Perancangan sistem

BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Perancangan
Pada perancangan sistem ini akan dibahas tentang perancangan pemotong singkong otomatis, bila sensor IR 1 dan sensor IR 2 mendeteksi benda maka motor akan berputar dan apabila sensor laci pada sistem mendeteksi benda (laci penuh) sedangkan sensor IR 1 dan IR 2 masih mendeteksi benda maka motor akan berhenti berputar untuk sementara, motor akan berputar kembali apabila ada penekanan tombol Play. Untuk perancangan pemotong singkong otomatis dapat dilihat pada gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram Blok Pemotong Singkong Otomatis
Berikut fungsi umum tiap-tiap blok rangkaian sebagai berikut :
-
Sensor IR1 berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya benda yang akan di eksekusi pada tabung singkong 1.
-
Sensor IR2 berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya benda yang akan di eksekusi pada tabung singkong 2.
-
Mikrokontroler berfungsi untuk menerima keluaran dari sensor IR1 dan sensor IR2 kemudian akan melaksanakan (eksekusi) program yang sudah dibuat.
-
Motor AC digunakan untuk memutarkan dudukan Pisau.
-
Pisau digunakan untuk memotang singkong.
-
LDR (Light Dependent Resistor) digunakan untuk mendeteksi penuh tidaknya laci penampungan.
-
Komparator berfungsi untuk membandingkan dua buah tegangan input dari LDR.
3.2 Perancangan Perangkat Keras
Pada perancangan hardware ini terdiri dari sebuah motor AC, sepasang sensor IR sebagai pemancar, sepasang phototransistor sebagai penerima, sebuah laser, sebuah LDR. Data yang dikirimkan berupa logika high ‘1’ dan low ‘0’. Perancangan hardware dapat dilihat pada gambar 3.2 dan gambar 3.3.
Gambar 3.2 Mekanik Tampak Depan
Gambar 3.3. Tampak Atas
Gambar 3.3 Mekanik Tampak Atas
3.3 Sensor Pada Laci Penampungan
Gambar 3.4 (a) Simbol Laser, (b) Rangkaian Sensor LDR, (c) Komparator
3.3.1 Pemancar Laser
Laser adalah (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Upaya yang dilakukan untuk meningkatkan intensitas pancaran cahaya pada spectrum tertentu sehingga mampu mencapai jarak yang jauh dan terarah dengan tepat dengan suatu perangkat.
Karena sifat laser yang seperti itu, maka pada laser yang hanya berdaya lima miliwatt, cahayanya tetap fokus dan benderang di tengah paparan lampu berdaya ratusan watt.
3.3.2 Penerima LDR
Pada alat ini diaplikasikan dengan menggunakan satu buah sensor LDR (Light Dependent Resistor) untuk mendeteksi ada tidaknya benda yang sudah terpotong. Sensor tersebut dipasang pada laci penampungan, hal ini dilakukan untuk mendeteksi penuh atau tidaknya laci penampungan. Keluaran sensor LDR akan bernilai low apabila sensor mendeteksi ada benda yang menghalangi sensor LDR dan keluaran akan bernilai high apabila sensor tidak mendeteksi ada benda yang menghalangi sensor LDR tersebut.
3.3.3 Komparator
Komparator merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai (high dan low). Suatu komparator mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan (Vreferensi) dan tegangan masukan (Vinput) serta satu tegangan ouput (Voutput). Dalam operasinya komparator akan mempunyai keluaran konstan yang bernilai ”low” saat Vinput < Vreferensi dan ”high” saat Vinput > Vreferensi atau sebaliknya. Nilai dari ”Low” dan ”High” akan ditentukan oleh desain dari komparator itu sendiri. Keadaan output ini disebut sebagai karakteristik output komparator.
