BAB III
PERANCANGAN  ALAT
3.1 Gambaran  Umum
Pada  tugas  akhir  ini  akan  dirancang  sebuah  prototype  alat  pengukur kecepataan  putaran  roda  dengan  menggunakan  Arduino  nano.  Keluaran  dari
prototipe  berupa  tampilan  karakter  pada  LCD.  Blok  diagram  alat  yang  dirancang dapat dilihat  pada Gambar  3.1.
POWER SUPPLAY
PEMANCAR RECEIVER
SENSOR PEMBANDING
ARDUINO
LCD
Gambar  3.1. Diagram  Blok  Sistem
Penjelasan  blok  sistem  adalah  sebagai  berikut  :   Sensor  photodioda  merupakan  input  yang  akan  membaca  kecepatan
putaran  roda dari  beberapa sampel
Universitas Sumatera Utara
  Nilai  kecepatan  ptaran  roda  RPM  keluaran  akan  diolah  oleh  Arduino melalui  pin  Analog  untuk  didapatkan  nilai  kecepatan  yang  sesuai.
  Arduino  akan   mengirimkan  data untuk  ditampilkan  di LCD   Baterai  9V  digunakan  untuk  menyuplai  keseluruhan  sistem.  Mulanya
baterai  9V masuk  ke Arduino.
3.2 Perancangan  Perangkat Keras
Pada perancangan
perangkat keras,
hal yang
dilakukan dengan
mengintegrasikan  modul  perangkat-perangkat  dengan  Arduino  sebagai  pemroses data.  Gambar  3.2  menunjukkan  rangkaian  keseluruhan  prototipe  alat  yang  akan
dirancang.
Gambar   3.2. Rangkaian  Keseluruhan
Universitas Sumatera Utara
3.2.1 Rangkaian Sensor TCRT 5000
Pada  perancangan  ini,  rangkaian  sensor  TCRT  5000    dikoneksikan dengan  Arduino  sebagai  pusat kontrol  melalui  pin  Analog.
Gambar   3.3. Rangkaian  Sensor  TCRT  5000
3.2.2 Rangkaian LCD
Modul  LCD  terdiri  dari  sejumlah  memory  yang  digunakan  untuk  display. Semua  teks  yang  kita  tuliskan  ke  modul  LCD  akan  disimpan  didalam  memory  ini,
dan  modul  LCD  secara  berturutan  membaca  memory  ini  untuk  menampilkan  teks ke modul  LCD itu  sendiri.
Gambar  3.4 Peta Memory  LCD character  2x16
Pada  peta  memori  diatas,  daerah  yang  berwarna  biru  00  sd  0F  dan  40  sd 4F  adalah  display  yang  tampak.  Jumlahnya  sebanyak  16  karakter  per  baris
Universitas Sumatera Utara
dengan  dua  baris.  Angka  pada  setiap  kotak  adalah  alamat  memori  yang bersesuaian  dengan  posisi  dari  layar.  Dengan  demikian  dapat  dilihat  karakter
pertama  yang  berada  pada  posisi  baris  pertama  menempati  alamat  00h  dan karakter kedua  yang  berada pada posisi  baris  kedua menempati  alamat  40h.
Agar  dapat  menampilkan  karakter  pada  display  maka  posisi  kursor  harus terlebih  dahulu  diset.  Instruksi  Set  Posisi  Kursor  adalah  80h  dengan  demikian
untuk  menampilkan  karakter,  nilai  yang  terdapat  pada  memory  harus  ditambahkan dengan  80h.  Sebagai  contoh,  jika  kita  ingin  menampilkan  huruf  “A”  pada  baris
kedua  pada  posisi  kolom  ke  sepuluh,  maka  sesuai  dengan  peta  memory,  posisi karakter  pada  kolom  10  dari  baris  kedua  mempunyai  alamat  4Ah,  sehingga
sebelum  kita  menampilkan  huruf  “A”  pada  LCD,  kita  harus  mengirim  instruksi  set posisi  kursor,  dan  perintah  untuk  instruksi  ini  adalah  80h  ditambah  dengan  alamat
80h  +  4Ah  =  0Cah.  Sehingga  dengan  mengirim  perintah  0Cah  ke  LCD,  akan menempatkan  kursor  pada baris  kedua dan kolom  ke 10.
