komponen yang
menggunakan tegangan 5 volt. Pin 5 volt sering juga disebut pin VCC.
8) Pin
Ground (GND), fungsi pin GND adalah sebagai pin negatif pada tiap
komponen yang dihubungkan ke Arduino.
9) Pin
Penambah Tegangan (VIN), berfungsi sebagai media pemasok listrik tambahan
dari luar sebesar 5 volt bila tak ingin menggunakan Power USB atau Power Jack.
10) Pin
Analog, berfungsi membaca tegangan dan sinyal analog dari
berbagai jenis sensor untuk diubah ke nilai digital.
11) Main
Microcontroller, berfungsi sebagai otak yang mengatur pin-pin pada
Arduino.
12) Tombol
Reset, komponen pendukung Arduino yang berfungsi untuk
mengulang program dari awal dengan cara menekan tombol.
13) Pin
ICSP (In-Circuit Serial Programming), berfungsi
untuk memprogram mikrokontroler seperti Atmega328 melalui jalur USB Atmega16U2.
14) Lampu
Indikator Power, berfungsi sebagai indikator bahwa Arduino sudah
mendapatkan suplai tegangan listrik yang baik.
15) Lampu
TX (transmit), berfungsi sebagai penanda bahwa sedang terjadi
pengiriman data dalam komunikasi serial.
16) Lampu
RX (receive), berfungsi sebagai penanda bahwa sedang terjadi
penerimaan data dalam komunikasi serial
17) Pin
Input/Output Digital, berfungsi untuk membaca nilai logika 1 dan 0 atau
mengendalikan komponen output lain seperti LED, relay, atau sejenisnya. Pin ini
termasuk paling banyak digunakan saat membuat rangkaian.
Untuk pin yang berlambang “~” artinya dapat digunakan
untuk membangkitkan PWM (Pulse With Modulation) yang fungsinya bisa mengatur
tegangan output. Biasanya digunakan untuk mengatur kecepatan kipas atau
mengatur terangnya cahaya lampu.
18) Pin
AREF (Analog Reference), fungsi pin Arduino Uno yang satu ini untuk mengatur
tegangan referensi eksternal yang biasanya berada di kisaran 0 sampai 5 volt.
19) Pin
SDA (Serial Data), berfungsi untuk menghantarkan data dari modul I2C
atau yang sejenisnya.
20) Pin
SCL (Serial Clock), berfungsi untuk menghantarkan sinyal waktu (clock)
dari modul I2C ke Arduino.
KOMUNIKASI ARDUINO
1) Universal
Asynchronous Receiver Transmitter (UART)
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)
adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit
paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang
digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat
periperal.
Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1.
Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat
dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke
Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di
transfer secara parallel ke data bus penerima.
2) Serial
Peripheral Interface (SPI)
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu
mode komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega
328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, MISO, dan SCK. Melalui
komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroller maupun
antara mikrokontroller dengan peripheral lain di luar mikrokontroler.
· MOSI
: Master Output Slave Input Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin
MOSI sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MOSI
sebagai input.
· MISO
: Master Input Slave Output Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin
MISO sebagai input tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MISO
sebagai output.
· SCLK
: Clock Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK berlaku sebagai output
tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin CLK berlaku sebagai input.
· SS/CS
: Slave Select/ Chip Select adalah jalur master memilih slave mana yang akan
dikirimkan data.
Cara
Kerja Komunikasi SPI :
Sinyal clock dialirkan dari master ke slave yang
berfungsi untuk sinkronisasi. Master dapat memilih slave mana yang akan
dikirimkan data melalui slave select, kemudian data dikirimkan dari master ke
slave melalui MOSI. Jika master butuh respon data maka slave akan mentransfer
data ke master melalui MISO
3) Inter
Integrated Circuit (I2C)
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C
adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain
khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL
(Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C
dengan pengontrolnya.
Cara Kerja Komunikasi I2C :
Pada I2C, data ditransfer dalam bentuk message yang
terdiri dari kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data Frame 1,
Data Frame 2, dan kondisi Stop.
· Kondisi
start dimana saat pada SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL.
· Kondisi
stop dimana saat pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.
· R/W
bit berfungsi untuk menentukan apakah master mengirim data ke slave atau
meminta data dari slave. (logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta
data dari slave)
· ACK/NACK
bit berfungsi sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address frame telah
diterima receiver.
