## PERANCANGAN MINIATUR BELT CONVEYOR OTOMATIS DENGAN TOMBOL PILIH TERPROGRAM BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Oleh:
Melva Elvrida Pangaribuan 1)
Kolombus Siringo-ringo 2)
Nalom Dahlan Marpaung 3)
Institut Sains dan Teknologi TD. Pardede 1,2,3)
E-mail: melpangrib@gmail.com 1) kolombus_siringo@yahoo.com 2)
nalommarpaung23@gmail.com 3)

## ABSTRACT
Microcontrollers  can  be  applied  in  various  applications,  one  of  which  is  in  the  design  of miniature automatic belt conveyors with programmed select buttons that work automatically using  the  AT89S51  microcontroller  which  controls  the  entire  system.  The  AT89S51 microcontroller  functions  to  control  the  entire  system.  The  DC  motor  functions  to  drive  the conveyor belt in the form of a conveyor belt. To detect objects/boxes on the conveyor, motion sensors are used in the form of infrared light emitted by LEDs to  photo diodes. If there are items / / boxes that block infrared rays, the photo diode will not work. And conversely there is no  box  under  the  conveyor  belt  so  the  photo  diode  receives  infrared  light.  Boxes  passing through  the  infrared  beam  will  also  be  displayed  on  the  seven  segment  to  show  how  many boxes  have  been  transported.  The  five  command  buttons  function  to  notify  the microcontroller of the number of goods to be transported and to be counted, then if the seven segment  has  displayed  the  number  of  goods  transported  by  the  conveyer  has  been  fulfilled then the conveyor belt stops automatically. The designed tool can transport as many items as specified from the select button. For example, if the number five is pressed, the conveyor belt moves  to  transport  five  pieces  of  goods  and  the  conveyor  belt  stops  after  five  boxes  are transported.
Keywords: Conveyor, Microcontroller, Automatic, and Electric Motors

## ABSTRAK
Mikrokontroler  dapat  diterapkan  dalam  berbagai  aplikasi  salah  satunya  adalah  pada perancangan  miniatur  belt  conveyor  otomatis  dengan  tombol  pilih  terprogram  yang  bekerja secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 yang mengendalikan seluruh sistem.  Mikrokontroler  AT89S51  berfungsi  mengendalikan  seluruh  sistem.  Motor  DC berfungsi  untuk  menggerakkan  conveyor  belt  berupa  ban  berjalan.  Untuk  mendeteksi objek/kotak  diatas  conveyor  digunakan  sensor  gerak  berupa  sinar  inframerah  yang dipancarkan  LED  ke  foto  dioda.  Jika  ada  barang//  kotak  yang  menghalangi  pancaran  sinar infra  merah  maka  foto  dioda  tidak  bekerja.  Dan  sebaliknya  tidak  ada  kotak  dibawah  ban berjalan  maka  dioda  photo  menerima  sinar  infra  merah.  Kotak  yang  melewati  sinar  infra merah  tersebut  juga  akan  ditampilkan  ke  seven  segment  untuk  ditampilkan  sudah  berapa banyak  kotak  diangkut.  Lima  buah  tombol  perintah  berfungsi  untuk  memberitahukan  ke mikrokontroler jumlah barang  yang akan diangkut  dan untuk  dihitung, kemudian jika seven segment  telah  menampilkan  jumlah  barang  yang  diangkut  conveyer  sudah  terpenuhi  maka belt conveyor berhenti secara otomatis. Alat yang dirancang bangun telah dapat mengangkut barang  sebanyak  yang  ditentukan  dari  tombol  pilih.  Misal  tombol  yang  ditekan  angka  lima
maka  conveyor  belt  bergerak  mengangkut  barang  sebanyak  lima  buah  dan  conveyor  belt berhenti setelah terangkut lima buah kotak.
Kata Kunci: Conveyor, Mikrokontroler, Otomatis, Dan Motor Listrik