3.2.3 LED
Lampu  LED  adalah  dioda  pemancar  cahaya  LED  produk  yang  dirakit  menjadi lampu  atau  lampu  untuk  digunakan  dalam  perlengkapan  pencahayaan.  lampu
LED  memiliki  umur  dan  efisiensi  listrik  yang  beberapa  kali  lebih  lama  dari  lampu pijar,  dan  secara  signifikan  lebih  efisien  daripada  kebanyakan  lampu  neon,  dengan
beberapa  chip  mampu  memancarkan  lebih  dari  300  lumen  per  watt  seperti  yang diklaim  oleh  Cree dan beberapa produsen  LED  lain.
Beberapa lampu
LED dibuat  untuk  menjadi  pengganti  drop-in  langsung  kompatibel  untuk  lampu  pijar
atau  lampu  neon.  Sebuah  kemasan  lampu  LED  dapat  menunjukkan  output  lumen,
Universitas Sumatera Utara
konsumsi  daya  dalam  watt,  suhu  warna  dalam  kelvin  atau  keterangan  misalnya hangat  putih,  kisaran  suhu  operasi,  dan  kadang-kadang  setara  watt  dari  lampu
pijar  output  bercahaya  serupa. Kebanyakan  LED  tidak  memancarkan  cahaya  ke  segala  arah,  dan
karakteristik  directional  mereka  mempengaruhi  desain  lampu,  meskipun  lampu omnidirectional  yang  memancarkan  cahaya  lebih  sudut  360  °  menjadi  lebih
umum.  Output  cahaya  LED  tunggal  kurang  dari  yang  pijar  dan  lampu  neon kompak;  di  sebagian  besar  aplikasi  beberapa  LED  digunakan  untuk  membentuk
sebuah  lampu,  meskipun  versi  daya tinggi  lihat  di  bawah  menjadi  tersedia.
3.2.4 Power  Supply
Pencatu  daya  ini  adalah  mengubah  tegangan  AC  menjadi  tegangan  AC lain  yang  lebih  kecil  dengan  bantuan  Transformator.  Tegangan  ini  kemudian
disearahkan  dengan  menggunakan  rangkaian  penyearah  tegangan,  dan  di  bagian akhir  ditambahkan  kondensator  sebagai  penghalus  tegangan  sehingga  tegangan
DC yang  dihasilkan  oleh  pencatu  daya  jenis  ini  tidak  terlalu  bergelombang.
Gambar  3.5 Rangkaian  Power Supply
Universitas Sumatera Utara
3.2.5 Papan  PCB
Layout  PCB  adalah  bagian  yang  berfungsi  untuk  merakit  komponen- komponen  elektronika  menjadi  rangkaian  elektronika.  Layout  PCB  atau  dengan
bahasa  lain  Papan  Rangkaian  Tercetak  adalah  hasil  penerapan  skema  rangkaian elektronika  yang  telah  disesuaikan  dengan  bentuk  fisik  komponen  dan  tata  letak
komponen  elektronika  untuk  membuat  suatu  sistem  atau  fungsi  pemroses  sinyal.
Gambar  3.6 Rangkaian  Papan PCB
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL  PEMBAHASAN  ANALISA
4.1 Pengujian  AlatPerangkat
Pengujian perangkat
dilakukan dengan
pengecekan pada
masing-masing perangkat
yang  dirancang  serta  pengujian  komponen  penunjang  lainnya. Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  kondisi  perangkat  yang  dirancang.
4.1.1 Pengujian  Rangkaian  arduino
Pengujian  ini  menggunakan  arduini  promini Berikut  ini  program  nya  :
Blink Turns  on an LED  on for one second,  then  off  for  one second, repeatedly.