INFRARED SENSOR
Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat
mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor
infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar dan fototransistor sebagai
penerima cahaya infra merah.
.jpeg)
Cara Kerja Sensor Infrared:
Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 3. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat.
Sensor Loadcell merupakan transduser yang bekerja sebagai konversi dari berat benda menjadi elektrik, perubahan ini terjadi karena terdapat resistansi pada strain gauge. Pada satu sensor loadcell memiliki 4 susunan strain. Sensor ini memiliki nilai konduktansinya berbanding lurus dengan gaya/beban yang diterima dan bersifat resistif. Jika loadcell tidak ada beban besar resistansi nya akan bernilai sama pada setiap sisinya, tetapi ketika loadcell memiliki beban maka nilai resistansinya akan menjadi tidak seimbang. Proses inilah yang dimanfaatkan untuk mengukur berat pada suatu benda.
. Prinsip Kerja Sensor Loadcell
Prinsip kerja load cell ketika mendapat tekanan
beban.Ketika bagian lain yang lebih elastic mendapat tekanan, maka pada sisi
lain akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh
strain gauge, hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan pada sisi
lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah
menjadi nilai tegangan oleh rangkaian IC HX711. Dan berat dari objek yang
diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai tegangan yang timbul.
Sensor
berat atau sensor loadcell
memilki prinsip
kerja berupa timbangan digital yaitu dengan cara memberikan output pada tegangan dari adanya perubahan
pada resistansi yang dihasilkan pada perubahan posisi penyangga beban. Sehingga
perubahan itu akan menghasilkan output
pada amplifier.
(Priskila M.N. Manege, dkk).
Loadcell merupakan
komponen utama pada timbangan yang berupa digital. Cara kerja sensor loadcell bila
diberikan suatu beban pada inti besi penimbangan maka yang terjadi adalah nilai
dari strain gauge dan
resistansi akan berubah melalui empat kabel pada komponen sensor loadcell.
Yang dimana dua kabel tersebut merupakan eksitasi dan dua kabel sebagai sinyal
keluaran yang berfungsi sebagai penghubung ke kontrol (Mirfan).
Gambar 2.2 Foil Strain Gauge
merenggang dan merapat
Pada gambar diatas, apabila adanya tekanan pada sensor
loadcell terjadi perubahan pada saat mengalami tekanan akibat
beban. Pada gambar 2.3 adalah penjelasan dari polaritas sensor loadcell yang
dimana memiliki 4 kutub yaitu kutub positif, kutub negatif, tegangan kabel
(Vout +) (Vout -). Kabel berwarna hitam merupakan tegangan V-, kabel berwarna
merah merupakan tegangan luaran V+, kabel berwarna putih merupakan Vout- dan
kabel berwarna merah merupakan tegangan luaran Vout+.
Cara kerja dari
sensor loadcell adalah dengan menggunakan
jembatan wheatstone berikut
adalah cara kerja dari jembatan wheatstone.
Gambar Rangkaian Jembatan Wheatstone
Jembatan wheatstone memiliki rangkaian yang telah dijelaskan pada gambar diatas dimana nilai dari R1=R3 dan nilai dari R2=R4, yang dimana arus akan mengalir dari sisi nilai R1 untuk mencari nilai pada Va yaitu tagangan pada R1 dan R3 menggunakan rumus
Sedangkan untuk mencari tegangan pada Vb yaitu
tegangan pada R2 dan R4 menggunakan rumus
Untuk
mencari nilai tegangan dari rangkaian jembatan wheatstone tersebut
menggunakan
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑎 −𝑉𝑏
RFID TAG SENSOR
Sensor tag RFID adalah jenis tag RFID yang tidak hanya memancarkan pengenal unik, tetapi juga memiliki sensor internal yang dapat mendeteksi kondisi lingkungan seperti suhu, tekanan, atau kelembaban. Tag ini menggabungkan kemampuan pelacakan RFID dengan kemampuan untuk memantau kondisi lingkungan.
Setiap sistem RFID terdiri dari tiga
komponen: antena pemindaian, transceiver, dan transponder. Ketika antena
pemindaian dan transceiver digabungkan, mereka disebut sebagai pembaca atau
interogator RFID. Ada dua jenis pembaca RFID - pembaca tetap dan pembaca
seluler. Pembaca RFID adalah perangkat yang terhubung ke jaringan yang dapat
portabel atau terpasang secara permanen. Ini
menggunakan gelombang radio untuk mengirimkan sinyal yang mengaktifkan tag. Setelah diaktifkan,
tag mengirimkan gelombang kembali ke antena, di mana ia diterjemahkan ke dalam
data.