Keterangan :
Pin 2 digunakan sebagai input
Pin 3 digunakan sebagai Vref atau sebagai pembanding
Pin 1 digunakam sebagai output
Hasil perhitungan LM 393 :
Tegangan keluaran pada saat LDR tidak terkena cahaya :
Tegangan keluaran pada saat LDR terkena cahaya :
3.3.4 Sensor IR
Pada rangkaian ini sensor IR berfungsi sebagai pengirim ke phototransistor, yang memberikan kondisi high 1 atau Low 0 pada saat sensor mendeteksi ada dan tidak adanya singkong. Rangkaian sensor dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian Pemancar IR
Gambar 3.6 Gelombang keluaran IC NE555
Hasil pengukuran dan perhitungan frekuensi pada NE555:
Hasil pengukuran :
, Dimana T = panjang gelombang x time/div
Input data = 5 Volt
Panjang gelombang = 2,4 cm
Time/div = 10
Sehingga :
T = 2.4 cm x 10
= 24
Hasil perhitung :
3.3.5 Phototransistor
Pada rangkaian ini sensor penerima IR dengan phototransistor berfungsi sebagai penerima dari sensor IR, yang menerima kondisi high 1 atau Low 0 pada saat sensor mendeteksi ada dan tidak adanya singkong, kemudian setelah menerima kondisi high 1 atau Low 0, phototransistor mengirimkan kondisi tersebut kepada mikrokontroler kemudian mengolahnya agar motor pisau berputar atau tidak berputar. Rangkaian penerima IR dengan phototransistor sensor dapat dilihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.7 Rangkaian Phototransistor
3.4 Rangkaian pengendali motor
Gambar 3.8 Rangkaian pengendali motor
(a) Rangkaian transistor, (b) Rangkaian relay
Pensaklaran dilakukan oleh transistor yang bekerja pada daerah jenuh, dimana pada kondisi ini transistor bekerja layaknya sebuah saklar.Saklar, shaklar - Osiyo dashtlarining chorvador aholisi. Arxeologik adabiyotlarda bu davr "Ilk temir davri", "Ilk koʻchmanchilar davri", "S. davri" sifatida maʼlum. Gerodotttg yozishiga qaraganda, Yevrosiyo choʻllarining koʻchmanchilar dunyosi shim. Jenis transistor yang digunakan adalah NPN, maka jika tegangan basis tinggi atau berlogika 1, transistor bekerja seperti saklar tertutup, tetapi jika tegangan basis rendah atau berlogika 0, maka transistor bekerja seperti saklar terbuka.
Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi di dekatnya. Ketika batang besi dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada batang besi sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.
Rangkaian saklar digital ini dibentuk oleh komponen resistor, transistor 2N3904, diode 1N4002, dan relay dc 5 Volt. Resistor pada kaki basis akan membatasi arus yang akan masuk ke transistor. Diode 1N4002 berfungsi untuk menahan tegangan balik dari relay dari kondisi aktif ke kondisi tidak aktif. Transistor mempunyai β = 100 sehingga arus basis dapat dihitung untuk mendapatkan suatu kondisi transistor dalam keadaan saturasi.
Untuk mengetahui nilai arus IC(sat), dilakukan pengukuran terlebih dahulu terhadap hambatan pada relay atau R(relay), umumnya hambatan pada relay diketahui 55 yang terdapat pada datasheet.
Hasil pengukuran keluaran dari mikrokontroler :
Berdasarkan hasil pengukuran keluaran dari mikrokontroler pada saat motor tidak aktif di dapat tegangan keluaran 71.8 mV, sedangkan hasil pengukuran keluaran pada mikrokontroler pada saat motor aktif di dapat tegangan keluaran 4.9 V. Selanjutnya IC(sat) dapat dicari dengan rumus seperti di bawah ini.
