Perancangan Prototype Konveyor Multi Level Sebagai Alat Pemindahan Barang Berbasis Atmega 8535

(1)

PERANCANGAN PROTOTYPE KONVEYOR MULTI LEVEL SEBAGAI ALAT PEMINDAHAN BARANG BERBASIS ATMEGA 8535

SKRIPSI Diajukan Oleh:

NIM : 070821012 RYANDA AULIA RAJADIN

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010


(2)

PERANCANGAN PROTOTYPE KONVEYOR MULTI LEVEL SEBAGAI ALAT PEMINDAHAN BARANG BERBASIS ATMEGA 8535

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

NIM : 070821012 RYANDA AULIA RAJADIN

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010


(3)

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN PROTOTYPE KONVEYOR MULTI LEVEL SEBAGAI ALAT PEMINDAHAN BARANG BERBASIS ATMEGA 8535

Kategori : SKRIPSI

Nama : RYANDA AULIA RAJADIN

NIM : 070821012

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di, Medan, 15 Juni 2010

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing

Ketua

Dr. Marhaposan Situmorang Drs. Kurnia Brahmana, M.Si


(4)

PERNYATAAN

PERANCANGAN PROTOTYPE KONVEYOR MULTI LEVEL SEBAGAI ALAT PEMINDAHAN BARANG BERBASIS ATMEGA 8535

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 2010

Ryanda Aulia Rajadin 070821012


(5)

PENGHARGAAN

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul: PERANCANGAN PROTOTYPE KONVEYOR MULTI LEVEL SEBAGAI ALAT PEMINDAHAN BARANG BERBASIS ATMEGA 8535.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan untuk memperoleh gelar sarjana sains dari Program Studi Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis menyadari bahwa tersusunnya skripsi ini tidak terlepas dari perhatian, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah bersedia dengan sabar meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika FMIPA – USU.

3. Prof. Dr. Eddy Marlianto selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

4. Seluruh dosen dan karyawan Departemen Fisika – Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam – Universitas Sumatera Utara yang juga sangat berperan membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini baik secara langsung maupun tidak langsung. 5. Rekan-rekan mahasiswa Fisika Ekstensi: Rakimen, Andika, Hotmaida, Fitri, Juli, Susi,

Martha, Ardinal, dan Surya. Mereka adalah rekan seperjuanganku dalam menuntut ilmu di USU tercinta ini.


(6)

Secara khusus dan tulus dengan penuh rasa cinta penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada Ayahanda Ir. M. Roem MSi dan Ibunda Yasniati Lubis yang selama ini tiada henti-hentinya memberikan dukungan semangat, perhatian dan selalu mendoakan penulis dalam menyelesaikan studi di Fisika Ekstensi – Departemen Fisika – Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam – Universitas Sumatera Utara.

Penulis juga menyadari bahwa Skripsi ini masih belum sempurna dalam materi dan penyajiannya. Untuk itu dengan segala kebesran hati, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak yang dapat menjadi bahan masukan bagi penulis.

Semoga Skripsi ini dapat menjadi suatu masukan dalam perkembangan dunia pendidikan terutama generasi penerus Fisika Instrumentasi USU.

Medan, Juni 2010 Penulis

NIM: 070821012


(7)

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah konveyor yang dapat membedakan dan kemudian memisahkan benda. Pemisahan benda dilakukan berdasarkan warnanya. Dalam membedakan warna digunakan sensor warna LDR. Sensor LDR memiliki output berupa tegangan. Output tegangan sensor dihasilkan dari cahaya yang dipantulkan oleh benda. Untuk memantulkan cahaya digunakan sumber cahaya LED putih, tanpa dipengaruhi oleh sumber cahaya lain. Hasil output frekuensi yang baik diperoleh dengan memposisikan benda tepat didepan sensor pada jarak 1 centimeter. Agar dapat diperoleh posisi yang tepat digunakan pengait yang digerakkan dengan motor dc dan motor servo. Output sensor yang berupa tegangan dikonversikan menjadi data – data digital sehingga dapat digunakan pada mikrokontroler sebagai data pembanding warna – warna benda. Dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pusat kendalinya, pemisahan benda dapat dilakukan secara otomatis. Wadah – wadah tempat benda yang telah dipisahkan dapat diatur posisinya dengan menggunakan motor servo.


(8)

ABSTRACT

Was design a conveyor for differentiate and then separate an object. Separation was done by the color. To differentiated the color was used a LDR color sensor. The LDR color sensor output is a voltage. Voltage of this sensor was get from reflected light by the object. To reflect the light was use a white LED (Light Emitting Diode), without other light source. A good voltage output was get by positioning the object right in front of the sensor with range 1 centimeter. To get a good position was by using a holder, were moved by a dc motor and a servo motor. The voltage was converting to become digitally data by using microcontroller to get the colot diffrent. Microcontroller was use as the system controller, so the dissociated can be doing automatically. The place for the object can be ruled the position by using motor servo.


(9)

DAFTAR ISI

Penghargaan ... i

Abstrak ... iii

Abstract ... iv

Daftar Isi ... v

Daftar Tabel ... vii

Daftar Gambar ... viii

BAB 1 – PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Manfaat Penelitian ... 2

1.5. Metode Pengumpulan Data... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB 2 – LANDASAN TEORI ... 5

2.1. Mikrokontroler ATMEGA8535 ... 5

2.2. Konfigurasi Pin ATMEGA8535 ... 6

2.3. Arsitektur Mikrokontroler ATMEGA8535 ... 8

2.4. Sistem Minimum ATMEGA8535 ... 10

2.5. Sistem Clock ... 11

2.6. Organisasi Memori AVR ATMEGA8535 ... 12

2.6.1. Memori Data ... 12

2.6.2. Memori Program ... 13

2.7. Port Sebagai Input / Output Digital ... 13

2.8. Interupsi... 14

2.9. Sensor Cahaya ... 15

2.10. Teori Warna ... 16

2.10.1. Warna Dalam Cahaya ... 16

2.10.2. Warna Dalam Bentuk Gelombang ... 20

2.11. Internal ADC dari ATMEGA8535 ... 24

2.12. Sistem Penggerak Motor ... 24

2.12.1. Motor DC ... 24

2.12.2. Motor Servo ... 30

2.12.2.1. Menghasilkan Sinyal PWM Menggunakan Timer di Chip ATMEGA ... 31


(10)

BAB 3 – PERANCANGAN ALAT ... 35

3.1. Diagram Block Rangkaian ... 35

3.2. Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 36

3.3. Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535 ... 37

3.4. Rangkaian Jembatan H ... 38

3.5. Rangkaian Sensor LDR ... 40

3.6. Rangkaian Sensor Kedekatan ... 42

3.7. Rangkaian Driver Motor DC ... 44

3.8. Rangkaian Motor Servo ... 47

3.9. Flowchart Sistem ... 48

BAB 4 – PENGUJIAN ALAT... 49

4.1. Pengujian Rangkaian Power Suppaly (PSA) ... 49

4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535 ... 49

4.3. Pengujian Rangkaian Jembatan H ... 51

4.4. Pengujian Rangkaian Sensor LDR ... 53

4.5. Pengujian Rangkaian Sensor Kedekatan... 54

4.6. Pengujian Motor DC ... 56

4.7. Pengujian Motor Servo ... 57

4.8. Analisa Ketelitian Alat... 58

BAB 5 – KESIMPULAN DAN SARAN ... 60

5.1. Kesimpulan ... 60

5.2. Saran ... 61

Daftar Pustaka... 62 Lampiran


(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spektrum Warna ... 23 Tabel 4.1. Data Pengujian Rangkaian Sensor LDR ... 54 Tabel 4.2. Data Hasil Percobaan ... 58


(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Deskripsi Pin ATMEGA8535 ... 6

