OTOMATISASI PEMUTARAN ROTARY SAMPLE COLLECTOR DENGAN MOTOR STEPPER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DAN SENSOR FOTODIODA.
OTOMATISASI PEMUTARAN ROTARY SAMPLE
COLLECTOR DENGAN MOTOR STEPPER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DAN
SENSOR FOTODIODA
SKRIPSI
NOLA FRIDAYANTI
0910441006
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
OTOMATISASI PEMUTARAN ROTARY SAMPLECOLLECTOR
DENGAN MOTOR STEPPER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DAN
SENSOR FOTODIODA
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah alat otomatis rotary sample collector tabung reaksi
dengan menggunakan motor stepper berbasis mikrokontroler ATmega8535.
Rangkaian elektronik alat otomatis terdiri dari rangkaian catu daya, rangkaian
mikrokontroler ATmega8535, rangkaian motor stepper, rangkaian relay,
rangkaian fotodioda dan keran elektrik. Desain mekanik alat terbuat dari material
ringan, sehingga dapat mengoptimalkan gerakan rotasi motor stepper untuk
memutar beban. Piringan tabung terbuat dari karton tebal yang berdiameter 22,7
cm dan massa 145 g, sedangkan batang poros piringan tabung merupakan
batangan PVC yang bermassa 49,05 g. Motor stepper yang digunakan adalah
motor stepper unipolar dan beban maksimum yang bisa diputar motor stepper
adalah 3445,36 g. Jumlah tabung reaksi yang digunakan untuk alat ini sebanyak 4
tabung reaksi oleh karena itu alat ini melakukan pengisian sebanyak 4 pengisian
dan sensor fotodioda sebagai pendeteksi tabung reaksi dalam keadaan penuh atau
kosong. Resolusi sudut antar tabung reaksi pada piringan adalah 90°. Larutan
yang bisa menghalangi cahaya dari LED ke fotodioda adalah larutan yang
berwarna gelap dan pekat. Alat akan berhenti setelah semua tabung reaksi terisi
dengan menekan tombol switch off.
Kata kunci:
motor stepper,
ATmega8535.
tabung
reaksi,
fotodioda,
mikrokontroler
AUTOMATION ROTARY SAMPLECOLLECTOR
SCREENING WITH MICROCONTROLLER ATMEGA8535
BASED STEPPER MOTOR AND SENSOR PHOTODIODE
ABSTRACT
An equipment for automatic rotary sample collector tube using stepper motor
based on microcontroller ATmega8535 has been designed. The electronic circuits
consist of a power supply circuits, Atmega8535 microcontroller circuits, stepper
motor circuits, relay circuits, photodiode circuits and electrical tap. The
mechanical design uses light material, thus, it can optimize the rotational motion
of the stepper motor in rotating the load. The dish is made of a thick cardboard
tube with diameter of 22.7 cm and 145 g of mass. Meanwhile, the disc shaft tube
is PVC rod with mass of 49.05 g. The stepper motor used is a unipolar type and
the maximum load which can be rotated by the stepper motor is 3445.36 g. There
are 4 test tubes used by this tool. Therefore, it does 4 charging. Photodiode
sensor as a detector in the test tubes are either full or empty. The angular
resolution between the test tubes on the disc is 90°. The solution that can block
out the light from the LED to the photodiode is a dark and concentrated solution.
The tool will stop after all the test tubes are filled by pushing switch off button.
Keyword:
stepper motor, test tube, photodiode, microcontroller
ATmega8535.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Otomatisasi suatu sistem pada prinsipnya bertujuan untuk memudahkan
kerja manusia, terutama kerja yang bersifat rutin dan dalam waktu yang lama.
Manusia pada umumnya memiliki keterbatasan dalam bekerja seperti cepat lelah,
tidak konsisten, dan lalai. Dengan otomatisasi, keterbatasan/ kelemahan tersebut
dapat diatasi. Selain itu, dengan otomatisasi akan diperoleh manfaat dalam hal
efisiensi waktu dan tenaga.