Arus basis (IB) pada resistor basis terpasang
3.5 Buzzer
Fungsi buzzer dari sistem ini digunakan sebagai indikator pada saat awal sistem bekerja, pada saat laci penampungan penuh dan jika sensor IR kedua-duanya tidak mendeteksi singkong. Simbol buzzer ditunjukkan pada gambar 3.9
Gambar 3.9 Simbol buzzer
3.6 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler digunakan untuk mengimplementasikan instruksi dan kemudian mengirimkan output untuk pengendali motor AC. Skema rangkaian mikrokontroler diperlihatkan pada gambar 3.10 dibawah ini :
Gambar 3.10 Rangkaian Sistem Minimum AT89S51
Beberapa pin yang digunakan dalam perancangan alat seperti pada tabel dibawah ini :
Tabel 3.1 Pin – pin yang digunakan pada mikrokontroler
Nama Port
|
Nama Pin
|
Nomor Pin
|
Fungsi
|
Port 0
|
P0.0
P0.1
P0.2
|
39
38
37
| -
Di gunakan untuk mendeteksi Penuh tidaknya laci penampungan
-
Untuk mengetahui ada tidaknya singkong yang akan di potong
|
Port 2
|
P2.6 – P2.7
|
27 – 28
|
Meng On Off Kan rangkaian
|
Pin-pin tersebut merupakan pin dari mikrokontroler yang digunakan, yang merupakan jembatan penghubung dengan instrument yang dikontrol oleh mikrokontroler.
3.7 Perancangan Perangkat Lunak
Pada bagian perancangan ini berfungsi untuk mengendalikan keseluruhan sistem dari alat. Perangkat lunak ini berisikan program yang nantinya disimpan di dalam mikrokontroler, sehingga mikrokontroler melaksanakan perintah-perintahnya secara otomatis sesuai dengan urutan program yang dibuat. Untuk mendukung perancangan ini penulis menggunakan software Pinnacle 52 dengan bahasa yang digunakan yaitu bahasa assambler MCS-51. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 3.11 dan gambar 3.12
Gambar 3.11 Flowchart program utama
Keterangan flowchart program utama :
a. P0.0 adalah sensor LDR .
Jika P0.0=0 maka matikan motor aktifkan buzzer, jika P0.0 ≠0 maka lanjut ke P0.1
b. Matikan motor aktifkan buzzer lanjut ke kondisi P2.7.
c. Cek kondisi P2.7, jika P2.7=0 maka nyalakan motor matikan buzzer, jika P2.7≠0
looping terus sampai ada penekanan tombol.
d. Nyalakan motor matikan buzzer.
e. Panggil delay .
f. Cek kondisi P0.1 (sensor IR1)
Jika P0.1=0 maka lanjut ke kondisi P0.2, jika P0.1≠0 maka cek ke kondisi P0.2.
g. Cek kondisi P0.2 (sensor IR2)
Jika P0.2=0 maka nyalakan motor matikan buzzer, jika P0.2≠0 maka matikan
motor nyalakan buzzer.
h. Matikan motor nyalakan buzzer lalu panggil delay.
i. Cek P0.2 (sensor IR2)
Jika P0.2=0 maka nyalakan motor matikan buzzer, jika P0.2≠0 maka nyalakan
motor matikan buzzer lalu panggil prosedur.
j. Nyalakan motor matikan buzzer lalu panggil prosedur.
k. Panggil prosedur.
Gambar 3.12 Flowchart program prosedur
Keterangan flowchart program prosedur :
a. Kondisi P2.6 (pause)
Cek kondisi P2.6=0 maka matikan motor nyalakan buzzer, jika P2.6≠0 maka
”selesai/kembali ke program sebelumnya”.
b. Matikan motor aktifkan buzzer dan lanjut ke kondisi P2.7.
c. Kondisi P2.7 (play)
Cek kondisi P2.7=0 maka nyalakan motor matikan buzzer, jika P2.7≠0 maka
looping terus sampai ada penekanan tombol.
d. Nyalakan motor matikan buzzer lalu ”selesai/kembali ke program sebelumnya”.
|