Selasa, 16 Februari 2016

Konveyor Reverse - Forward Menggunakan Sensor PIR Berbasis ARM

Posted by Elektronika Polines on 12:12 AM , Tidak ada komentar

Konveyor Reverse - Forward Menggunakan Sensor PIR Berbasis ARM

Dia Nur Alamsyah 1, Hartini 2, Taufiq Arrasyid 3, Samuel BETA4
Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : 1 dianur.alamsyah@gmail.com  , 2 hartinitini65@gmail.com ,
3 taufiqarrasyid23@gmail.com , 4 sambetak2@gmail.com



Intisari - Konveyor merupakan salah satu jenis alat pengangkut yang berfungsi untuk mengangkut material atau barang atau manusia secara horizontal atau vertical dan digerakkan oleh motor penggerak atau gravitasi.Fungsi Belt conveyor merupakan pesawat pengangkut yang digunakan untuk berjalan atau memindahkan manusia dalam bentuk satuan atau curah dengan arah horizontal dari suatu sistem operasi yang satu ke system operasi yang lain dalam suatu line proses yang menggunakan belt sebagai penghantar manusia tersebut. Maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi ARM (Advanced RISC Machine) menggunakan masukan sensor  PIR dan luaran Motor DC. Sensor PIR sebagai masukan yang akan mendeteksi benda yang berada di depannya, dan luaran Motor Dc sebagai output atau penggerak belt konveyor. Sedangkan ARM sebagai kontroler dan pemroses sinyal.
Kata Kunci : ARM, Sensor PIR, Motor DC

Abstract – Conveyor is one type of conveyance which serves to transport materials or goods or human horizontally or vertically and is driven by the motor or gravitasi.Fungsi Belt conveyor is a transport aircraft used to walk or move humans in the form of units or bulk to the horizontal direction of an operating system that one operating system to another in a line process which uses belt as a conductor of humans. So in this project was made applications ARM (Advanced RISC Machine) using a PIR sensor inputs and outputs DC motor. PIR sensor as an input that will detect objects that are in front of him, and Motor Dc output as an output or drive belt conveyors. While ARM as a controller and signal processing.
 Keywords: ARM, PIR Sensor, Motor DC.

I. Pendahuluan


1.1 Latar Belakang

Perkembangan jaman yang semakin canggih membuat alat alat yang diciptakannya juga semakin bagus, dan canggih, seperti belt conveyor ini. Sejarah belt conveyor atau ban berjalan dimulai pada paruh kedua abad ke-17. Sejak itu, ban berjalan telah menjadi bagian terpenting transportasi material. Tapi  itu pada tahun 1795 bahwa ban berjalan atau belt conveyor menjadi alat populer untuk menyampaikan bahan massal. mengingat keterbatasan kemampuan tenaga manusia baik itu berupa kapasitas bahan yang akan diangkut maupun keselamatan kerja dari manusia itu  sendiri. Proses pemindahan material atau material handling merupakan proses pemindahan material atau barang dengan menggunakan metode dan peralatan tertentu. Salah satu jenis alat transportasi untuk mengangkut material adalah conveyor.
Conveyor digunakan pada berbagai industri sebagai transportasi berbagai material dalam lingkungan industri tersebut. Conveyor juga di gunakan untuk berjalannya manusia. Perkembangan mengenai teknologi conveyor sudah banyak di desain dengan berbagai macam tipe dan fungsinya, salah satunya adalah belt conveyor. Fungsi belt conveyor adalah untuk mengangkut muatan satuan (unit load) atau muatan curah (bulk load) dan digunakan untuk manusia berjalan. Maka di buatlah alat konveyor reverse forward berbasis ARM untuk memudahkan manusia untuk berjalan dari lantai 1 ke lantai yang lainnya dengan menghemat tenaga dan penggunaan daya.

II. Tinjauan Pustaka

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan ARM  cortexM0 ini :

A.     Sensor PIR

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.
Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Mengapa sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja? Hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor.

Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.
Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.


Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antar 8 sampai 14 mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim panas.

B.     Motor Dc

Motor DC tersusun dari dua bagian yaitu bagian diam (stator) dan bagian bergerak (rotor). Stator motor arus searah adalah badan motor atau kutub magnet (sikat-sikat), sedangkan yang termasuk rotor adalah jangkar lilitanya. Pada motor, kawat penghantar listrik yang bergerak tersebut pada dasarnya merupakan lilitan yang berbentuk persegi panjang yang disebut kumparan.

Prinsip Kerja Motor DC

Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet serba sama dengan kedudukan sisi aktif AD dan CB yang terletak tepat lurus arah fluks magnet. Sedangkan sisi AB dan DC ditahan pada bagian tengahnya, sehingga apabila sisi AD dan CB berputar karena adanya gaya lorentz, maka kumparan ABCD akan berputar.
Hasil perkalian gaya dengan jarak pada suatu titik tertentu disebut momen, sisi aktif AD dan CB akan berputar pada porosnya karena pengaruh momen putar (T). Setiap sisi kumparan aktif AD dan CB pada gambar diatas akan mengalami momen putar sebesar :


Dimana :
T = momen putar (Nm)
F = gaya tolak (newton)
r  = jarak sisi kumparan pada sumbu putar (meter)
Pada daerah dibawah kutub-kutub magnet besarnya momen putar tetap karena besarnya gaya lorentz. Hal ini berarti bahwa kedudukan garis netral sisi-sisi kumparan akan berhenti berputar. Supaya motor dapat berputar terus dengan baik, maka perlu ditambah jumlah kumparan yang digunakan. Kumparan-kumparan harus diletakkan sedemikian rupa sehingga momen putar yang dialami setiap sisi kumparan akan saling membantu dan menghasilkan putaran yang baik. Dengan pertimbangan teknis, maka kumparan-kumparan yang berputar tersebut dililitkan pada suatu alat yang disebut jangkar, sehingga lilitan kumparan itupun disebut lilitan jangkar.
Adapun arus listrik yang melewati kumparan akan menyebabkan terbentuknya GGL lawan (Eb) pada kumparan sebesar :


Dimana :
Eb  = GGL lawan (volt)
P    = jumlah kutub-kutub motor
a    =  jumlah cabang sisi kumparan
n    =  jumlah penghantar
Ф   = fluks per kutub (maxwell)


C.     ARM CortexM0

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.


Gambar 7. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor­-prosesor di keluarga seri Cortex­M telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM Cortex­M0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8­/16­bit dengan tipe ARM NUC120
ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikrokontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 8. DT-ARM NUC120RDBN
Spesifikasi             :

  1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
  2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM
  3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
  4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
  5. Mendukung Peripheral DMA mode.
  6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
  7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
  8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
  9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
  10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I2C.
  11. Memiliki 1 channel I2C.
  12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
  13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini
  14. memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
  15. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
  16. Terdapat 22 MHz internal osilator.
  17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
  18. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
  19. Tersedia rangkaian reset manual.
  20. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
  21. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  22. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.
  23. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  24. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.


III. PERANCANGAN ALAT


A. Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :
1. Sensor PIR
2. Motor Dc
3. ARM

B. Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi ARM menggunakan masukan Sensor PIR dengan luaran Motor Dc dapat dilihat pada gambar dibawah ini :


Gambar 9. Blok Diagram Komponen Utama

1.   Perancangan hardware
Perancangan dan pembuatan elektrik ini meliputi pembuatan sensor PIR,dan Luaran Motor Dc.
2.   Perancangan software
Untuk diagram alir, program aplikasi ARM menggunakan masukan sensor PIR dan keluaran Motor Dc.


C.  Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi ARM menggunakan masukan Sensor PIR dengan luaran Motor Dc
 

Gambar 8. Diagram Alir

Pembuatan alat:
Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu:
1. Membuat perencanaan bagan alat
2. Membuat skematik ISIS proteus
3. Membuat layout PCB
4. Menyusun rangkaian sesuai skematik ISIS proteus
5. Membuat program untuk ARM menggunakan software ARM
6. Pembuatan kerangka alat
7. Pemasangan rangkaian pada kerangka alat Pengujian Alat

D.     DAFTAR PUSTAKA

[1]http://mesin.ub.ac.id/jurnal/jurn /data/JOURNAL.pdf
[2]http://electricmechanic.blogspot.co.id/2012/09/motor-bolak-balik-forward- reverse.html

E.     BIODATA



Nama penulis Dia Nur Alamsyah. Penulis dilahirkan dikota Pati, 02 November  1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK pertiwi Langgenharjo, SDN Langgenharjo 01 juwana, SMPN 2 Juwana, dan SMAN 1Juwana .Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3)  di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro.Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.13.2.06. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email : Dianur.alamsyah@gmail.com


Nama penulis Hartini. Penulis dilahirkan dikota Demak, 20 Maret 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Kuncup Harapan 01, SDN Jatisrono 2, SMPN 1 Gajah, dan SMAN 03 Demak .Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3)  di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro.Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.13.2.10. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email : Hartinitini65@gmail.com


Nama penulis Taufiq Arrasyid. Penulis dilahirkan dikota Pati, 23 Mei 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Ra masyitoh wedarijaksa, SDN 2 wedarijaksa, SMPN 3 Pati, dan SMAN 01 Pati .Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2013 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3)  di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro.Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.13.2.22.


Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email : taufiqarrasyid23@gmail.com

 Download Jurnal and Program Here

Tidak ada komentar :

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar ( Atom )