## 1. PENDAHULUAN
Didalam perindustrian, manusia membutuhkan bantuan dari sesuatu yang dapat bekerja  cepat,  teliti  dalam  bekerja,  Untuk  itu diperlukan alat transportasi untuk mengangkut bahan-bahan  tersebut  mengingat  keterbatasan kemampuan  tenaga  manusia  baik  itu  berupa kapasitas  bahan  yang  akan  diangkut  maka digunakan suatu alat pengangkut salah satunya adalah conveyor. Kebutuhan conveyor didalam industri  sangat  dibutuhkan  karena  fungsi  dari conveyor ini adalah membantu manusia dalam mengatasi  jarak  pengangkutan  barang  yang perlu sehingga menghemat tenaga manusia itu sendiri.  Didalam  perindustrian  sekarang  ini, model conveyor yang  digunakan  sangat bervariasi  seperti belt  conveyor,  chain conveyor, screw conveyor, pneumatic conveyor . Variasi dari conveyor ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda, sehingga conveyor yang digunakan tergantung dengan kebutuhan disetiap industri tersebut.
Didalam  penelitian  ini, conveyor yang dirancang  bangun  dan  dibahas  adalah  jenis belt conveyor yang  dapat  memindahkan kotak/barang berukuran kecil dan
menggunakan sensor sinar infra merah sebagai pendeteksi kotak yang akan melewati conveyor kemudian    ditampilkan  pada seven
segment jumlah  barang  yang  telah dideteksi oleh sensor.
Pada  penelitian  “Rancang  Bangun Miniatur Belt  Conveyor  Belt otomatis dengan Tombol Pilih Terprogram Berbasis  Mikrokontroller  AT89S51”, bekerja  secara  otomatis  menghhitung jumlah  kotak  yang  diangkut  ke  tujuan dan  conveyer  secara  otomatis  akan berhenti  ketika  jumlah  kotak  yang dipindahkan telah sesuai dengan ditentukan.  Oleh  karena  penemuan dilapangan, realita tentang proses pemuatan  barang  hasil  produksi  pada gudang penyimpanan masih menggunakan  tenaga  manusia  dengan proses penghitungan jumlah barang yang akurasinya  kurang  tepat  serta  kecepatan proses  sangat  jauh  dari  cukup.  Jika  alat ini  dikembangkan  lebih  baik  lagi  maka alat  ini  sangat  berguna  dan  sangat menguntungkan  bagi  perusahaan  yang menggunakannya.  Semoga  alat  ini bermanfaat bagi masyarakat dan industri khususnya.

## Tujuan dan Manfaat
Adapun tujuan dari penelitian rancang bangun ini adalah:
1. Merancang bangun sensor infra merah yang dapat  mendeteksi  jumlah  barang  yang diangkut.
2. Merancang  bangun  penguat  sinyal  sensor
infra  merah  yang  keluarannya  bit  1  ( high ) dan 0 ( low ) sehingga dapat diterima/ dibaca mikrokontroler AT89S51.
3. Merancang bangun minimum sistem mikrokontroler  AT89S51  supaya  dapat menerima  sinyal  bit  data  dari  penguat sinyal  sensor  dan  mengaktifkan  penguat penggerak motor servo.
4. Merancang  bangun  hardware  dan  software mikrokontroler  AT89S51  untuk  dapat menerima  bit  data  dari  sensor  infra  merah dan  mengaktifkan  penguat  penggerak motor servo.
Manfaat  penelitian  rancang  bangun  ini adalah:
1. Pengembangan materi bahan kuliah mikrokontroler  terapan,  sistem  kendali terprogram, dan sistem digital 2. Menjadi  salah  satu  modul  praktek  pada mata kuliah sensor dan tranduser, mikrokontroler,  dan  sistem  instrumentasi elektronika.

## Batasan Masalah
Penelitian  difokuskan  pada  perancangan sensor  infra  merah  yang  berfungsi  sebagai pendeteksi  jumlah  barang  diangkut,  minimum sistem  mikrokontroler  AT89S51,  penguat sinyal  keluaran  sensor,  penguat  penggerak motor  servo,  keypad  sebagai  terminal  pilih
data jumlah barang  yang akan diangkut, dan pemrograman mikrokontroler AT89S51  dengan  memakai  software ISP.