Transponder ada di tag RFID itu sendiri.
Rentang baca untuk tag RFID bervariasi berdasarkan faktor-faktor termasuk jenis
tag, jenis pembaca, frekuensi RFID dan gangguan di lingkungan sekitar atau dari
tag dan pembaca RFID lainnya. Tag yang memiliki sumber daya yang lebih kuat
juga memiliki jangkauan baca yang lebih panjang.
Tag RFID terdiri dari sirkuit terpadu (IC), antena dan substrat. Bagian dari tag RFID yang mengkodekan informasi identifikasi disebut inlay RFID.
Ada dua jenis utama sensor tag RFID:
- Tag bertenaga baterai: Tag ini memiliki baterai kecil yang memberikan daya pada sensor dan chip yang memancarkan data. Mereka biasanya memiliki jangkauan baca yang lebih panjang dan dapat mengumpulkan data yang lebih kompleks daripada tag pasif.
- Tag tanpa baterai: Tag ini memanen energi dari medan elektromagnetik pembaca RFID untuk memberi daya pada sensor dan mentransmisikan data. Mereka memiliki jangkauan baca yang lebih pendek daripada tag bertenaga baterai tetapi lebih kecil dan lebih hemat biaya.
- Manajemen rantai pasokan: Melacak dan memantau kondisi barang selama transportasi dan penyimpanan, memastikan bahwa barang disimpan pada suhu dan kelembaban yang tepat. Hal ini sangat penting untuk barang yang mudah rusak seperti makanan dan obat-obatan.
- Pelacakan aset: Melacak dan memantau lokasi dan kondisi aset, seperti peralatan, peralatan, dan kendaraan. Ini dapat membantu meningkatkan pemanfaatan aset dan mencegah pencurian.
- Pemantauan lingkungan: Memantau kondisi lingkungan di gedung, pabrik, dan lokasi lain. Data ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi energi, memastikan keselamatan, dan menjaga kualitas produk.
Sensor tag RFID digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:
Grafik di atas menunjukkan prinsip kerja dasar sensor tag RFID. Pembaca RFID memancarkan gelombang radio (1), yang menginduksi arus listrik pada antena tag RFID (2). Arus ini memberi daya pada chip tag (3), yang kemudian membaca informasi yang disimpan di memorinya (4). Chip tag memodulasi sinyal yang dipantulkan kembali ke pembaca RFID (5). Pembaca RFID mendemodulasi sinyal dan meneruskan informasi ke perangkat lunak (6). Perangkat lunak ini kemudian memproses informasi dan menggunakannya untuk melacak objek, memantau kondisi lingkungan, atau memicu tindakan tertentu (7).
Sensor tag RFID adalah teknologi yang kuat dan serbaguna yang dapat digunakan untuk melacak dan memantau berbagai objek dan kondisi lingkungan. Dengan pemahaman yang baik tentang prinsip kerja, spesifikasi, dan aplikasi sensor tag RFID, Anda dapat memilih solusi yang tepat untuk kebutuhan Anda.
ULTRASONIC SENSOR
Sensor ultrasonik merupakan sensor yang menggunakan
gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik yaitu gelombang yang umum digunakan
untuk mendeteksi keberadaan suatu benda dengan memperkirakan jarak antara
sensor dan benda tersebut. Sensor ini berfungsi untuk mengubah besaran fisis
(bunyi) menjadi besaran listrik begitu pula sebaliknya.
Sensor ultrasonik HC-SR04 merupakan sensor siap pakai
yang berfungsi sebagai pengirim, penerima dan pengontrol gelombang ultrasonik.
Sensor ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2 cm – 4 m dengan
akurasi 3 mm. Sensor ultrasonik memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan
Echo. Pin Vcc digunakan sebagai listrik positif dan Gnd sebagai ground. Pin
Trigger digunakan untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk
menangkap sinyal pantul dari benda.
Cara menggunakan sensor ini yaitu ketika diberikan
tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8
step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz. Selanjutnya, sinyal akan
diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal
tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan
untuk menentukan jarak benda tersebut.
Grafk HC SR-04 Ultrasonic Sensor
LDR SENSOR
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu
komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan
intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya.
Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada
intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan
semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya
yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar
sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.
Grafik Waktu Respon sensor LDR:
Spesifikasi :
1.Tegangan maksimum (DC): 150V
2.Konsumsi arus maksimum: 100mW
3.Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 4.100KΩ
4.Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
5.Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
1.1.
Motor servo adalah jenis motor DC dengan sistem umpan
balik tertutup yang terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol,
dan juga potensiometer. Jadi motor servo sebenarnya tak berdiri sendiri,
melainkan didukung oleh komponen-komponen lain yang berada dalam satu paket.
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan motor servo.
1. Kelebihan
Motor Servo
a. Daya yang
dihasilkan sebanding dengan berat atau ukuran motor.
b. Penggunaan
arus listrik sebanding dengan beban.
c. Tidak
bergetar saat digunakan.
d. Tidak
mengeluarkan suara berisik saat dalam kecepatan tinggi.
e. Resolusi dan
akurasi dapat diubah dengan mudah.
2. Kekurangan
Motor Servo
a. Harga relatif
lebih mahal dibanding motor DC lainnya.
b. Bentuknya
cukup besar karena satu paket.
Prinsip Kerja Motor Servo
Sebenarnya prinsip kerja dari motor servo tak jauh
berbeda dibanding dengan motor DC yang lain. Hanya saja motor ini dapat bekerja
searah maupun berlawanan jarum jam. Derajat putaran dari motor servo juga dapat
dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam motor tersebut.
Motor servo akan bekerja dengan baik bila pin
kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Frekuensi tersebut
dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam
posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat di tengah-tengah alias sudut
nol derajat atau netral.
Pada saat kondisi Ton duty cycle kurang dari angka 1,5
ms, maka rotor akan berputar berlawanan arah jarum jam. Sebaliknya pada saat
kondisi Ton duty cycle lebih dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah
jarum jam. Berikut ini adalah gambar atau skema pulsa kendali motor servo.
MOTOR DC
LED
LED adalah suatu semikonduktor yang memancarkan
cahaya, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan
negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan
LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik
mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus
terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati LED. Ini menyebabkan LED
tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.
Prinsip Kerja LED:
Karena 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.
LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)
LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis
media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk
menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau
Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar
Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter,
Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan
produk-produk elektronik lainnya.
Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk
elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi
Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan
teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD
bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan
prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar
belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya.
Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah
backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED
(Light-emitting diodes). Berikut merupakan tabel internal pin connection dari
LED:
BATERAI
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat
merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat
digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik
yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control
menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita
tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat
elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan
kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya
dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang
(Rechargeable).
Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus
pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life)
baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai
turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai
biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai.
Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu
menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada
suhu baterai.
Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional
baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup
baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50%
dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun
membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih
besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor
yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika
ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang
tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer
terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi
sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal
Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.
Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau
hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan
Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :
a) Sebagai
pengatur Volume pada berbagai peralatan
b) Sebagai
Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
c) Sebagai
Pembagi Tegangan
d) Aplikasi
Switch TRIAC
e) Digunakan
sebagai Joystick pada Tranduser
f) Sebagai
Pengendali Level Sinyal
RELAY
Relay
adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen
Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni
Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay
menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga
dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang
bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan
Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi
sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Berikut merupakan grafik
pengukuran tegangan pada driver relay kondisi sensor aktif:
.jpeg)
IC
HX711 adalah modul timbangan, yang memiliki prinsip kerja mengkonversi
perubahan yang terukur dalam perubahan resistansi dan mengkonversinya ke dalam
besaran tegangan melalui rangkaian yang ada. Modul melakukan komunikasi dengan
computer/mikrokontroller melalui TTL232.
Spesifikasi Teknis modul HX711 Weight Scale ADC Module:
Dua kanal ADC (dapat digunakan untuk 2 load
cell)
dengan keluaran TTL (serial tersinkronisasi, DI dan SCK).
Tegangan opersional 5 Volt DC
Tegangan
masukan diferensial ±40 mV pada skala penuh
Akurasi data 24 bit (24-bit ADC)
Frekuensi pembacaan (refresh
rate)
80 Hz
Konsumsi arus kurang dari 10 mA
Ukuran: 38 x 21 mm dengan berat 20 gram
Prinsip Kerja IC HX711
Prinsip
kerja sensor regangan ketika mendapat tekanan beban. (sumber datasheet HX711)
Ketika bagian lain yang lebih elastic mendapat tekanan, maka pada sisi lain
akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh
straingauge, hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan pada sisi
lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah
menjadi nilai tegangan oleh rangkaian pengukuran yang ada.