Dewasa ini otomatisasi banyak diterapkan di dunia industri. Sejumlah
peralatan rumah-tangga dan peralatan laboratorium juga telah dirancang untuk
bekerja secara otomatis. Beberapa peralatan lainnya, terutama peralatan-peralatan
untuk keperluan khusus, masih harus dioperasikan secara manual karena peralatan
tipe otomatisnya tidak/ belum tersedia di pasaran.
Rotary sample collector merupakan peralatan yang biasanya digunakan di
laboratorium kimia dan laboratorium farmasi untuk keperluan pengisian dan
penyimpanan botol atau tabung dengan larutan kimia atau sampel lainnya.
Berdasarkan survei awal diketahui bahwa alat ini umumnya dioperasikan secara
manual, dimana sampel dimasukkan ke dalam beberapa tabung secara berurutan
dengan memutar alat secara manual (menggunakan tangan).
Rotary sample collector yang dapat bekerja secara otomatis tidak banyak
ditemukan di pasaran. Jika pun ada, harganya relatif mahal. Beberapa penelitian
untuk membuat alat yang dapat bekerja secara otomatis ini telah dilakukan antara
lain oleh Yusrianto (2006) dan Arinal (2008). Dalam penelitiannya, Yusrianto
membuat sistem kontrol motor stepper dengan basis PC untuk otomatisasi
pemutar sample collector.
Dalam penelitian tersebut digunakan bahasa
pemrograman Delphi 5.0 untuk mengatur waktu pengisian tabung sampel.
Penggunaan PC sebagai basis pengontrolan dan setting waktu yang berbeda untuk
volume tabung yang berbeda membuat alat yang dirancang Yusrianto ini menjadi
kurang praktis.
Arinal (2008) membuat alat serupa (ia menyebutnya otomatisasi pemutar
fraction collector) tetapi dengan basis pengontrolan mikrokontroller AT89S51
dan bahasa pemrograman C. Alat hasil rancangan Arinal ini sudah lebih praktis
dibandingkan hasil rancangan sebelumnya karena tidak menggunakan PC, tetapi
masih menggunakan setting waktu yang berbeda untuk volume tabung yang
berbeda.
Tugas akhir dengan judul “Otomatisasi Pemutaran Rotary Sample
Collector dengan Motor Stepper Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 dan
Sensor Fotodioda” ini dimaksudkan untuk mengatasi kelemahan pada kedua
penelitian terdahulu.
Pada penelitian ini telah dilakukan perancangan dan
pembuatan rotary sample collector yang diputar secara otomatis berdasarkan
informasi level ketinggian sampel pengisi tabung yang dideteksi dengan
menggunakan sistem sensor cahaya yang terdiri dari LED dan fotodioda. Dengan
cara ini maka pengaturan waktu untuk pengisian larutan pada tabung reaksi tidak
lagi dibutuhkan. Adapun pengaturan sistem secara keseluruhan dilakukan melalui
urutan instruksi (program) yang ditulis dalam bahasa pemrograman BASCOMAVR yang relatif lebih sederhana.
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun suatu sistem otomatisasi
pemutaran rotary sample collector dengan motor stepper berbasis mikrokontroller
ATmega8535 dengan memanfaatkan fotodioda sebagai detektor ketinggian
sampel (zat cair).
1.3 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memudahkan kerja para pengguna
rotary sample collector di laboratorium maupun di kalangan industri, di samping
menambah informasi tentang teknik pengendalian motor stepper menggunakan
bahasa pemrograman BASCOM-AVR.
1.4 Batasan Masalah
Dalam rencana penelitian ini, masalah yang akan diteliti dibatasi pada
beberapa hal berikut:
1. Sampel uji berupa zat cair dan dapat menghalangi cahaya dari LED ke
fotodioda.
2. Wadah sampel yang digunakan adalah tabung bening dengan diameter
mulut tabung yang lebih besar dari diameter mulut keran elektrik.