## 2. METODE PENELITIAN LED Infra Merah
LED adalah dioda yang menghasilkan  cahaya  saat  diberi  energi listrik.  Dalam bias maju sambungan p-n terdapat  rekombinasi  antara  elektron bebas dan lubang ( hole ). Energi ini tidak seluruhnya  diubah  kedalam  bentuk energi  cahaya  atau  photon  melainkan dalam  bentuk  panas  sebagian.  Proses pemancar  cahaya  akibat  adanya  energi listrik  yang  diberikan  terhadap  suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain
misalnya Galium Arsenida Pospat
(GaAsP)  atau  Galium  Pospat  (GaP)  : photon energi cahaya dipancarkan untuk menghasilkan  cahaya  tampak.  Jenis  lain dari LED digunakan untuk menghasilkan  energi tidak  tampak seperti  yang dipancarkan oleh pemancar infra  merah  dengan  panjang  gelombang 0,7 μm s/d 100 μm.
Pemancar  infra  merah  adalah  dioda solid  state yang  terbuat  dari  bahan Galium  Arsenida  (GaAs)  yang  mampu memancarkan  fluks  cahaya  ketika  dioda ini  dibias  maju.  Bila  diberi  bias  maju elektron  dari  daerah -n akan  menutup lubang  elektron  yang  ada  didaerah -p .
Selama  proses  rekombinasi  ini,  energi dipancar keluar dari permukaan p dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini  ada  yang  diserap  lagi  dan  ada  yang meninggalkan permukaan dalam betuk  radiasi energi.  Gambar  rangkaian  sederhana  LED infra  merah  seperti  ditunjukkan  pada  gambar
1.

## Gambar 1. Rangkaian LED

## Dioda Foto.
Dioda  foto  adalah  piranti  semikonduktor dengan  struktur  p-n  atau  p-i-n  untuk mendeteksi  cahaya  infra  merah.  Piranti  yang memiliki  lapisan  intrinsik  disebut  p-i-n  atau PIN  dioda  foto.  Cahaya  diserap  di  daerah sambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole,  kebanyakan pasangan tersebut  menghasilkan  arus  yang  berasal  dari cahaya.  Gambar  simbol  dioda  foto  seperti ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Simbol Dioda Foto
Karakteristik bahan dioda foto:
1. Silikon  (Si):  arus  lemah  saat  gelap, kecepatan  tinggi,  sensitivitas  yang  bagus
antara  400  nm  sampai  1000  nm  ( terbaik antara 800 sampai 900 nm). 2. Germanium  (Ge):  arus  tinggi  saat gelap,    kecepatan  lambat,  sensitivitas baik  antara  600  nm  sampai  1800  nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).
3. Indium  Gallium  Arsenida  (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan  tinggi  sensitivitas  baik pada  jarak  800  sampai  1700nm (terbaik antara 1300 sampai 1600nm).

## Mikrokontroler AT89S51.
Mikrokontroler AT89S51 merupakan  mikrokontroler  CMOS  8  bit dengan  4  Kbyte  Flass  Programmable And  Erasable  Read  Only  Memory (PEROM). Mikrokontroler ini berteknologi  non  volatile  kerapatan tinggi  dari  Atmel  yang  kompatibel dengan  keluarga  mikrokontroler  MCS- 51  baik  set  instruksinya  maupun  pin- pinnya. Konfigurasi pin-pin mikrokontoler AT89S51 seperti ditunjukkan pada gambar 3 dan arsitektur  blok  diagram  arsitekturnya pada gambar 4.

## Gambar 3. Konfigurasi Pin-Pin IC AT89S51
Gambar 4. Blok Diagram AT89S51.

## Transistor Sebagai Saklar.
Transistor  merupakan  komponen  aktif yang  dapat  digunakan  sebagai  penguat,  saklar elektronik, dan lain-lain. Gambar 5 menunjukkan rangkaian dasar transistor sebagai saklar.
Gambar 5. Transistor Sebagai Saklar Kurva  karakteristik  transistor  ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6. Kurva Karakteristik Transistor.
Transistor  berfungsi  sebagai  saklar karena  dioperasikan  pada  dua  titik  kerja yaitu daerah jenuh dan daerah menyumbat.    Pada  saat  transistor  dalam keadaan  jenuh  maka  resistansi  antara kolektor  dan  emiter  sangat  kecil, sehingga  transistor  tersebut  seperti sebuah  saklar  yang  sedang  menutup (on).  Transistor  dalam  keadaan  cut  off maka  resistansi  kolektor  dengan  emitor sangat besar.
................................ (1)
Hubungan  arus  collektor  dan  basis, penguatan  arus,  dapat  ditulis  sebagai berikut :
I C = h fe . I B ...............................
(2)
.........................
(3)
.......................
(4)