Gambar 2.2. Arsitektur Mikrokontroler ATMEGA8535 ... 8

Gambar 2.3. Sistem Minimum ATMEGA8535 ... 10

Gambar 2.4. Sistem Clock ... 11

Gambar 2.5. Konfigurasi Data AVR ATMEGA8535 ... 12

Gambar 2.6. Memori Program ATMega8535 ... 13

Gambar 2.7. Interrupt Service Routine ... 14

Gambar 2.8. Sensor Cahaya LDR ... 15

Gambar 2.9. Spektrum Cahaya pada Prisma ... 17

Gambar 2.10. Mata Melihat Apel Berwarna Merah ... 17

Gambar 2.11. Diagram Percobaan Maxwell ... 19

Gambar 2.12. Gelombang Frekuensi Warna Cahaya ... 21

Gambar 2.13. Panjang Gelombang ... 21

Gambar 2.14. Spektrum Warna ... 22

Gambar 2.15. Spektrum Gelombang Elektromagnetik ... 23

Gambar 2.16. Konstruksi Dasar Motor DC ... 25

Gambar 2.17. Gaya Medan Magnet ... 25

Gambar 2.18. Ilustrasi Sinyal PWM ... 26

Gambar 2.19. Motor DC ... 27

Gambar 2.20. Loop Kawat dalam Medan Magnet ... 28

Gambar 2.21. Loop Kawat Mendekati Bidang ... 28

Gambar 2.22. Sikat Kontak Lingkaran Kawat yang akan Merotasi ... 29

Gambar 2.23. Hitec HS-322HD Standartd Heavy Duty Servo ... 30

Gambar 2.24. Fase dan Frekuensi yang Benar Mode PWM, Waktu Diagram ... 33

Gambar 2.25. Diagram dari ATMEGA8 ... 34

Gambar 3.1. Diagram Block Perancangan Konveyor Multi Level sebagai Alat Pemindahan Barang Berbasis ATMEGA8535 ... 35

Gambar 3.2. Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 36

Gambar 3.3. Sistem minimum ATMega8535 ... 38

Gambar 3.4. Rangkaian Jembatan H ... 39

Gambar 3.5a. Susunan Sensor Warna ... 40

Gambar 3.5b. Rangkaian Pemancar ... 40

Gambar 3.5c. Rangkaian Penerima ... 40

Gambar 3.6. Rangkaian ADC ... 41

Gambar 3.7. Rangkaian Pemancar Infra Merah ... 42

Gambar 3.8. Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah ... 43

Gambar 3.9. Rangkaian Driver Motor DC ... 45

Gambar 3.10. Rangkaian Motor Servo ... 47

Gambar 3.11. Flowchart Perancangan Konveyor Multi Level sebagai Alat Pemindahan Barang Berbasis ATMEGA8535 ... 48


(13)

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah konveyor yang dapat membedakan dan kemudian memisahkan benda. Pemisahan benda dilakukan berdasarkan warnanya. Dalam membedakan warna digunakan sensor warna LDR. Sensor LDR memiliki output berupa tegangan. Output tegangan sensor dihasilkan dari cahaya yang dipantulkan oleh benda. Untuk memantulkan cahaya digunakan sumber cahaya LED putih, tanpa dipengaruhi oleh sumber cahaya lain. Hasil output frekuensi yang baik diperoleh dengan memposisikan benda tepat didepan sensor pada jarak 1 centimeter. Agar dapat diperoleh posisi yang tepat digunakan pengait yang digerakkan dengan motor dc dan motor servo. Output sensor yang berupa tegangan dikonversikan menjadi data – data digital sehingga dapat digunakan pada mikrokontroler sebagai data pembanding warna – warna benda. Dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pusat kendalinya, pemisahan benda dapat dilakukan secara otomatis. Wadah – wadah tempat benda yang telah dipisahkan dapat diatur posisinya dengan menggunakan motor servo.


(14)

ABSTRACT

Was design a conveyor for differentiate and then separate an object. Separation was done by the color. To differentiated the color was used a LDR color sensor. The LDR color sensor output is a voltage. Voltage of this sensor was get from reflected light by the object. To reflect the light was use a white LED (Light Emitting Diode), without other light source. A good voltage output was get by positioning the object right in front of the sensor with range 1 centimeter. To get a good position was by using a holder, were moved by a dc motor and a servo motor. The voltage was converting to become digitally data by using microcontroller to get the colot diffrent. Microcontroller was use as the system controller, so the dissociated can be doing automatically. The place for the object can be ruled the position by using motor servo.


(15)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Dewasa ini gerakan pengautomatisasi di dunia industri sudah tidak dapat dielakkan lagi dan merupakan suatu kewajiban untuk meningkatkan efisiensi produksi. Efisiensi produksi dapat ditingkatkan dengan pengautomatisasi karena mesin bisa bekerja lebih akurat dengan tingkat ketelitian yang lebih tinggi.

Salah satu sarana industri adalah konveyor. Konveyor digunakan sebagai alat transportasi barang. Agar mobilitas barang lebih efisien dan efektif, maka dirancang suatu konveyor otomatis. Disebut konveyor otomatis karena konveyor tersebut diletakkan sebuah pendeteksi warna (sensor warna). Pendeteksi warna yang dipasang dapat membedakan suatu objek agar tidak bercampurnya jenis warna yang berbeda.

Dunia otomatisasi tidak bisa lepas dari dunia komputer. Artinya, automatisasi dilakukan dengan komputer, baik itu berupa mikroprosesor, mikrokontroler, maupun PC. Mikrokontroler merupakan pusat kendali untuk menghitung, mengingat dan mengambil pilihan. Mikrokontroler adalah suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikro komputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah yang banyak) membuat harganya menjadi lebih murah (dibandingkan dengan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu bahkan mainan yang lebih baik dan canggih.

Mikrokontroler berupa sebuah chip atau IC (Integrated Circuit) yang didalamnya terdapat sebuah prosesor dan sebuah flash memori yang dapat dibaca


(16)

atau ditulis suatu data yang dapat dihapus kemudian diisi kembali dengan data yang sesuai dengan kebutuhan.

1.2. TUJUAN

Tujuan dalam penulisan skripsi ini yaitu :

1. Memanfaatkan Mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pusat pengolahan data pada alat konveyor otomatis dengan sensor warna

2. Merancang konveyor otomatis yang menggunakan sensor warna berbasis ATMEGA8535

3. Merancang alat yang dapat mengelompokkan benda berdasarkan warnanya dan mudah untuk digunakan

1.3. PERMASALAHAN

Permasalahan dalam skripsi ini yaitu :

1. Pengurangan tenaga kerja manusia pada industri – industri besar untuk mengurangi biaya produksi industri.

2. Penggunaan waktu dan tenaga yang dapat diatur agar kinerja lebih efisien sehingga produktivitas dapat ditingkatkan.

3. Penggunaan konveyor multilevel sebagai pengganti konveyor biasa.

1.4. BATASAN MASALAH

Penulis membatasi masalah skripsi dalam beberapa hal :

1. Jenis Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMEGA 8535 sebagai pusat pengolahan data pada alat konveyor otomatis dengan sensor warna

2. Sensor yang digunakan adalah LDR

3. ADC yang digunakan adalah internal ADC dari ATMEGA 8535

4. Motor yang digunakan adalah motor DC jenis brusless motor dc dan motor servo.


(17)

1.5. MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk meningkatkan pemahaman tentang penggunaan Mikrokontroler ATMEGA 8535 sebagai pusat pengolahan data pada alat Konveyor Otomatis dengan sensor warna

2. Untuk mengetahui prinsip kerja LDR dan ADC internal

3. Meningkatkan pemahaman tentang prinsip kerja motor servo dan motor dc

1.6. METODE PENGUMPULAN DATA

Data yang diperoleh dalam laporan praktek proyek diperoleh melalui beberapa cara, yaitu :

1. Melakukan studi ke perpustakaan

2. Melakukan searching dan browsing internet

3. Mencari dan mempelajari data sheet dari komponen yang dikeluarkan oleh pabrik pembuatnya

4. Meminta pengarahan, bimbingan dan penjelasan dari dosen pembimbing

1.7. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan Skripsi ini, maka penulis membuat suatu sistematika penulisan. Adapun sistematika penulisan tersebut adalah sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini berisikan tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.


(18)

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini berisikan tentang teori-teori dasar serta pembahasan komponen-komponen yang digunakan dalam perancangan alat yang akan dibuat.

BAB III : PERANCANGAN ALAT

Dalam bab ini penulis menyajikan perancangan alat, antara lain diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian, diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler.

BAB IV : PENGUJIAN ALAT

Bab ini berisikan tentang pengujian alat, apakah alat telah berjalan sesuai dengan yang diinginkan.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang dapat diambil penulis dan saran untuk kesempurnaan penulisan skripsi.


(19)

BAB II

LANDASAN TEORI

Rahasia keberhasilan suatu desain terletak pada keahlian seorang desainer dalam merancang dan membangun desain tersebut. Dalam hal ini akan dijelaskan desain hardware dengan menggunakan mikrokontroler AVR (Alf and Vegard's Risc processor) seri ATMEGA 8535.

2.1. Mikrokontroler ATMEGA 8535

Mikrokontroler adalah suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu kemasan. Penggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan populer.