Most Arduinos  have  an on-board LED  you  can control.  On the Uno  and
the setup  function  runs  once when  you  press reset or power the board void  setup  {
Universitas Sumatera Utara
initialize  digital  pin  13 as an output. pinMode13,  OUTPUT;
} the loop  function  runs  over and over  again  forever
void  loop  { digitalWrite13,  HIGH;     turn  the  LED  on HIGH  is  the voltage  level
delay1000;                wait  for  a second digitalWrite13,  LOW;     turn  the LED  off  by making  the  voltage  LOW
delay1000;                wait  for  a second }
Program  ini  bertujuan  untuk  menghidupkan  mematikan  LED  pada  board  arduino yg  terletak  pada pin  13.
Hasil  :  arduino  dapat  menghidupkanmematikan  led  selama  1  detik  dan  terbukti arduino  bisa  mengontrol  sesuatu,  dalam  hal  ini  adalah  waktu  penyalaan   LED.
4.1.2 Pengujian  LCD
Pengujian  LCD  pada  proyek  ini  dimaksudkan  untuk  mengecek  apakah data  yang  dibutuhkan  dapat  diproses  dan  ditampilkan  hasilnya  pada  LCD
Universitas Sumatera Utara
sehingga  dapat  diketahui  jika  ada  kesalahan  pada  data  yang  dihasilkan.  Berikut  ini merupakan  potongan  listing  program  pengujian  LCD :
LiquidCrystal  Library  - Hello  World Demonstrates  the  use a 16x2 LCD display.   The  LiquidCrystal
library  works with  all  LCD displays  that  are compatible  with  the Hitachi  HD44780 driver.  There  are many  of them  out  there,  and you
can usually  tell  them  by the 16-pin  interface This  sketch  prints  Hello  World  to the  LCD
and shows  the  time. The  circuit:
LCD RS pin  to digital  pin  12 LCD Enable  pin  to digital  pin  11
LCD D4 pin  to digital  pin  5 LCD D5 pin  to digital  pin  4
LCD D6 pin  to digital  pin  3 LCD D7 pin  to digital  pin  2
LCD RW pin  to ground
Universitas Sumatera Utara
LCD VSS pin  to ground LCD VCC pin  to 5V
10K resistor: ends to +5V and  ground
wiper  to LCD VO pin  pin  3 This  example  code is  in  the  public  domain.
http:www.arduino.ccenTutorialLiquidCrystal
include  the  library  code: include  LiquidCrystal.h
initialize  the library  with  the numbers  of  the interface  pins LiquidCrystal  lcd12,  11, 5, 4, 3, 2;
void  setup  { set up the LCDs number  of  columns  and rows:
lcd.begin16,  2; Print  a message  to the LCD.
lcd.printhello,  world; }
Universitas Sumatera Utara
void  loop  { set the cursor  to column  0, line  1
note:  line  1 is  the second  row, since  counting  begins  with  0: lcd.setCursor0,  1;
print  the  number  of seconds  since  reset: lcd.printmillis   1000;
} Hasil  pengujian  dari  program  tersebut  menempatkan  cursor  pada  awal  LCD  dan
menampilkan  tulisan  “Matia  Meriana  S”
4.1.3 Pengujian  Rangkaian  Photodioda
Pengujianphotodiod  amenggunakan  serial  monitor  sebagai  penampil  data  sensor. Berikut  program  yang  digunakan  untuk  menguji  sensor  TCRT  5000.