## Penguat Non-Inverting.
Penguat Non-Inverting disebut juga penguat  tak  membalik.  Penguat  non-inverting digambarkan seperti gambar 7.
Gambar 7. Penguat Non-Inverting
Pada penguat tak membalik isyarat dihubungkan  dengan  masukan  tak  membalik (+) pada Op-Amp. Balikan melalui R2 dan R1 tetap  dipasang  pada  masukan  membalik  agar membentuk  balikan  negatif.  Karena  Vin diberikan kepada masukan tak membalik maka mtegangan  keluaran  sefasa  dengan  tegangan masukan. Resistor-resistor R2 dan R1 membentuk  jaringan  pembagi  resistif  untuk memberikan tegangan umpan balik (V A )  yang diperlukan pada masukan membalik. Tegangan  umpan  balik  (V A )  yang  dibentuk pada  R1,  karena  tegangan  pada  masukan membalik  cenderung  menyamai  masukan  tak membalik.

## Penguat Penggerak IC 4094.
Adapun  konfigurasi  pin-pin  IC pengerak  4094  seperti  ditunjukkan  pada gambar 7.
Gambar  7.  Konfigurasi    Pin-Pin    IC Penggerak
4094
Metode Penelitian.
Metode penelitian yang dilakukan adalah  rancang  bangun,  dimana  alat tersebut dirancang terlebih dahulu secara blok  diagram,  selanjutnya  dirakit,  diuji, dan  diukur.  Realisasi  dan  uji  coba  serta pengukurannya dilakukan di Laboratorium  Teknik  Elektro  Institut Sains  dan  Teknologi  TD  Pardede. Adapun tahapan-tahapan penelitian yang dilakukan, sebagai berikut:
1. Memahami  konstruksi  mekanik belt conveyor ,  karakteristik  komponen yang akan digunakan dalam membuat sensor infra merah, konfigurasi  pin-pin  dan  arsitektur mikrokontroler AT89S51, dan
komponen  elektronika  pendukung  lainnya yang dibutuhkan.
2. Merancang  sensor  infra  merah,  penguat, driver  seven  segmen  dan  motor  servo, minimum  sistem  dan  keypad  pengentri data jumlah barang yang akan diangkut.
3. Merakit, uji coba, dan pengukuran.
4. Pengumpulan  dan  pengolaan  data  hasil pengujian, pengukuran, dan pengamatan.
5. Membuat analisis data dari hasil pengujian, pengukuran, dan pengamatan.
6. Membuat laporan hasil penelitian.
7. Membuat artikel yang akan dipublikasikan dijournal nasional.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini menghasilkan blok  diagram sistem  alat  yang  dirancang  bangun  seperti ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 8. Blok Diagram Sistem Dirancang
Rangkaian  sensor  infra  merah  untuk mendeteksi  jumlah  barang  yang  diangkut seperti  ditunjukkan  pada  gambar  9  dan  data pengujian pengukurannya pada Tabel 1.
Gambar 7. Rangkaian Sensor Infra Merah Tabel 1. Data Pengujian Alat.
Rangkaian  penguat  sinyal  keluaran sensor  infra  merah,  seperti  ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Rangkaian Penguat Sinyal. Rangkaian penguat penggerak motor  servo,  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 11.
Gambar 11. Penguat Penggerak Motor
Rangkaian driver seven segment sebagai penampil  jumlah  kumparan  yang  sudah digulung seperti ditunjukkan pada gambar 12.
Gambar 12. Driver Seven Segmen.
Rangkaian
minimum sistem
mikrokontroler  AT89S51  ditunjukkan  pada gambar 13.
Gambar 13. Minimum Sistem Mikrokontroler. Mikrokontroler  AT89S51  yang  diprogram dengan perintah Setb P0.0 memberikan logika high ke  P0.0,  dari  hasil  pengujian  didapatkan tegangan  pada  P0.0  sebesar  5  volt  dan  LED dalam keadaan mati.

## Perancangan Rangkaian Lengkap.
Rangkaian  lengkap  hasil  rancang  bangun seperti ditunjukkan pada Gambar 14.
Gambar 14. Rangkaian Lengkap.
Ban  berjalan  diletakkan  diantara LED  infra  merah  dengan  dioda  photo. Barang yang berada diatas belt conveyor diangkut  melewati  sensor  dan  dideteksi. Sinyal  deteksi  diteruskan  ke  penguat untuk  diperkuat  dan  mikrokontroler AT89S51 menerima bit 0. Bila tidak ada barang  diangkut belt  conveyor maka mikrokontroler  menerima  bit  1.  Setiap mikrokontroler  menerima  bit  0  yang dicacahnya  maka  akan  dinaikkan  satu angka diseven segment yang ditampilkannya. Dan pencacahan berhenti  bila  telah  diangkut  barang sejumlah  yang  ditentukan  dari  tombol pilih.