Ada beberapa perusahaan yang membuat mikrokontroler diantaranya Intel, Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain – lain. Dari beberapa perusahaan tersebut, yang paling populer digunakan adalah mikrokontroler buatan Atmel.

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set

Computing) 8 bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan

sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS 51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC sedangkan seri MCS 51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing – masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega8535. Selain mudah


(20)

didapatkan dan lebih murah ATMega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu AT Tiny, AVR klasik, AT Mega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC,EEPROM dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah AT Mega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS 51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull.

2.2. Konfigurasi Pin AT MEGA 8535

Gambar 2.1. Deskripsi Pin AT Mega 8535

Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut:


(21)

2. GND merupakan pin ground.

3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter. Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/DKonverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat menyediakanresistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit). Port A output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetrisdengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah, pin – pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor

internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakala suatu

kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter,komparator analog,dan SPI.

Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI,komparator analog dan Timer Oscillator.

Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port C yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog,interupsi eksternal,dan komunikasi serial.

Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan


(22)

sumber. Sebagai input, pin port D yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8. XTAL1 (Input Oscillator) dan XTAL2 (Output Oscillator) merupakan pin masukan clock ekstenal.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.3. Arsitektur Mikrokontroller AT MEGA 8535

SISTEM MINIMUM AT MEGA 8535

Gambar 2.2. Arsitektur Mikrokontroller ATMEGA 8535

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian sebagai berikut:

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.


(23)

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial.

Fitur ATMega8535 Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut:

1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 Mhz. 2. Kapabilitas memory flash 8KB,SRAM sebesar 512 byte,dan EEPROM

(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.


(24)

2.4. Sistem Minimum AT MEGA 8535


(25)

Sistem diatas bekerja sebagai berikut:

Kapasitor C1 dan Resistor R1 digunakan untuk sistem Reset, saat pertama suplay diberikan ke mikrokontroler maka kaki 9 akan berlogika 1, selama 2 siklus mesin. Setelah itu pin 9 akan berlogika 0 kembali. Proses seperti ini bisa terjadi berdasarkan proses pengisian dan pengosongan kapasitor.

Kapasitor C2 dan C3, dipasang bersamaan dengan keramik resonator (x-tal) untuk menghasilkan Clock internal. Nilai dari clok ini tergantung dari keramik resonator (x-tal) yang diberikan.

2.5. Sistem Clock

Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 1 siklus clock. Artinya setiap 1 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi CPU. Untuk mendesain sistem mikrokontroler kita memerlukan sistem clock, sistem ini bisa di bangun dari clock eksternal maupun clock internal. Untuk clock internal, kita tinggal memasang komponen seperti di bawah ini:


(26)

2.6. Organisasi Memori AVR ATMega8535

AVR ATMega8535 memiliki ruang pengamatan memori data dan memori program yang terpisah. Sebagai tambahan, ATmega8535 memiliki fitur suatu EEPROM Memori untuk penyimpanan data. Semua tiga ruang memori adalah reguler dan linier.

2.6.1. Memori Data

Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum,64 buah register I/O,dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi – fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan pada gambar di bawah ini.


(27)

Gambar 2.5. Konfigurasi Data AVR AT Mega 8535 2.6.2. Memori Program

ATmega8535 berisi 8K bytes On-Chip di dalam sistem Memoriflash

Reprogrammable untuk penyimpanan program. Karena semua AVR instruksi

adalah 16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 4K x16. Untuk keamanan perangkat lunak, Flash Ruang program memori adalah dibagi menjadi dua bagian, bagian boot program dan bagian aplikasi program dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya 10,000write/erase Cycles. ATmega8535 Program Counter (PC) adalah 12 bit lebar, alamat ini 4K lokasi program memori.

Gambar 2.6. Memori Program AT Mega 8535


(28)

ATmega8535 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bi-directional dengan pilihan internal pull-up. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Huruf ‘x’ mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‘n’ mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam regiter DDRx (Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 makaPx berfungsi sebagai pin input.

2.8. Interupsi

Interupsi adalah suatu kejadian atau peristiwa yang menyebabkan mikrokontroler berhenti sejenak untuk melayani interupsi tersebut. Cara menggunakan interupsi adalah, harus mengetahui sumber-sumber interupsi, vektor layanan interupsi dan yang terpenting rutin layanan interupsi, yaitu subrutin yang akan dikerjakan bila terjadi interupsi .

Analoginya adalah sebagai berikut, seseorang sedang mengetik laporan, mendadak telephone berdering dan menginterupsi orang tersebut sehingga menghentikan pekerjaan mengetik dan mengangkat telephone. Setelah pembicaraan telephone selesai maka orang tersebut kembali meneruskan pekerjaannya mengetik. Demikian pula pada sistem mikrokontroler yang sedang menjalankan programnya, saat terjadi interupsi, program akan berhenti sesaat, melayani interupsi tersebut dengan menjalankan program yang berada pada alamat yang ditunjuk oleh vektor dari interupsi yang terjadi hingga selesai dan kembali meneruskan program yang terhenti oleh interupsi tadi. Seperti yang terlihat Gambar di bawah ini :


(29)

Gambar 2.7. Interrupt Service Routine

Pada AVR terdapat 3 pin interupsi eksternal, yaitu INT0, INT1,dan INT2. Interupsi eksternal dapat dibangkitkan apabila ada perubahan logika atau logika 0 pada pin interupsi pengaturan kondisi keadaan yang menyebabkan terjadinya interupsi eksternal diatur oleh register MCUCR ( MCU Control Register).

2.9. Sensor Cahaya

Resistor jenis lainnya adalah Light dependent resistor (LDR). Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar

1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium

sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.


(30)

Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR(Light Dependent

Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan

tingkat kecerahan cahaya.

Prinsip inilah yang akan digunakan untuk mengaktifkan transistor untuk dapat menggerakkan motor DC (mirip dengan dinamo pada mainan mobil-mobilan anak-anak). Perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut akan menyebabkan perubahan beda tegangan pada input basis transistor, sehingga akan mengaktif/nonaktifkan transistor. Penerapan lain dari sensor LDR ini ialah pada Alarm pencuri.

2.10. Teori Warna

2.10.1. Warna dalam Cahaya

Warna dapat didefenisikan sebagai bagian dari pengamatan indera penglihatan, atau sebagai sifat cahaya yang dipancarkan. Proses terlihatnya warna adalah dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda tersebut memantulkan cahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna. Benda berwarna merah karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan memantulkan warna merah dan menyerap warna lainnya. Benda berwarna hitam karena sifat pigmen benda tersebut menyerap semua wana. Sebaliknya suatu benda berwarna putih karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan semua warna. Teori dan pengenalan warna telah banyak dipaparkan oleh para ahli, diantaranya sebagai berikut :

a. Teori Newton (1642-1727)

Pembahasan mengenai keberadaan warna secara ilmiah dimulai dari hasil temuan Sir Isaac Newton yang dimuat dalam bukunya ”Optics”(1704). Ia mengungkapkan bahwa warna itu ada dalam cahaya. Hanya cahaya satu-satunya sumber warna dari


(31)

setiap benda. Asumsi yang dikemukakan oleh Newton didasarkan pada penemuannya dalam sebuah eksperimen. Di dalam sebuah ruang gelap, seberkas cahaya putih matahari diloloskan lewat lubang kecil dan menerpa sebuah prisma. Ternyata cahaya putih matahari yang bagi kita tidak tampak berwarna, oleh prisma tersebut dipecahkan menjadi susunan cahaya berwarna yang tampak di mata sebagai cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu, yang kemudian dikenal sebagai susunan spektrum dalam cahaya. Jika spektrum cahaya tersebut dikumpulkan dan diloloskan kembali melalui sebuah prisma, cahaya tersebut kembali menjadi cahaya putih (seperti cahaya matahari) sesungguhnya meupakan gabungan cahaya berwarna dalam spektrum.

Gambar 2.9. Spektrum Cahaya pada Prisma

Newton kemudian menyimpulkan bahwa benda-benda sama sekali tidak berwarna tanpa ada cahaya yang menyentuhnya. Sebuah benda tampak kuning karena fotoreseptor (penangkapan/penerima cahya) pada mata manusia menangkap cahaya kuning yang dipantulkan oleh benda tersebut. Sebuah apel tampak merah bukan karena apel tersebut berwarna merah, tetapi karena apel tersebuthanya memantulkan cahaya merah dan menyerap warna cahaya lainnya dalam spektrum.