Dan
berat dari objek yang diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai
tegangan yang timbul.
Prinsip operasi rangkaian
strain gauge. (sumber datasheet HX711)
.jpeg)
IC Driver L298N
Modul Driver Motor L298N ini adalah sebuah sebuah H-Bridge Dual Motor Controller 2A yang memungkinkan kita untuk mengatur arah putaran maupun kecepatan dari satu atau dua motor DC. Selain itu, dengan modul driver motor ini kita juga dapat mengontrol sebuah motor DC bipolar dengan mudah.
Modul driver motor ini dapat digunakan
untuk motor dengan rentang tegangan DC antara 5 Volt - 35 Volt. Pada modul ini
terdapat regulator 5V sehingga jika membutuhkan sumber tegangan 5V kita bisa
mendapatkannya dari board
ini.
Berikut
ini adalah spesifikasi dari Modul Driver Motor L298N:
· Double
H-Bridge drive chip: L298N
· Logical
voltage: 5V
· Logical
current: 0-36 mA
· Drive
voltage: 5V sampai dengan 35V
· Drive
current: 2A untuk setiap motor DC
· Ukuran:
43x43x27 mm
·
Berat:
30 gram
Berikut
ini adalah bentuk fisik dari Modul Driver Motor L298N :
IC PCF8574
Ekspander input/output (I/O) 8-bit untuk bus dua arah dua arah (I2C) ini dirancang untuk operasi Vcc 2,5-V hingga 6-V.
Perangkat PCF8574 menyediakan ekspansi I/O jarak jauh untuk keperluan umum untuk sebagian besar keluarga mikrokontroler melalui antarmuka I2C [serial clock (SCL), serial data (SDA)].
Perangkat ini dilengkapi port I/O kuasi-dua arah 8-bit (P0-P7), termasuk output terkunci dengan kemampuan penggerak arus tinggi untuk menggerakkan LED secara langsung. Setiap I/O kuasi-dua arah dapat digunakan sebagai input atau output tanpa menggunakan sinyal kontrol arah data. Saat dihidupkan, I/O tinggi. Dalam mode ini, hanya sumber arus ke Vcc yang aktif.
Perangkat PCF8574 adalah ekspander I/O 8-bit untuk bus dua arah dua arah (I2C) yang dirancang untuk operasi Vcc 2,5-V hingga 5,5-V. Ini menyediakan ekspansi I/O jarak jauh untuk tujuan umum untuk sebagian besar keluarga pengontrol mikro melalui antarmuka I2C (jam serial, SCL, dan data serial, SDA, pin).
Perangkat PCF8574 menyediakan output saluran terbuka (INT) yang dapat dihubungkan ke input interupsi mikrokontroler. Interupsi dihasilkan oleh naik atau turunnya tepi input port dalam mode input. Setelah beberapa waktu, tiv, INT valid. Menyetel ulang dan mengaktifkan kembali rangkaian interupsi dicapai ketika data pada port diubah ke pengaturan asli atau data dibaca dari, atau ditulis ke, port yang menghasilkan interupsi. Penyetelan ulang terjadi dalam mode baca pada bit pengakuan setelah tepi naik sinyal SCL, atau dalam mode tulis pada bit pengakuan setelah transisi sinyal SCL tinggi ke rendah. Interupsi yang terjadi selama pulsa clock pengakuan dapat hilang (atau menjadi sangat pendek) karena pengaturan ulang interupsi selama pulsa ini. Setiap perubahan I/O setelah reset dideteksi dan, setelah kenaikan clock berikutnya, ditransmisikan sebagai INT. Membaca dari, atau menulis ke, perangkat lain tidak mempengaruhi rangkaian interupsi. Perangkat ini tidak memiliki konfigurasi internal atau register status. Sebaliknya, baca atau tulis ke I/O perangkat secara langsung setelah mengirimkan alamat perangkat (lihat Gambar 16 dan Gambar 17).