Universitas Sumatera Utara
include  LiquidCrystal.h
LiquidCrystal  lcd12,  11, 10, 9, 8, 7;
int  state1 = HIGH; int  state2;
float  rps; float  rpm;
long  prevMillis  = 0; long  interval  = 200;
long  currentTime; long  prevTime  = 1;
long  diffTime; int  sensorthreshold  = 30;
void  setup {
Lcd.begin16,  2; Serial.begin9600;
pinMode13,OUTPUT;       pinLed  sebagai  penanda lcd.setCursor0,  0;
lcd.printMaria  Meriana  S; lcd.setCursor0,  1;
Universitas Sumatera Utara
lcd.printD3  MEtrologi; delay2000;
lcd.clear; delay2000;
} void  loop
{ sensorvalue  = analogRead0;   baca dari  A0 pin  0
ifsensorvalue   sensorthreshold state1 = HIGH;
else state1 = LOW;
digitalWrite13,state1; ifstate2=state1
{ if  state2state1
{ currentTime  = micros;
diffTime  = currentTime  - prevTime; rps = 1000000diffTime;
rpm  = 60000000diffTime;
unsigned  long  currentMillis  = millis; ifcurrentMillis  - prevMillis   interval{
prevMillis  = currentMillis; Serial.printrps;  Serial.print  rps  ;  Serial.printrpm;  Serial.println
rpm; }
prevTime  = currentTime; }
state2 = state1; }
Universitas Sumatera Utara
lcd.setCursor0,  0; lcd.printrps;
lcd.setCursor0,  1; lcd.print0,  1;
delay100; }
4.1.4 Pengujian  Secara Keseluruhan
Pengujian  keseluruhan  sistem  dilakukan  setelah  semua  rangkaian    dan perangkat  lunak  diintegrasikan  menjadi  satu  sistem.  Pengujian  ini  bertujuan  untuk
menunjukkan  bahwa  perancangan  sesuai  dengan  target  awal  pembuatannya.  Hasil pengujian  yang  ingin  dicapai  adalah  sebagai  berikut:
1. Sistem  dapat mengukur  kecepatan  putaran  roda rpm 2. Sistem  dapat mengolah  data pada arduino
4.2 Data Percobaan
No Rpm
Rps 1
115 4
2 170
6 3
200 7
4 125
4 5
85 2
6 145
5 7
180 6
8 200
7 9
205 7
10 190
6
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN  DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
1.  Alat  ini  bekerja  menggunakan  sebuah  sensor  TCRT  5000  dimana  hasil pengolahan  data  yang  diperoleh  sensor,  dikendalikan  oleh  arduino  nano
yang  kemudian  ditampilkan  dalam  bentuk  angka  digital  melalui  bahasa pemrograman.
2.  Kelebihan  dari  sistem  pengendali  kecepatanini  dibandingkan  sistem pengendali  sebelumnya  adalah  adanya  PWM yang  mengatur  putaran.
3.  Alat  pengukur  kecepatan  benda  bergerak  ini  bekerja  berdasarkan  respon sensor  yang  kami  hubungkan  ke  arduino  nano.Sensor  yang  kami  pakai
berupa  transmitter  dan  receiver  infrared  sebanyak  dua  pasang.  Transmitter yang  kami  gunakan  berupa  LED  yang  memancarkan  sinar  infrared
sedangkan  receiver  yang  kami  gunakan  adalah  photo  dioda.
5.2 Saran
1.  Aplikasi  alat  kontrol  kecepatanuntuk  proses  pengendalian  kecepatan  pada motordapat  digunakan  dalam  berbagai  dinamika  proses.  Pada  pengujian  alat
kontrol  kecepatanini,  baru  dilakukan  untuk  proses  motor    dengan  satu  arah  dan hanya  bisa  mengendalikan  putaran  motor  secara  langsung  tidak  secara
bertahap. Untuk
selanjutnya, sebaiknya
dapat dilakukan
program pengembangan  dengan  dinamika  proses  yang  lain,  misalnya  penggunaan  alat
Universitas Sumatera Utara
kontol  untuk  proses  pengendalian  kecepatan  yang  menggunakan  motor  yang daya lebih  besar.
2.Sistem pengendalian
proses, terutama
untuk mengendalikan
kecepatan motormerupakan  suatu  sistem  yang  sangat  penting  dalam  industri  kimia.