(32)

Gambar 2.10. Mata Melihat Apel Berwarna Merah

Cahaya yang dipantulkan hanya merah, lainnya diserap. Maka warna yang tampak pada pengamatan adalah merah. Sebuah benda berwarna putih karena benda tersebut memantulkan semua cahaya spektrum yang menimpanya dan tidak satupun diserapnya. Dan sebuah benda tampak hitam jika benda tersebut menyerap semua unsur warna cahaya dalam spektrum dan tidak satupun dipantulkan atau benda tersebut berda dalam gelap. Cahaya adalah satu-satunya sumber warna dan benda-benda yang tampak berwarna semuanya hanyalah pemantul, penyerap dan penerus warna-warna dalam cahaya.

b. Teori Young (1801) dan Helmholtz (1850)

Thomas Young seorang ilmuan berkebangsaan Inggris adalah orang pertama yang memberi dukungan yang masuk akal terhadap pernyataan Newton tentang penglihatan warna. Asumsi Newton tentang penglihatan, cahaya dan keberadaan warna-warna benda diuji kembali. Young membenarkan beberapa asumsi-asumsi Newton, tapi Young menolak pernyataan Newton yang menyatakan bahwa mata memiliki banyak reseptor untuk menerima bermacam warna. Pada tahun 1801 Thomas Young mengemukakan hipotesa bahwa mata manusia hanya memiliki 3 buah reseptor penerima cahaya, yaitu reseptor yang peka terhadap cahaya biru, merah dan hijau. Seluruh penglihatan warna didasarkan pada ketiga reseptor tersebut. Tetapi Young hampir tidak melakukan eksperimen apapun untuk mendukung pernyataannya.

Seorang ahli penglihatan Jerman Hermann Von Helmholtz menghidupkan dan menjelaskan kebenaran teori Young. Hasil usaha bersama ini kemudian


(33)

terkenal dengan “Teori Young-Helmholtz” atau “Teori Penglihatan 3 Warna” atau “Teori 3 Reseptor”. Melalui ketiga reseptor pada retina mata kita dapat melihat semua warna dan membeda-bedakannya. Jika cahaya menimpa benda, maka benda tersebut akan memantulkan satu atau lebih cahaya dalam spektrum. Jika cahaya yang dipantulkan tersebut menimpa mata, maka reseptor-reseptor di retina akan terangsang salah satunya, dua, atau ketiganya sekaligus, Jika cahaya biru sampai ke mata, reseptor yang peka birulah yang terangsang, dan warna yang tampak adalah biru. Jika reseptor hijau yang terangsang , maka warna yang tampak adalah hijau, dan kalau reseptor merah yang terangsang warna yang tampak adalah merah.

c. Eksperimen James Clerck Maxwell (1855-1861)

Penemuan Young dan Helmholtz membuktikan bahwa terdapat hubungan antara warna cahaya yang datang ke mata dengan warna yang diterima di otak. Hal ini merupakan dukungan awal terhadap asumsi Newton tentanng cahaya dan warna-warna benda. Asumsi Newton menyatakan bahwa benda yang tampak berwarna-warna sebenarnya hanyalah penerima, penyerap, dan penerus warna cahaya yang ada dalam spektrum. James Clerck Maxwell membuat serangkaian percobaan dengan menggunakan proyektor cahaya dan penapis (filter) berwarna.3 buah proyektor yang telah diberi penapis (filter) warna yang berbeda disorotkan ke layar putih di ruang gelap. Penumpukkan dua atau tiga cahaya berwarna ternyata menghasilkan warna cahaya yang lain (tidak dikenal) dalam pencampuran warna dengan menggunakan tinta/cat/bahan pewarna. Penumpukan (pencampuran) cahaya hijau dan cahaya merah, misalnya mennghasilkan warna kuning.

Hasil eksperimen Maxwell menyimpulkan bahwa warna hijau, merah dan biru merupakan warna-warna primer (utama) dalam pencampuran warna cahaya. Warna primer adalah warna-warna yang tidak dapat dihasilkan lewat pencampuran warna apapun. Melalui warna-warna primer cahaya ini (biru, hijau dan merah) semua warna cahaya dapat dibentuk dan diciptakan. Jika ketiga warna cahaya primer ini dalam intensitas maksimum digabungkan, berdasarkan


(34)

eksperimen 3 proyektor yang didemonstrasikan Maxwell, maka ditunjukkan sebagai berikut:

Gambar 2.11. Diagram Percobaan Maxwell

Eksperimen Maxwell merupakan model atau tiruan yang bagus sekali untuk memudahkan pemahaman kita tentang bagaimana reseptor mata menangkap cahaya sehingga menimbulkan penglihatan berwarna di otak.

Pencampuran warna dalam cahaya dan bahan pewarna menunjukkan gejala yang berbeda. Sekalipun begitu, dengan memperhatikan hasilnya secara seksama pada percampuran masing-masing warna primer, dapatkah diperkirakan adanya suatu hubungan yang saling terkait satu sama lain. Warna kuning dalam cahaya ternyata dapat dihasilkan dengan menambahkan warna cahaya primer hijau pada cahaya merah. Cara menghasilkan warna cahaya baru dengan mencampurkan 2 atau lebih warna cahaya disebut “pencampuran warna secara aditif” (additive=penambahan). Warna-warna utama cahaya (merah, hijau, biru) selanjutnya kemudian dikenal juga sebagai warna-warna utama aditif (additive

primaries).Pencampuran warna secara aditif hanya dipergunakan dalam

percampuran warna cahaya.

Hasil percampuran warna ini menunjukkan gejala yang berbeda bidang pencampuran warna seperti pada cat. Dengan pencampuran bahan pewarna (cat) , waarna cat merah dapat dihasilkan dengan mencampur cat warna primer magenta dan cat warna primer yellow. Mencampurkan 2 atau lebih cat berwarna pada hakekatnya adalah mengurangi intensitas dan jenis warna cahaya yang dapat terpantul kembali oleh benda /cat tersebut. Pencampuran warna serupa ini dengan menggunakan pewarna/cat kemudian disebut dengan pencampuran warna secara substraktif (substractive = pengurangan). Warna-warna utama dalam cat/bahan


(35)

pewarna kemudian lazim disebut dengnan warna-warna utama/primer substraktif (substractive primaries).

2.10.2. Warna Dalam Bentuk Gelombang

Gelombang pada dasarnya adalah suatu cara perpindahan energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Energi dipindahkan melalui pergerakan lokal yang relatif kecil pada lingkungan sekitarnya. Energi pada sinar berjalan karena perubahan lokal yang fluktuatif pada medan listrik dan medan magnet, oleh karena itu disebut radiasi elektromagnetik.

a. Panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan cahaya

Setiap warna mempunyai panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda. Bentuknya dapat ditunjukkan dalam suatu bentuk gelombang sinusoida. Berikut gambar gelombang dari berbagai macam frekuensi warna:

Gambar 2.12. Gelombang Frekuensi Warna Cahaya

Jika kita menggambarkan suatu berkas sinar sebagai bentuk gelombang, jarak antara dua puncak atau jarak antara dua lembah atau dua posisi lain yang identik dalam gelombang dinamakan panjang gelombang.


(36)

Puncak-puncak gelombang ini bergerak dari kiri ke kanan. Jika dihitung banyaknya puncak yang lewat tiap detiknya, maka akan didapatkan frekuensi. Pakar fisika kebangsaan Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang mengemukakan fenomena ini pertama kali, lalu hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz). Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa gelombang yang terjadi satu kali per detik. Sebagai alternatif, dapat diukur waktu antara dua buah kejadian/ peristiwa (dan menyebutnya sebagai periode), lalu ditentukan frekuensi (f) sebagai hasil kebalikan dari periode (T), seperti nampak dari rumus dibawah ini:

T

f = 1...(2.1) Sinar orange, mempunyai frekuensi sekitar 5 x 1014 Hz (dapat dinyatakan dengan 5 x 108 MHz-megahertz). Artinya terdapat 5 x 1014 puncak gelombang yang lewat tiap detiknya. Sinar mempunyai kecepatan tetap pada media apapun. Sinar selalu melaju pada kecepatan sekitar 3 x 108 meter per detik pada kondisi hampa, dan dikenal dengan kecepatan cahaya. Terdapat hubungan yang sederhana antara panjang gelombang dan frekuensi dari suatu warna dengan kecepatan cahaya:

v

c=λ. ………...……….(2.2)

dengan,

c = kecepatan cahaya (3x108 m/s)

λ= panjang gelombang (m) dan

v = frekuensi (Hz)

Hubungan ini artinya jika kita menaikkan frekuensi, maka panjang gelombang akan berkurang. Sebagai contoh, jika kita mendapatkan mendapatkan sinar warna merah mempunyai panjang gelombang 650 nm, dan hijau 540 nm, maka dapat diketahui bahwa warna hijau memiliki frekuensi yang besar daripada warna merah.


(37)

Warna yang kita lihat diinterpretasikan dalam bentuk spektrum warna atau spektrum sinar tampak :

Gambar 2.14. Spektrum Warna

Dan warna-warna utama dari spektrum sinar tampak adalah : Tabel 2.1. Spektrum Warna

Warna Panjang Gelombang (nm)

Ungu 380 – 435

Biru 435 – 500

Sian (biru pucat) 500 – 520

Hijau 520 – 565

Kuning 565 – 590

Orange 590 – 625

Merah 625 – 740

Pada kenyataannya, warna saling bercampur satu sama lain. Spektrum warna tidak hanya terbatas pada warna-warna yang dapat kita lihat. Sangat mungkin mendapat panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar ungu atau lebih panjang dari sinar merah. Pada spektrum yang lebih lengkap, akan ditunjukkan ultra-ungu dan infra-merah, tetapi dapat diperlebar lagi hingga sinar-X dan gelombang radio, diantara sinar lain. Gambar berikut menunjukkan posisi spektrum-spektrum tersebut.


(38)

Gambar 2.15. Spektrum Gelombang Elektromagnetik 2.11. Internal ADC dari ATMEGA 8535

ADC (Analog Digital Converter) merupakan sebuah interface yang dapat merubah tegangan analog menjadi digital. Karena mikrokontroler hanya memiliki masukan berupa data-data digital, maka agar mikrokontroler dapat membaca tegangan analog, ADC lah temannya.

ATmega8535 memiliki 8 saluran ADC, maka untuk keperluan konversi sinyal analog menjadi data digital yang berasal dari sensor cahaya dapat langsung dilakukan prosesor utama. Beberapa karakteristik ADC internal ATmega8535 adalah :

a. Mudah dalam pengoperasian. b. Resolusi 10 bit.

c. Memiliki 8 masukan analog. d. Konversi pada saat CPU sleep. e. Interrupt waktu konversi selesai.

2.12. Sistem Penggerak Motor

Pemilihan motor untuk pergerakan benda adalah sangat penting dalam menentukan unjuk kerja sistem dalam melakukan pergerakan. Motor harus memiliki daya dan torsi yang cukup besar untuk mengatasi berat total benda.


(39)

2.12.1. Motor DC

Motor DC (Direct Current Motor) adalah peralatan elektromekanik dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Bagian utama dari motor dc terdiri dari dua bagian yaitu bergerak yang disebut rotor (jangkar), dan bagian yang diam disebut stator.

Gambar 2.16. Konstruksi Dasar Motor DC

Masing – masing bagian mempunyai lilitan kawat. Pada stator, lilitan kawat berfungsi sebagai pembangkit medan magnet, sedangkan pada rotor, lilitan berfungsi sebagai pembangkit gaya gerak listrik. Rotor yang dialiri arus listrik diletakkan dalam medan magnet tetap. Akibatnya tercipta gaya pada kumparan baik pada sisi A maupun pada sisi B (dapat diihat pada gambar 2.17). Gaya yang ditimbulkan tersebut adalah gaya lorentz, yaitu gaya interaksi arus atau muatan listrik yang bergerak dengan medan magnet homogen yang mempengaruhinya, yang dinyatakan dalam:

F = B i l sin Ɵ………(2.3)

Sehungga gaya tarik menarik atau tolak menolak yang terjadi antara rotor dengan magnet permanen menyebabkan bagian rotor berputar.


(40)

Gambar 2.17. GayaMedan Magnet

Perputaran motor DC secara umum berbanding lurus dengan tegangan yang diinputkan pada terminalnya. Oleh karena itu untuk mendapatkan putaran rendah mka terminal diberi tegangan rendah minimal 3 volt dan untuk mendapatkan putaran tinggi maka terminal input diberi tegangan yang tinggi maksimal 12 volt. Untuk dapat mengendalikan perputaran motor DC, maka kita harus membuat tegangan out put yang bervariasi ( dapat diatur mulai dari 0 volt hingga tegangan maksimum secara linier).

Solusi dari permasalahan diatas adalah PWM. PWM (Pulse Width

Modulation) adalah suatu teknik manipulasi dalam pengendalian motor

mengunakan prinsip cut-off dan saturasi. Dalam satu siklus perioda diatur lebar pulsa low. Lebar pulsa high pada saat saturasi dan lebar pulsa low pada saat

cut-off. Dengan mengatur lebar pulsa high dan lebar pulsa low dalam satu siklus,

dapat ditentukan siklus kerja atau duty cycle.

………(2.4)


(41)

Gambar 2.18. Ilustrasi Sinyal PWM

Motor akan berputar selama lebar pulsa high, dan tidak akan berputar selama lebar pulsa low. Pada gambar diketahui duty cycle adalah 75%, artinya kecepatan motor hanya akan berputar 75% dari kecepatan penuh. Begitu juga pada gambar duty cycle yang 50% artinya kecepatan motor hanya akan berputar 50% dari kecepatan penuh. Dengan demikian kecepatan motor dapat di control. Dari penjelasan di atas dapat diketahui bahwa jika dikehendaki kecepatan penuh maka diberi lebar pulsa high secara konstan. Jika dikehendaki kecepatan bervariasi maka diberikan pulsa yang lebar high dan lownya bervariasi. Pembangkitan pulsa PWM diperoleh melalui fasilitas timer yang terdapat pada mikrokontroler ATMEGA8535 dengan memberikan tundaan pada saat high dan saat low.

Kecepatan perputaran motor dinyatakan dalam rotation per minute (rpm) atau dapat diartikan sebagai jumlah putaran dalam satu menitnya. Kecepatan motor DC berbanding terbalik dengan torsi yang dihasilkannya. Torsi pada motor DC dapat diartikan dengan perbandingan daya kerja motor DC dengan kecepatan perputarannya. Sehingga dapat dirumuskan dengan :

……….(2.5)

Dengan P adalah daya kerja motor dalam satuan watt dan adalah kecepatan

perputaran motor dalam satuan rotation per minute (rpm).

Motor DC banyak digunakan di robotik untuk ukuran kecil dan output energi tinggi. Harganya murah, kecil, dan kuat. Khas motor DC beroperasi sedikitnya pada 1,5 volt hingga 100 volt. Robotik sering menggunakan motor


(42)

yang beroperasi pada 6, 12, atau 24 volt. Menjalankan motor DC dengan kecepatan dari beberapa ribu sampai sepuluh ribu RPM. Tegangan rendah (misalnya, 12 volt atau kurang) motor DC dapat menarik dari 100 milliamps ke beberapa ampli, tergantung pada desain. Karakteristik utama DC Motors meliputi: kecepatan tinggi, torsi rendah, pembalik dan gerak terus menerus.

Gambar 2.19. Motor DC

Jika menempatkan sebuah loop kawat dalam medan magnet yang kuat dengan cara yang ditunjukkan (Gambar 2.17) , maka loop tersebut akan mengalami tindakan motor sedemikian rupa sehingga loop kawat akan mencoba untuk berpaling.


(43)

Efek ini hanya akan terjadi ketika kawat diletakkan berdekatan atau sejalan dengan magnetik bidang (Gambar 2.18).

Gambar 2.21. Loop Kawat Mendekati Bidang

sisi kanan kontak dan kontak loop asli membuat kontak dengan sisi ruas kiri. Jika meneliti konsep ini dengan hati-hati dapat dilihat bahwa sementara arus diterapkan pada sikat kontak lingkaran kawat akan merotasi melalui kontak 180 derajat di mana akan dibuat lagi dan rotor (yang berputar hal) akan terus rotasi.

Gambar 2.22. Sikat Kontak Lingkaran Kawat yang akan Merotasi

Arah rotasi tergantung pada: Polaritas baterai (Power Source). Stator adalah stasioner di luar bagian dari sebuah motor. Rotor adalah bagian


(44)

dalam yang berputar. Masing-masing ujung kawat diatur untuk menghubungkan himpunan disebut komutator. Torsi dari motor adalah gaya putar yang dihasilkan pada poros output. Ketika motor itu mogok menghasilkan jumlah maksimum torsi yang dapat menghasilkan. Oleh karena rating torsi biasanya diambil ketika motor telah terhenti dan disebut torsi kios. Kekuatan sebuah motor adalah produk dari kecepatan dan torsi. Daya output terbesar dibongkar di suatu tempat antara kecepatan (kecepatan maksimum, tidak ada torsi) dan terhenti (torsi maksimum, tidak ada kecepatan). Motor yang menarik lebih banyak arus akan memberikan kekuasaan yang lebih besar. Juga, motor tertentu menarik lebih banyak arus memberikan lebih banyak output torsi. Praktis motor rotor terdiri dari beberapa set kawat setiap rangkaian yang terdiri dari sepotong kawat dibungkus mungkin sekali mengelilingi loop.