3. Pembahasan
tentang
mikrokontroller
ATmega8535
dan
bahasa
pemprograman BASCOM-AVR hanya sebatas aplikasinya pada sistem
yang dirancang.
COLLECTOR DENGAN MOTOR STEPPER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DAN
SENSOR FOTODIODA
SKRIPSI
NOLA FRIDAYANTI
0910441006
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
OTOMATISASI PEMUTARAN ROTARY SAMPLECOLLECTOR
DENGAN MOTOR STEPPER BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DAN
SENSOR FOTODIODA
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah alat otomatis rotary sample collector tabung reaksi
dengan menggunakan motor stepper berbasis mikrokontroler ATmega8535.
Rangkaian elektronik alat otomatis terdiri dari rangkaian catu daya, rangkaian
mikrokontroler ATmega8535, rangkaian motor stepper, rangkaian relay,
rangkaian fotodioda dan keran elektrik. Desain mekanik alat terbuat dari material
ringan, sehingga dapat mengoptimalkan gerakan rotasi motor stepper untuk
memutar beban. Piringan tabung terbuat dari karton tebal yang berdiameter 22,7
cm dan massa 145 g, sedangkan batang poros piringan tabung merupakan
batangan PVC yang bermassa 49,05 g. Motor stepper yang digunakan adalah
motor stepper unipolar dan beban maksimum yang bisa diputar motor stepper
adalah 3445,36 g. Jumlah tabung reaksi yang digunakan untuk alat ini sebanyak 4
tabung reaksi oleh karena itu alat ini melakukan pengisian sebanyak 4 pengisian
dan sensor fotodioda sebagai pendeteksi tabung reaksi dalam keadaan penuh atau
kosong. Resolusi sudut antar tabung reaksi pada piringan adalah 90°. Larutan
yang bisa menghalangi cahaya dari LED ke fotodioda adalah larutan yang
berwarna gelap dan pekat. Alat akan berhenti setelah semua tabung reaksi terisi
dengan menekan tombol switch off.
Kata kunci:
motor stepper,
ATmega8535.
tabung
reaksi,
fotodioda,
mikrokontroler
AUTOMATION ROTARY SAMPLECOLLECTOR
SCREENING WITH MICROCONTROLLER ATMEGA8535
BASED STEPPER MOTOR AND SENSOR PHOTODIODE
ABSTRACT
An equipment for automatic rotary sample collector tube using stepper motor
based on microcontroller ATmega8535 has been designed. The electronic circuits
consist of a power supply circuits, Atmega8535 microcontroller circuits, stepper
motor circuits, relay circuits, photodiode circuits and electrical tap. The
mechanical design uses light material, thus, it can optimize the rotational motion
of the stepper motor in rotating the load. The dish is made of a thick cardboard
tube with diameter of 22.7 cm and 145 g of mass. Meanwhile, the disc shaft tube
is PVC rod with mass of 49.05 g. The stepper motor used is a unipolar type and
the maximum load which can be rotated by the stepper motor is 3445.36 g. There
are 4 test tubes used by this tool. Therefore, it does 4 charging. Photodiode
sensor as a detector in the test tubes are either full or empty. The angular
resolution between the test tubes on the disc is 90°. The solution that can block
out the light from the LED to the photodiode is a dark and concentrated solution.
The tool will stop after all the test tubes are filled by pushing switch off button.
Keyword:
stepper motor, test tube, photodiode, microcontroller
ATmega8535.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Otomatisasi suatu sistem pada prinsipnya bertujuan untuk memudahkan
kerja manusia, terutama kerja yang bersifat rutin dan dalam waktu yang lama.
Manusia pada umumnya memiliki keterbatasan dalam bekerja seperti cepat lelah,
tidak konsisten, dan lalai. Dengan otomatisasi, keterbatasan/ kelemahan tersebut
dapat diatasi. Selain itu, dengan otomatisasi akan diperoleh manfaat dalam hal
efisiensi waktu dan tenaga.