3.Dalam  perancangan  alat  kendali  kecepatanuntuk  dapat  memperhatikan  faktor- faktor  yang  mempengaruhi  hasil  pengukuran  kecepatanpada  proses  sehingga
hasil  yang  didapatkan  akan lebih  akurat.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN  PUSTAKA
2.1PHOTODIODA
Dioda  foto adalah  jenis dioda yang  berfungsi  mendeteksi cahaya.  Berbeda  dengan dioda  biasa,  komponen elektronika ini  akan  mengubah  cahaya  menjadi  arus
listrik.  Cahaya  yang  dapat  dideteksi  oleh  dioda  foto  ini  mulai  dari  cahaya infra merah, cahaya  tampak, ultra  ungu sampai  dengan sinar-X.  Aplikasi  dioda  foto
mulai  dari penghitung kendaraan  di  jalan  umum  secara  otomatis,  pengukur  cahaya pada kamera  serta  beberapa peralatan  di bidang  medis.
Gambar  2.1 Photodioda Alat
yang mirip
dengan Dioda
foto adalah
Transistor foto
Phototransistor .  Transistor  foto ini  pada  dasarnya  adalah  jenis  transistor  bipolar
yang  menggunakan  kontak  junction  Base-Collector  untuk  menerima  cahaya. Komponen  ini  mempunyai sensitivitas yang  lebih  baik  jika  dibandingkan  dengan
Dioda Foto.
Hal ini
disebabkan karena elektron yang
ditimbulkan oleh foton cahaya  pada  junction  ini  diinjeksikan  di  bagian  Base  dan  diperkuat
Universitas Sumatera Utara
dibagian  Collectornya.  Namun  demikian, waktu  respons dari  Transistor-foto secara umum  akan lebih  lambat  dari  pada Dioda-Foto.
Prinsip  kerja  dari  fotodioda  jika  sebuah  sambungan-pn  dibias  maju  dan diberikan  cahaya  padanya  maka  pertambahan  arus  sangat  kecil  sedangkan  jika
sambungan  pn  dibias  mundur  arus  akan  bertambah  cukup  besar.  Cahaya  yang dikenakan  pada  fotodioda  akan  mengakibatkan  terjadinya  pergeseran  foton  yang
akan  menghasilkan  pasangan  electron-hole  dikedua  sisi  dari  sambungan.  Ketika elektron-elektron  yang  dihasilkan  itu  masuk  ke  pita  konduksi  maka  elektron-
elektron  itu  akan  mengalir  ke  arah  positif  sumber  tegangan  sedangkan  hole  yang dihasilkan  mengalir  ke  arah  negatif  sumber  tegangan  sehingga  arus  akan  mengalir
di  dalam  rangkaian.  Besarnya  pasangan  elektron  ataupun  hole  yang  dihasilkan tergantung  dari  besarnya  intensitas  cahaya  yang  dikenakan  pada fotodioda.
Photodiode akan  mengalirkan  arus  yang  membentuk  fungsi  linear  terhadap
intensitas  cahaya  yang  diterima.  Arus  ini  umumnya  teratur  terhadap  power  density Dp.  Perbandingan  antara  arus  keluaran  dengan  power  density  disebut  sebagai
current  responsitivity .  Arus  yang  dimaksud  adalah  arus  bocor  ketika  photodioda
tersebut  disinari  dan dalam  keadaan dipanjar  mundur.
Sebagai  contoh  aplikasi  photo  diode  dapat  digunakan  sebagai  sensor api. Penggunaan  sensor  photo  diode  sebagai  pendeteksi  keberadaan  api  didasarkan
pada  fakta  bahwa  pada  nyala  api  juga  terpancar  cahaya  infra  merah.  Hal  ini  tidak dapat  dibuktikan  dengan  mata  telanjang  karena  cahaya  infra  merah  merupakan
cahaya  tidak  tampak,  namun  keberadaan  cahaya  infra  merah  dapat  dirasakan  yaitu ketika  ada rasa hangat  atau panas  dari  nyala  api  yang  sampai  ke tubuh  kita.
Universitas Sumatera Utara
2.2  RPM  RADIAN PER MENIT Ukuran  Derajat