## Perancangan Program.
Diagram  alir  perangkat  lunak  untuk pemrograman mikrokontroler ditunjukkan pada Gambar 15.
Gambar 15. Diagram Alir Program Pembahasan.
LED infra merah terus menerus memancarkan  cahayanya  yang  ditujukan  ke dioda  photo.  Dioda  photo  akan  dapat menerima  cahaya  dari  LED  infra  merah  bila tidak  ada  barang  diantara  LED  infra  merah dengan  dioda  photo  dan  sebaliknya  bila  ada barang  diantara  LED  infra  merah  dengan diode  photo  maka  tidak  ada  infra  merah diterimanya  karena  terhalang.  Dioda  photo menerima cahaya maka mikrokontroler AT89S51  menerima  bit  satu  dan  bila  diode photo  tidak  menerima  cahaya  infra  merah maka  mikrokontroler  AT89S51  menerima  bit nol. Perubahaan bit yang diterima mikrokontroler dicacah dan hasilnya ditampilkan di seven segmeni.
Motor  servo  terus  aktif  menggerakkan belt conveyor dan berhenti bila jumlah barang yang  diangkut  sudah  tercapai  sesuai  dengan yang ditentukan operator dari tombol pilih.

## 4. SIMPULAN
Setelah diadakan Penelitian Rancang Bangun Belt Conveyor otomatis dengan tombol pilih terprogram Berbasis Mikrokontroler AT89S51, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Sensor  infra  merah  dapat  mendeteksi jumlah  barang  yang  diangkut belt conveyor .
2. Motor  servo  aktif  secara  otomatis memggerakkan belt  conveyor bila tombol  pilih  sebagai  entri  data ditekan  dan  berhenti  jika  jumlah barang diangkut sudah tercapai.
3. Mikrokontroler  AT89S51  menerima bit  data  0000001  bila  infra  merah tidak ada diterima dan 00000000 jika ada infra merah diterima dioda photo dari LED IR.
4. Belt conveyor
berbasis mikrokontroler AT89S51 dapat mengangkut  barang  mulai  dari  1 sampai  5.  Dan  bisa  dikembangkan lebih besar dengan menambah tombol pilih.
Ucapan Terima Kasih.
Tim  peneliti  menyampaikan  terima kasih kepada:
1. Bapak  Semangat  Marudut  Tua Debataraja, S.T.,M.T. sebagai Rektor  Institut    Sains    dan Teknologi  T. D  Pardede (ISTP).
2. Bapak  Jeremia  Siregar,  S.Kom,  M.Kom. sebagai Dekan Fakultas Teknologi
Industri Institut ISTP.
3. Bapak  Endi  Martha  Mulia,  S.T.,M.Si, sebagai Kepala LPPM-ISTP.
4. Bapak Kolombus Siringo-ringo,
S.T.,M.M.  sebagai  Ketua  Jurusan  Teknik
Elektro ISTP.
5. Bapak Kolombus Siringo-ringo,
S.T.,M.M. sebagai ketua peneliti.
6. Ibu Melva Elvrida Pangaribuan,
S.Si.,M.Pd anggota peneliti.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Albert  Paul  Malvino.Ph.D,  1991.  “ Prinsip  – prinsip  Elektronika ”,  edisi  ketiga  jilid  2,
penerbit erlangga.
Barry  Woollard,  1993.  “ Elektronika  Praktis ”,
Pradya Paramitha, Jakarta.
Eko  Agfianto  Putra, Belajar  Mikrokontroler
AT89C51/52/55 ,  Penerbit  Gava  Media,
2002.
Iswanto. 2008. Belajar Mikrokontroler
AT89S51 Dengan Bahasa C dengan SDCC
(Small  Device  C  Compiler) .  Yogyakarta  :
Penerbit ANDI.
Nalwan,  Paulus  Andi, Teknik  Antarmuka  dan pemrograman  AT89C51 ,  PT.Elex  Media
Komputindo, Jakarta, 2003.
Usman.  2008. Teknik  Antar  muka  dan
Pemograman  Mikrokontroler  AT89S51 .
Andi Yogyakarta.