Dewasa ini otomatisasi banyak diterapkan di dunia industri. Sejumlah
peralatan rumah-tangga dan peralatan laboratorium juga telah dirancang untuk
bekerja secara otomatis. Beberapa peralatan lainnya, terutama peralatan-peralatan
untuk keperluan khusus, masih harus dioperasikan secara manual karena peralatan
tipe otomatisnya tidak/ belum tersedia di pasaran.
Rotary sample collector merupakan peralatan yang biasanya digunakan di
laboratorium kimia dan laboratorium farmasi untuk keperluan pengisian dan
penyimpanan botol atau tabung dengan larutan kimia atau sampel lainnya.
Berdasarkan survei awal diketahui bahwa alat ini umumnya dioperasikan secara
manual, dimana sampel dimasukkan ke dalam beberapa tabung secara berurutan
dengan memutar alat secara manual (menggunakan tangan).
Rotary sample collector yang dapat bekerja secara otomatis tidak banyak
ditemukan di pasaran. Jika pun ada, harganya relatif mahal. Beberapa penelitian
untuk membuat alat yang dapat bekerja secara otomatis ini telah dilakukan antara
lain oleh Yusrianto (2006) dan Arinal (2008). Dalam penelitiannya, Yusrianto
membuat sistem kontrol motor stepper dengan basis PC untuk otomatisasi
pemutar sample collector.
Dalam penelitian tersebut digunakan bahasa
pemrograman Delphi 5.0 untuk mengatur waktu pengisian tabung sampel.
Penggunaan PC sebagai basis pengontrolan dan setting waktu yang berbeda untuk
volume tabung yang berbeda membuat alat yang dirancang Yusrianto ini menjadi
kurang praktis.
Arinal (2008) membuat alat serupa (ia menyebutnya otomatisasi pemutar
fraction collector) tetapi dengan basis pengontrolan mikrokontroller AT89S51
dan bahasa pemrograman C. Alat hasil rancangan Arinal ini sudah lebih praktis
dibandingkan hasil rancangan sebelumnya karena tidak menggunakan PC, tetapi
masih menggunakan setting waktu yang berbeda untuk volume tabung yang
berbeda.
Tugas akhir dengan judul “Otomatisasi Pemutaran Rotary Sample
Collector dengan Motor Stepper Berbasis Mikrokontroller ATmega8535 dan
Sensor Fotodioda” ini dimaksudkan untuk mengatasi kelemahan pada kedua
penelitian terdahulu.
Pada penelitian ini telah dilakukan perancangan dan
pembuatan rotary sample collector yang diputar secara otomatis berdasarkan
informasi level ketinggian sampel pengisi tabung yang dideteksi dengan
menggunakan sistem sensor cahaya yang terdiri dari LED dan fotodioda. Dengan
cara ini maka pengaturan waktu untuk pengisian larutan pada tabung reaksi tidak
lagi dibutuhkan. Adapun pengaturan sistem secara keseluruhan dilakukan melalui
urutan instruksi (program) yang ditulis dalam bahasa pemrograman BASCOMAVR yang relatif lebih sederhana.
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun suatu sistem otomatisasi
pemutaran rotary sample collector dengan motor stepper berbasis mikrokontroller
ATmega8535 dengan memanfaatkan fotodioda sebagai detektor ketinggian
sampel (zat cair).
1.3 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memudahkan kerja para pengguna
rotary sample collector di laboratorium maupun di kalangan industri, di samping
menambah informasi tentang teknik pengendalian motor stepper menggunakan
bahasa pemrograman BASCOM-AVR.
1.4 Batasan Masalah
Dalam rencana penelitian ini, masalah yang akan diteliti dibatasi pada
beberapa hal berikut:
1. Sampel uji berupa zat cair dan dapat menghalangi cahaya dari LED ke
fotodioda.
2. Wadah sampel yang digunakan adalah tabung bening dengan diameter
mulut tabung yang lebih besar dari diameter mulut keran elektrik.
3. Pembahasan
tentang
mikrokontroller
ATmega8535
dan
bahasa
pemprograman BASCOM-AVR hanya sebatas aplikasinya pada sistem
yang dirancang.