Dengan mengirimkan sinyal interupsi pada saluran ini, I/O jarak jauh dapat menginformasikan mikrokontroler jika ada data masuk pada portnya tanpa harus berkomunikasi melalui bus I²C. Oleh karena itu, PCF8574 dapat tetap menjadi perangkat budak yang sederhana.
Pullup tambahan yang kuat ke Vcc memungkinkan peningkatan tepi yang cepat menjadi output yang banyak muatannya. Perangkat ini menyala ketika output ditulis tinggi dan dimatikan oleh tepi negatif SCL. I/O harus tinggi sebelum digunakan sebagai input.
a.) Prosedur [back]
Pada rangkaian PENGHITUNG BARANG OTOMATIS CONVEYOR system ini, untuk komunikasi arduino Master dan Slave menggunakan komunikasi UART menggunakan pin Rx dan Tx untuk transfer data, dimana pin Tx Master dihubungkan dengan Rx Slave dan Rx Master dihubungkan dengan Tx Slave. Kemudian pin sensor sebagai inputan dihubungkan dengan pin pada arduiono master dan output dihubungkan pada pin arduino slave seperti yang di deklarasikan pada program.
Pada Arduino Master masing-masing sensor sebagai inputan, outputnya dihubungkan pada pin yang ada pada arduino yaitu, untuk sensor load cell dihubungkan ke pin D8 untuk sck dan pin D9 untuk pin dout, pin D12 sensor infrarred, ldr sensor terhubung ke A3, Pin D6 dan D7 terhubung kesensor ultrasonik pin echo dan triger pin D1 dan D0 terhubung keuart pin A1 dan A0 kearduino slave
Pada Arduino Slave masing-masing pin dihubungkan dengan outputan sistem conveyor otomatis dan indicator lain seperti LED, motor DC, Motor Servo dan LCD dengan I2C. Masing-masing output pada pin digital arduino slave yaitu, LED hijau pada pin D6, motor dc (penggerak conveyor) , dan motor servo pada pin D5 dan pin D3 . Selanjut LCD dengan I2C dihubungkan dengan pin SCL dan SDA pada masing-masing pin arduino slave ( A4 Dan A5)
Setelah itu dilakukan perakitan dan penguploadan program pada mikrokontroller sesuai dengan kondisi yang sudah ditentukan sebelumnya untuk project Penghitung Otomatis Conveyor System ini.
1. Load Cell 5kg Sensor
2. LDR Sensor
3. Breadboard
4. Motor DC
5. L298N Motor Driver
6. Arduino
7. Liquid Crystal Display (LCD)
8. Potensiometer
9. Lampu Cabe E-12
10. HX711 Amplifier untuk Load Cell
11. 3 buah Baterai lithium ion (3,7 V)
12. Resistor
13. Jumper
14. PCF8574 I/O Expander
- Rangkaian Simulasi :
- Prinsip Kerja:
Pada proyek demo modul 4 praktikum UP UC kelompok 23, digunakan beberapa jenis sensor, antara lain sensor load cell untuk mengukur berat barang, sensor ultrasonik untuk mendeteksi jarak barang, sensor RFID untuk mendeteksi tag barang, sensor inframerah untuk menghitung barang yang melewati motor servo, dan sensor LDR untuk pencahayaan.
Sensor load cell mengukur berat barang yang diletakkan di atasnya dan mengaktifkan motor conveyor untuk bergerak. Jika berat barang yang terukur di atas load cell kurang dari 5 kg, maka sensor ultrasonik yang ditempatkan di atas load cell akan mendeteksi barang berdasarkan jarak yang ditetapkan, misalnya 10 cm.
Sensor ultrasonik ini berfungsi untuk mendeteksi barang di conveyor. Ada motor servo di bagian depan yang mendorong barang tersebut ke conveyor. Saat sensor ultrasonik mendeteksi barang, motor servo akan menggerakkan barang tersebut, dan setelah belt conveyor berjalan, sensor RFID akan membaca tag barang. Jika barang tidak cacat, LED hijau akan menyala dan barang akan dilanjutkan ke sensor inframerah yang menghitung barang yang telah melewati motor servo. Outputnya akan ditampilkan pada LCD. Jika barang tidak terbaca oleh RFID, maka barang dianggap cacat dan motor servo akan menutup jalur sebelum mencapai sensor inframerah. Sensor LDR digunakan untuk mengatur pencahayaan di pabrik; jika pencahayaan kurang, maka lampu akan menyala.
- Flowchart:
.png)
- Listing Program:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar