Senin, 15 Februari 2016

Model Pengantar Barang Otomatis dengan Keypad Menggunakan Arduino Uno

Posted by Elektronika Polines on 11:08 AM , Tidak ada komentar


 MODEL PENGANTAR BARANG OTOMATIS
DENGAN KEYPAD MENGGUNAKAN ARDUINO UNO
Alfian Zulfikar Karim 1, Indra Samuel 2, Yan Fauzi Sulistiyo 3, Samuel BETA4
 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : 1 alfianzk29@gmail.com , 2 indrasamuel13@gmail.com
3 yanfauzi_31@yahoo.com , 4 sambetak2@gmail.com



Intisari - Industri memerlukan peralatan yang dapat mengendalikan suatu objek dari jarak jauh dengan metode kendali posisi untuk memenuhi kebutuhan produksinya. Kendali posisi jarak jauh memungkinkan seseorang untuk menggerakkan suatu ke posisi tertentu dari jarak jauh. Salah satu contoh yang diterapkan adalah pada pengantar barang. Pada alat ini digunakan 2 buah motor stepper yang menggerakkan objek secara horizontal ( sumbu x ) dan vertikal ( sumbu y ).
Kata Kunci : Arduino UNO R3, Keypad, Motor Stepper.
 
Abstract – Industry need equipment that can control an object from a distance with position control method to meet production needs. The position of the remote control allows one to move to a position a certain distance. One example that is applied is the introduction of goods. This tool used two stepper motors that move the object horizontally (x-axis) and vertical (y-axis).
 
Keywords : Arduino UNO R3 , Keypad , Motor Stepper .
 

I.     Pendahuluan


Pendidikan kontrol dan kendali berbasis komputer merupakan salah satu materi penting dalam bidang ilmu Teknik Elektro, khususnya Teknik Elektronika. Tentunya, dalam menunjang pembelajaran tersebut diperlukan berbagai alat pendukung. Salah satu alat pendukung tersebut adalah sebuah  modul pembelajaran  pengontrol posisi. Dalam dunia industri pengontrol posisi juga dibutuhkan sebagai alternatif pada proses produksi kerja. Dengan alat ini diharapkan dapat membantu meringankan pekerjaan manusia untuk mengantarkan barang dari suatu tempat ke tempat lain. Alat ini menggunakan keypad sebagai masukan dan Motor stepper sebagai luaran. Untuk pemroses data menggunakan Arduino Uno R3. Ketika keypad ditekan maka alat akan mengantarkan barang sesuai lokasi tujuan yang dipilih. Setelah barang sampai tujuan led akan menyala sebagai indikator barang sudah sampai. Setelah barang sampai tujuan, pengantar akan kembali ke lokasi awal dan siap untuk mengantarkan barang selanjutnya.

II.     Tinjauan Pustaka


Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan Arduino Uno R3 ini.

A.     Motor Langkah (Stepper Motor)

A.1. Stepper Motor 28BYJ-48
Motor stepper mengubah pulsa-pulsa listrik yang diberikan menjadi gerakan-gerakan diskrit rotor yang disebut langkah (steps). Nilai rating dari suatu motor stepper diberikan dalam langkah per putaran (steps per revolution). Motor stepper umumnya mempunyai kecepatan dan [torsi] yang rendah. Motor stepper bekerja berdasarkan pulsa-pulsa yang diberikan pada lilitan fasenya dalam urut-urutan yang tepat. Selain itu, pulsa-pulsa itu harus juga menyediakan arus yang cukup besar pada lilitan fase tersebut. Karena itu untuk pengoperasian motor stepper pertama-tama harus mendesain suatu sequencer logic untuk menentukan urutan pencatuan lilitan fase motor dan kemudian menggunkan suatu penggerak (driver) untuk menyediakan arus yang dibutuhkan oleh lilitan fase.

Spesifikasi:
a.     Model No: 28BYJ-48
b.     Unipolar Stepper with 0.1" Spaced 5-pin Cable Connector
c.     8 Steps Per Revolution
d.     1/64 Geared Down Reduction
e.     5V DC Suggested Operation
f.      Weight: 37 g
g.     Dimensions: 28mm diameter, 20mm tall not including 9mm shaft with 5mm diameter
h.     9" / 23 cm long cable
i.       Holding Torque: 150 gram-force*cm, 15 N*mm/ 2 oz-force*in
j.      Shaft: 5mm diameter flattened

Gambar 2.1 Stepper Motor

A.2. Driver Stepper Motor

Rangkaian driver motor stepper merupakan rangkaian “open collector”, dimana output rangkaian ini terhubung dengan ground untuk mencatu lilitan-lilitan motor stepper. Arus keluaran mikrokontroler tidak dapat menggerakkan motor stepper. Maka diperlukan driver untuk mencatub arus motor stepper. Dengan menggunakan chip IC ULN2003 sebagai stepper motor driver. ULN2003 adalah sebuah IC yang berupa darlington array sebanyak 7 buah. Berikut ini adalah gambar IC ULN 2003. ULN2003 mempunyai arus keluaran sampai 500 mA. Pada saat ketujuh driver tersebut ON, IC ini dapat mencatu daya sampai 230 W (350 mA x 95 V). ULN2003 mempunyai resistor input serial yang dapat dipilih untuk operasi TTL atau CMOS 5 V.
Gambar 2.2 Pengendali Motor langkah (Driver Motor Stepper)

Step
A
B
C
D
1.
1
1
0
0
2.
0
1
1
0
3.
0
0
1
1
4.
1
0
0
1

Tabel 1 Pengendali Motor langkah (Stepper Motor)

B.     Arduino Uno R3

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 digital pin input/output, dimana 6 pin digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, 16 MHz resonator keramik, koneksi USB, jack catu daya eksternal, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua berisi hal-hal yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler; sederhana saja, hanya dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan dengan adaptor AC-DC dan atau baterai untuk memulai menggunakan papan arduino.
Arduino Uno R3 berbeda dari semua papan Uno sebelumnya yang sudah tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sekarang, Arduino Uno menggunakan fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai dengan versi R2) yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial.
Arduino Uno Revisi 2 memiliki resistor pulling untuk 8U2 dari jalur HWB ke ground, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.
Arduino Uno Revisi 3 memiliki fitur-fitur baru berikut:
pinout: ditambahkan pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya yang ditempatkan dekat dengan pin RESET, sedangkan IOREF digunakan sebagai perisai untuk beradaptasi dengan tegangan yang tersedia pada papan. Kedepannya, perisai akan dibuat kompatibel dengan dua jenis papan yang menggunakan AVR yang beroperasi pada tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi pada tegangan 3.3V. Sedangkan 2 pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan lainnya:
  1. Sirkuit RESET handal.
  2. Atmega 16U2 menggantikan 8U2.
“Uno” berarti satu yang diambil dari bahasa Italia dan penggunaan nama ini untuk menandai peluncuran Arduino 1.0. Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi referensi Arduino, yang akan terus berkembang. Uno adalah yang terbaru dalam serangkaian papan USB Arduino, dan digunakan sebagai model referensi untuk platform Arduino.
Spesifikasi:
Mikrokontroler
ATmega328
Tegangan Operasi
5 Volt
Input Voltage (disarankan)
7 - 12 Volt
Input Voltage (batas akhir)
6 - 20 Volt
Digital I/O Pin
14 (6 pin sebagai output PWM)
Analog Input Pin
6
Arus DC per pin I/O
40 Ma
Arus DC untuk pin 3.3V
50 mA
Flash Memory
32 KB (ATmega328) 0,5 KB untuk bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz


ArduinoUno_R3_Front_450px

Gambar 2.3 Arduino Uno

C.     Keypad

Keypad merupakan tombol-tombol yang disusun secara maktriks (baris x kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, Keypad Matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol.



Gambar 2.4 Rangkaian Keypad
http://depokinstruments.files.wordpress.com/2011/07/keypad-4x4_1.jpg?w=313&h=269

D.     LED

Lampu LED atau kepanjangannya Light Emitting Diode adalah suatu lampu indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut. Misalnya pada sebuah komputer, terdapat lampu LED power dan LED indikator untuk processor, atau dalam monitor terdapat juga lampu LED power dan power saving. Lampu LED terbuat dari plastik dan dioda semikonduktor yang dapat menyala apabila dialiri tegangan listrik rendah (sekitar 1.5 volt DC). Bermacam-macam warna dan bentuk dari lampu LED, disesuaikan dengan kebutuhan dan fungsinya.

Gambar 2.5 LED

III.     PERANCANGAN ALAT


E. Limit Switch
Limit switch umumnya digunakan untuk : Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain. Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek. Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Konstruksi dan simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar di bawah.
Gambar 2.6 Limit Switch


A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Perancangan alat dilakukan dengan cara mengumpulkan semua komponen terlebih dahulu.  Berikut adalah daftar alat dan bahan yang digunakan:
a.       Motor Langkah
b.       Pengendali Motor Langkah
c.        Papan tombol
d.       LED
e.        Kabel jumper
f.         Regulator
g.        Papan komponen
h.       Power Supply
Selanjutnya proses pembuatan rangkaian elektronika. Rangkaian dibuat sesuai perancangan yang telah dibuat.
               

 

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi Arduino Uno R3 menggunakan masukan Keypad dengan luaran Motor Stepper dan Led dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1 Blok Diagram Komponen Utama



Untuk diagram alir, program aplikasi Arduino Uno R3 menggunakan masukan keypad dan keluaran Motor Stepper serta LED


Gambar 3.2 Diagram Alir

IV.     Pengujian Alat


Pengujian posisi objek yang digerakkan dengan dua buah motor stepper
  1. Posisi 1 terletak pada koordinat (x,y)(4.5 cm,15 cm)(360,1200)
  2. Posisi 2 terletak pada koordinat (x,y) (11 cm,15 cm)(880,1200)
  3. Posisi 3 terletak pada koordinat (x,y) (17.5 cm,15 cm)(1400,1200)
  4. Posisi 4 terletak pada koordinat (x,y) (4.5 cm,8.5 cm)(360,680)
  5. Posisi 5 terletak pada koordinat (x,y) (11 cm, 8.5 cm)(880,680)
  6. Posisi 6 terletak pada koordinat (x,y) (17.5 cm, 8.5 cm)(1400,680)
  7. Posisi 7 terletak pada koordinat (x,y) (4.5 cm, 2 cm)(360,160)
  8. Posisi 8 terletak pada koordinat (x,y) (11 cm, 2 cm)(880,160)
  9. Posisi 9 terletak pada koordinat (x,y) (17.5 cm, 2 cm)(1400,160)

 


V.     KESIMPULAN


Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1.     Apabila salah satu nomor keypad ditekan, maka Motor A dan B akan menggerakan objek ke lokasi pada papan sesuai dengan nomor yang ditekan.
2.     Model pengantar barang otomatis menggunakan arduino uno R3 ini mampu mempermudah manusia untuk  mengantarkan barang ke tempat tujuan.
3.    Motor stepper berfungsi sebagai penggerak barang yang akan diantarkan sesuai lokasi tujuan yang telah dipilih melalui keypad.
REFERENSI

[1]     http://elektronika-dasar.web.id/artikel-elektronika/matrix-keypad-4x4-untuk-mikrokontroler/
[2]     http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-stepper/
[3]     http://www.hendriono.com/blog/post/mengenal-arduino-uno

Alfian Zulfikar Karim. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 29 Maret 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Islam Al-Fattah Semarang, SMP Negeri 4 Semarang, dan SMK Negeri 7 Semarang. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. 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. 3.32.13.0.03. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: alfianzk29@gmail.com 



Indra Samuel dilahirkan di Semarang, tanggal 07 April 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Pandean Lamper 08 Semarang, SMPN 15 Semarang, dan SMKN 4 Semarang. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. 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. 3.32.13.0.10. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: indrasamuel3@gmail.com
Yan Fauzi Sulistiyo dilahirkan di Semarang, tanggal 31 Oktober 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN  Pedurungan Kidul 02 Semarang, SMPN 14 Semarang, dan SMKN 7 Semarang. Tahun 2013 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. 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. 3.32.13.0.20. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini bisa melalui via email: yanfauzi_31@yahoo.com

Tidak ada komentar :

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar ( Atom )