2.12.2. Motor Servo

Gambar 2.23

Alasan penggunaan motor ini dikarenakan penggunaan motor servo tidak memerlukan gearbox serta rangkaian driver, hal ini disebabkan pada motor servo itu sendiri sudah terdapat gearbox dan driver elektronik sehingga motor servo dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler. Selain itu untuk motor seukurannya motor servo mempunyai daya torsi yang cukup besar. Motor servo memiliki tiga kabel terhubung untuk power supply dengan besar tegangan berkisar 5 sampai 7 volt. Kabel ketiga merupakan kabel pengendali yang dapat langsung dihubungkan ke mikrokontroller. Posisi perputaran motor dapat dikendalikan dengan menggunakan gelombang pulsa yang dikirimkam ke motor


(45)

servo untuk mengontrol pergerakan motor digunakan metoda PWM (Pulse Width Modulation). PWM adalah merupakan suatu metoda untuk mengatur pergerakan motor dengan cara mengatur prosentase lebar pulsa high terhadap perioda dari suatu sinyal persegi dalam bentuk tegangan periodik yang diberikan ke motor.

Motor servo akan dapat menerima pulsa setiap 20 ms. Panjang dari pulsa akan berpengaruh terhadap perputaran dari motor, sebagai contoh jika panjang pulsa 1,5 ms, akan membuat motor berputar sebanyak 900, jika lebar pulsa lebih besar dari 1.5 ms, motor akan berputar mendekati 1800 sedangkan jika lebih kecil dari 1,5 ms motor akan berputar mendekati 00. Motor servo dapat berputar sebanyak 900 sampai 1800, selain itu ada juga yang dapat berputar 3600. Mikrokontroler ATmega 8535 diprogram sebagai controlled PWM generator. Didalam mikrokontroler ATmega 8535 akan dilakukan pemrosesan data yang diterima dari prosesor menjadi sinyal persegi yang telah termodulasi lebar pulsanya. PWM_01, PWM_02, PWM_.., dan PWM_12 adalah jalur keluaran gelombang pulsa, karena arah perputaran motor servo bergantung pada nilai pulsa yang diberikan hanya bergantung pada dua belas output pin ini.

Karena motor servo sudah mempunyai rangkaian driver maka mikrokontroler ATmega 8535 dapat langsung memberikan arus output maksimal ke motor servo sehingga sinyal PWM yang dihasilkan dapat langsung digunakan untuk mengoperasikan motor agar dapat beroperasi.

2.12.2.1. Menghasilkan sinyal PWM menggunakan Timer di chip ATMega

Ini adalah panduan untuk mengendalikan unhacked servos menggunakan Timer1 pada ATMega8 chip. Penggunaan Timers ATMega128 atau berbeda, teknik-teknik dan ide-ide dapat dengan mudah diterapkan. Pertama sedikit informasi mengenai pengendalian servo. Servos memiliki tiga input kabel: Merah = Vcc (antara 4.8V dan 6V merupakan standar), Black = Ground, White = PWM. Masukan Servo kontrol dilakukan dengan mengirimkan modulator lebar pulsa PWM sinyal ke input pin. Servo membandingkan sinyal ke posisi yang sebenarnya dan menyesuaikan servo sesuai. Sirkuit internal diharapkan servo


(46)

PWM 50Hz sinyal konstan (a 50 Hz sinyal adalah salah satu yang berulang setiap 20 ms).

1 / 50 Hz = 20 ms

Sinyal akan memberikan servo salah satu yang tinggi (5V) untuk 1-2ms dan rendah (0V) untuk remainer dari periode 20ms. Durasi sinyal tinggi menentukan posisi servo upaya untuk mempertahankan. Servo harus terus-menerus menerima sinyal ini untuk mempertahankan posisinya.

1.0ms = penuh kiri 1.5ms = tengah 2.0ms = penuh kanan

Dengan asumsi menggunakan servo yang memiliki 90 derajat rotasi: penuh kiri = 0 derajat

tengah = 45 derajat penuh kanan = 90 derajat

Berbeda servo memiliki rentang yang berbeda putaran penuh sendiri kiri, tengah, dan hak penuh mungkin sesuai dengan sudut yang berbeda. Mungkin juga menemukan bahwa dalam rangka untuk mencapai kisaran penuh gerak harus mengirim servo pulsa tinggi lagi yang 2.0ms atau lebih singkat dari 1.0ms.

Fase dan Frekuensi modus Benar:

Untuk menghasilkan sinyal 50Hz dengan sinyal yang tinggi yang bervariasi antara 1-2ms, menggunakan Frekuensi Fase dan modus dari Timer pada ATMega Atmel chip.

Dalam Fase dan Frekuensi modus Benar timer akan dimulai dari nol, menghitung sampai dengan nilai yang ditetapkan pengguna yang disebut ICRn (n adalah nomor timer. Dalam contoh ini, akan menggunakan Timer1 dan dengan demikian ICR1), dan kemudian menghitung kembali ke nol.

Dalam rangka untuk menentukan nilai ICR1, harus mengetahui dua hal: a. Sistem clock speed

b. Timer clock speed

Menggunakan papan MDMicro Maveric, itu kemungkinan besar akan 16MHz. Kecepatan timer ditentukan oleh sistem clock speed dibagi dengan prescaler.


(47)

Prescaler diatur oleh CSn2: 0 bit yang berlokasi di TCCRn register (di mana n adalah nomor timer). Sebagai contoh, kecepatan Timer1 diatur oleh bit CS1 yang berlokasi di TCCR1B.

Untuk menghitung bagaimana untuk menghasilkan frekuensi yang dikehendaki, lembar data yang ATMega menyediakan persamaan ini:

Persamaan ini memberitahu jam sistem berhubungan dengan frekuensi (fclk_I / O), prescaler (N = 1, 8, 64, 256, atau 1024), ICR1 (TOP) dan output PWM frekuensi (fOCnxPFCPWM). Untuk mendapatkan 50 Hz dengan jam sistem frekuensi 16 MHz, akan perlu menggunakan TOP berikut (ICR1) nilai untuk prescalers berikut:

Prescaler N = 1 maka TOP (ICR1) = 160.000 Prescaler N = 8 maka TOP (ICR1) = 20.000 Prescaler N = 64 maka TOP (ICR1) = 2500 Prescaler N = 256 maka TOP (ICR1) = 625 Prescaler N = 1024 maka TOP (ICR1) = 156,25

Catatan: tidak dapat menggunakan prescaler 1 atau 1024 untuk menghasilkan 50 Hz PWM dengan 16 MHz: Prescaler 1 tidak dapat digunakan sejak 160.000 terlalu besar untuk muat di TCR1. TCR1 adalah sebuah 16 bit register dengan kisaran 0-65.535.

Prescaler 1024 tidak boleh digunakan karena tidak dapat menambahkan desimal ke ICR1. Untuk prescaler 8 dan mengatur ICR1 sampai 20000 ini akan memungkinkan untuk mengubah OCR1A antara 1000 dan 2000 untuk mendapatkan 1-2 ms pulsa tinggi.

Perbedaan antara ICRn dan OCRxn adalah ICRn menciptakan sinyal PWM 50 Hz untuk servo dan OCRxn mengontrol gerakan servo.


(48)

Gambar 2.24. Fase dan Frekuensi yang Benar Mode PWM, Waktu Diagram

Setelah menetapkan ICRn (ICR1 untuk Timer1), dan tidak akan berubah lagi. Namun akan terus berubah OCRxn (OCR1A untuk Timer1 servo A) untuk mengontrol posisi servo.


(49)

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Diagram Block Rangkaian

Benda

Konveyor Utama


(50)

Gambar 3.1. Diagram Blok Perancangan Konveyor Multi Level sebagai Alat Pemindahan Barang Berbasis ATMEGA8535

Berdasarkan gambar diatas, benda dimasukkan ke konveyor utama dibaca oleh sensor kemudian sensor mengirim data pada mikrokontroler. kemudian benda bergerak ke konveyor 1, konveyor 2 atau konveyor 3 sesuai data yang dikirim. Setelah benda masuk ke konveyor 1, konveyor 2 atau konveyor 3 kemudian motor menggerakkan konveyor menuju tempat barang masing - masing.

3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian,


(51)

Vreg

LM7805CT

IN OUT

TIP32C

100ohm

100uF

330ohm 220V 50Hz 0Deg

TS_PQ4_12

2200uF 1uF

1N5392GP 1N5392GP

12 Volt

5 Volt

sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke motor servo. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :

Gambar 3.2. Rangkaian Power Supplay (PSA)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan

diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT)

digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah Mikrokontroler ATMega8535. Pada mikrokontroler inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan


(52)

sesuai dengan yang dikehendaki. Mikrokontroler ini merupakan suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu kemasan.

Penggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan populer. Ada beberapa vendor yang membuat mikrokontroler diantaranya Intel, Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics danlain-lain. Dari beberapa vendor tersebut, yang paling popular digunakan adalah mikrokontroler buatan Atmel. Atmel adalah mikrokontroler produk Intel yang dilepas ke pasaran untuk pengembangan lebih lanjut.

ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berbasis AVR dengan konsumsi daya rendah yang dikembangkan dari arsitektur RISC. Dengan Instruksi yang dapat dijalankan dalam satu siklus clock, ATMega8535 mempunyai throughputs sistem 1 MIPS per MHz. ATMega8535 mempunyai 32 register yang secara langsung terhubung dengan Arithmatic Logic Unit (ALU). Mikrokontroler ATMega8535 juga dilengkapi dengan port serial, yang memungkinkan bagi kita mengirimkan data dalam format serial.

Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai 40 pin dengan catu daya tunggal 5 volt. Ke-40 pin dalam keluarga mikrokontroler ATMega8535 digambarkan sebagai berikut:


(53)

Gambar 3.3. Rangkaian Mikrokontroler ATMega

3.4 Rangkaian Jembatan H

Rangkaian jembatan H ini berfungsi untuk memutar motor servo searah/berlawanan arah dengan arah jarum jam. Mikrokontroler tidak dapat langsung mengendalikan putaran dari motor servo, karena itu dibutuhkan driver sebagai perantara antara mikrokontroler dan motor servo, sehingga perputaran dari motor servo dapat dikendalikan oleh mikrokontroler. Rangkaian jembatan H ditunjukkan pada gambar 3.4 berikut ini :

I III

VCC 5V 330? 2SC945 1.0k? 1.0k? 18? Tip 127 VCC 5V Kumparan1 VCC Tip 127 18? 1.0k? VCC 5V VCC 5V 2SC945 330? Motor ATMega8535


(54)

II IV

Gambar 3.4 Rangkaian jembatan H

Untuk mempermudah penjelasan, maka rangkaian di atas dikelompokkan menjadi 4 rangkaian. Pada rangkaian di atas, jika salah input rangkaian I yang dihubungkan ke mikrokontroler diberi logika high dan input pada rangkaian lainnya diberi logika low, maka kedua transistor tipe NPN C945 pada rangkaian I akan aktip. Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 pada rangkaian I akan mendapat tegangan 0 volt dari ground. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri atas diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini aktip (transistor tipe PNP akan aktip jika tegangan pada basis lebih kecil dari 4,34 volt). Aktipnya transistor PNP TIP 127 ini akan mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga kolektor mendapatkan tegangan 15 volt dari Vcc.

Kolektor dari transistor TIP 127 dihubungkan ke kumparan, sehingga kumparan akan mendapatkan tegangan 15 volt. Hal ini akan mengakibatkan kumparan menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang akan menarik motor untuk mengarah ke arah kumparan yang menimbulkan medan magnet tersebut.


(55)

Sedangkan rangkaian II, III dan IV karena pada inputnya diberi logika low, maka kumparannya tidak menimbulkan medan magnet, sehingga motor tidak tertarik oleh kumparan-kumparan tersebut.

Demikian seterusnya untuk menggerakkan motor agar berputar maka harus diberikan logika high secara bergantian ke masing input dari masing-masing rangkaian.

3.5 Rangkaian Sensor LDR

Rangkaian sensor warna ini berfungsi untuk mengetahui warna dari benda yang berada di atas sensor, Sensor warna ini dirancang dengan menggunakan 3 buah LED yang terdiri dari 1 LED warna merah, 1 LED warna hijau, dan 1 LED warna biru. Dimana ketiga LED ini mengelilingi sebuah LDR yang diserikan dengan sebuah resistor. Rangkaian sensor warna ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini:

Gambar 3.5a Gambar 3.5b Gambar 3.5c

Susunan Sensor Warna Rangkaian pemancar Rangkaian Penerima

Rangkaian pemancar pada gambar 3.5b menggunakan 3 buah LED dengan warna – warna seperti yang telah disebutkan di atas. Ke enam LED ini disusun sesuai dengan susunan pada gambar 3.5a.

4.7k฀ VCC

5V

LDR

ADC


(56)

Rangkaian penerima terdiri dari sebuah resistor 4K7 dan sebuah LDR yang disusun secara seri. Keluaran dari rangkaian penerima dihubungkan ke rangkaian ADC untuk diubah datanya menjadi data biner agar dapat dikenali oleh mikrokontroler ATMEGA8535. Rangkaian ADC ditunjukkan pada gambar 3.6 berikut ini:

Gambar 3.6. Rangkaian ADC

Input ADC dihubungkan ke sensor warna, sehingga setiap perubahan tegangan yang dihasilkan oleh sensor warna akan dideteksi oleh ADC.

Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt , sehingga keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC. Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari 12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt.

3 2 4 8 1 LM358N 5 6 4 8 7 LM358N 5V VCC 5V VCC 50% 4.7k? 330? 1uF 100pF 330? 330? D1 D0 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC CLK R CS RD WR CLK IN INTR V IN (+) V IN (-) A GND V REF/2 D GND ADC0804 100pF 1.0k? 100pF 100pF 10k? Vreg LM7809CT IN OUT 1.0k? 100uF 100pF Vreg LM7805CT IN OUT 100uF 100pF 330? 4.7k?

P3.7 (ATM8535)

P0.0 (ATM8535) P0.1 (ATM8535) P0.2 (ATM8535) P0.3 (ATM8535) P0.4 (ATM8535) P0.5 (ATM8535) P0.6 (ATM8535) P0.7 (ATM8535) 4.7k? 2SA733 5V VCC 12V VDD 330? 10k? 5V VCC Sensor warna


(57)

Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan output ADC yang disebabkan oleh perubahan inputnya (tegangan baterai) akan diketahui oleh mikrokontoler.

3.6 Rangkaian Sensor Kedekatan

Sensor ini berfungsi untuk mengetahui ketika ada benda (tangan) yang mendekat ke alat. Pada alat ini sensor kendekatan yang digunakan adalah sebuah pemancar infra merah dengan sebuah potodioda dan sebuah rangkaian penerima sinyal infra merah. Prinsip kerjanya adalah dengan memanfaatkan pantulan dari sinar infra merah yang dipancarkan oleh LED infra merah. LED infra merah dan potodioda dipasang sejajar, sehingga dalam keadaan normal, tidak ada benda yang mendekat, maka sinar infra merah akan terus ke depan (tidak ada yang dipantulkan). Namun ketika ada benda yang mendekat, kemudian sinar infra merah mengenai benda tersebut, maka sebagian sinar akan dipantulkan dan pantulannya akan mengenai potodioda. Potodioda yang terkena pantulan sinar infra merah akan mengalami perubahan hambatan, sehingga tegangan yang dihasilkan juga akan berubah. Perubahan tegangan inilah yang kemudian diolah oleh rangkaian pengolah sinyal agar menjadi sinyal digital, kemudian dikirimkan ke mikrokontroler. Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3.7. Rangkaian Pemancar Infra Merah

Pada rangkaian di atas digunakan sebuah LED infra merah yang diserikan dengan sebuah resistor 18 ohm. Resistor ini berfungsi untuk membatasi arus yang

VCC 5V

Infra Merah 18


(58)

masuk ke LED infra merah agar LED infra merah tidak rusak. Resistor yang digunakan adalah 18 ohm sehingga arus yang mengalir pada LED infra merah adalah sebesar:

V = I.R I = V = 5 = 0,277 A atau 277 mA R 18

Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED infra merah, maka intensitas pancaran infra merah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pancarannya akan semakin jauh.

Pancaran dari sinar infra merah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan sinyal tertentu, dimana jika potodioda menerima pancaran sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pancaran sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1). Rangkaian penerima infra merah seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3.8. Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah

Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300

VCC 5V 330k? Poto dioda 4.7k? C828 10k? 1.0k? Q2 2SA733 10k? 2SC945 4.7k? 1.0k? 1.0k? Q4 2SA733 10k? 330? LED1


(59)

Kohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke basis dari transistor tipa NPN C828, ini berarti untuk membuat transistor tersebut aktip maka tegangan yang keluar dari potodioda harus lebih besar dari 0,7 volt.

Aktipnya transistor C828 akan menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktip. Seterusnya aktipnya transistor A733 akan menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga transistor ini juga aktip.

Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler ATMega8535 sehingga jika transistor ini aktip, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke mikrokontroler ATMega8535, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa ada benda yang berada di dekat sensor sehingga pantulan sinar infra merah mengenai sensor. Namun ketika tidak ada benda di dekat sensor, maka pantulan sinar infra merah tidak ada yang mengenai potodioda, sehingga sensor akan mengirimkan sinyal high ke mikrokontroler.

Transistor ke-4 tipe PNP A733 berfungsi untuk menyalakan LED sebagai indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar infra merah dari pemancar. LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar infra merah.

3.7. Rangkaian Driver Motor DC

Pada saat sensor membaca sinyal output dari benda/objek berwarna maka akan dibutuhkan posisi benda yang tepat didepan sensor. Oleh karena itu disini di


(60)

gunakan pengait yang mengatur saat benda berada tepat didepan sensor. Pengait tersebut digerakkan dengan menggunakan sebuah motor dc. Motor dc tidak bisa langsung dikendalikan oleh mikrokontroler. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah driver yang menghubungkan dengan mikrokontroler. Driver yang digunakan adalah sebuah rangkaian driver motor dc. Rangkaian driver motor dc, ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.9. Rangkain Driver Motor DC

Pada rangkaian diatas, jika p2.2 diset high yang berarti p2.2 mendapat tegangan 5 volt, maka kedua kapasitor tipe NPN C945 yang disebelah kiri akan aktif. Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan mendapat tegangan 0 volt dari ground.

Kolektor dari transistor C945 yang berada disebelah kiri atas diumpankan kebasis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini aktif (transistor

tipe PNP akan aktif jika tegangan pada basis lebih kecil dari 4,34 volt). Aktifnya

transistor PNP TIP 127 ini akan mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga kolektor mendapatkan tegangan 12 volt dari Vcc.

Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada disebelah kiri bawah di umpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor TIP 122 mendapatkan tengangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktif (transistor tipe NPN akan aktif jika tegangan pada basis lebih besar dari 0,7


(61)

ke emitor, sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Karena kolektor TIP 122 dihubungkan dengan kolektor TIP 127 yang mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc, maka kolektor TIP 122 juga mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kiri mendapatkan tegangan 5 volt (polaritas positif).

Agar motor dapat berputar ke satu arah maka kaki sebelah kanan harus mendapatkan tegangan 0 volt (polaritas negatif). Hal ini diperoleh dengan memberikan logika low (0) pada P2.3 mikrokontroler ATMega8535.

Pada rangkaian di atas, jika P2.3 diset low yang berarti P2.3 mendapat tegangan 0 volt, maka kedua transistor jenis NPN C945 yang disebelah kanan tidak akan aktif. Hal ini membuat kolektor dari kedua transistor C945 akan mendapat tegangan 5 volt dari Vcc.

Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kanan akan di umpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP 127 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktif. Karena transistor PNP TIP 127 tidak aktif maka kolektornya tidak terhubung ke emitor sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 12 volt dari Vcc, tetapi mendapatkan teganganyang berasal dari transistor TIP 122 yang berada di bawahnya.

Sedangkan kolektor dari transistor C945 yan berada disebelah kanan bawah diumpankan ke basis dari transistor jenis NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor TIP 122 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini aktif. Karena transistor TIP 122 ini menjadi aktif, menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.

Karena kolektor TIP 122 yang mendapatkan tegangan 0 volt dari ground dihubungkan dengan kolektor TIP 127, maka kolektor dari TIP 127 juga mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini akan menyebabkan motor akan berputar ke satu arah tertentu. Sedangkan untuk memutar motor kearah sebaliknya, maka logika yang diberikan ke P2.2 adalah low (0) dan logika yang di berikan ke P2.3 adalah high (1).


(62)

3.8. Rangkaian Motor Servo

Motor servo jika terhubung pada PortC.0 pada rangkaian mikrokontroler. Motor servo mempunyai tiga masukan yaitu input, Vcc. Ground. Jika mikrokontroller di berikan logika 1 ( high) pada salah satu inputan motor servo maka motor servo tidak berkerja sedangkan jika mikrokontroler diberikan logika 0 (low) maka servo berkerja sesuai fungsi yang dibutuhkan oleh motor servo seperti yang terlihat pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Rangkaian Motor Servo

Paralaks servo standar yang sangat ideal untuk robotika dan gerakan dasar proyek. Motor Servo ini akan memungkinkan suatu gerakan kisaran 0-180 derajat. Output Servo Parallax poros gear standar konfigurasi.

Servo motor menggunakan sinyal PWM untuk mengendalikan motor. Motor servo akan bekerja dengan baik pada 50 Hz dari frekuensi PWM, ini berarti sinyal PWM memiliki periode 20ms. Sirkuit elektronik di dalam motor servo akan respons terhadap sinyal PWM width yang 0.7ms untuk 1ms PWM lebar akan membuat motor servo untuk memutar searah jarum jam (CW), maka untuk 2ms PWM 1.7ms lebar akan membuat motor servo untuk memutar berlawanan arah jarum jam ( CCW). Untuk standar PWM servo yang lebar 1.5ms akan memutar motor servo pusatnya.

Lebar PWM yang tepat tergantung pada jenis motor servo dan Parallax Servo yang digunakan masing – masing 1ms dan 2ms. Paralaks servo motor yang terdiri dari tiga kabel diwarnai dengan Putih, Merah dan Hitam. Merah dan Hitam


(63)

Tidak Start

Baca Isi Konveyor

Benda = Hijau Benda = Merah Benda selain Hijau

dan Merah

Motor Servo akan memindahkan benda dari konveyor utama

ke konveyor 1

Motor Servo akan memindahkan benda dari konveyor utama

ke konveyor 2

Motor Servo akan memindahkan benda dari konveyor utama ke konveyor Lain

Motor Servo akan memindahkan benda

dari konveyor 1 ke tempat barang 1

Motor Servo akan memindahkan benda

dari konveyor 2 ke tempat barang 2

Motor Servo akan memindahkan benda dari konveyor lain ke tempat barang lain

End End

End

Tidak

Ya Ya

kabel pergi ke Vcc dan Gnd, sementara kabel Putih gunakan untuk memberi sinyal PWM dari mikrokontroler ATMega8535 I / O port.

3.9. Flowchart System

Gambar 3.11. Flowchart Perancangan Konveyor Multi Level sebagai Alat Pemindahan Barang Berbasis ATMEGA8535


(64)

BAB IV PENGUJIAN ALAT

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA)

Pengujian pada bagian rangkaian power supplay ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter digital. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran sebesar + 5,1 volt. Tegangan ini dipergunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Mikrokontroler ATMega8535 dapat bekerja pada tegangan 4,0 sampai dengan 5,5 volt, sehingga tegangan 5,1 volt ini cukup untuk mensupplay tegangan ke mikrokontroler ATMega8535. Tegangan keluaran kedua sebesar 13,7 volt. Tegangan ini digunakan untuk mensupplay tegangan ke motor servo.

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller ATMega8535 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega8535. Programnya adalah sebagai berikut:

#include <mega8535.h> Void main()

{

DDRA=0xff PORTD=0x10 }


(65)

Penjesan dari program diatas adalah: #include <mega8535.h>

//menyertakan file library untuk chip ATmega8535. DDRD=0xff

//Port D, dijadikan sebagai output. PORTD=0x10

/*

Mengeluarkan output ke Port D dengan nilai 0x10 ( 10 Heksa) atau 00010000. Berarti logika dari Port D saat program dijalankan:

1. Port D.0  low (0)

2. Port D.1  low (0)

3. Port D.2  low (0)

4. Port D.3  low (0)

5. Port D.4  high (1)

6. Port D.5  low (0)

7. Port D.6  low (0)

8. Port D.7  low (0)

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke PD.7


(66)

Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller ATMega8535, kemudian mikrokontroller dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka rangkaian minimum mikrokontroller ATMega8535 telah bekerja dengan baik.

4.3 Pengujian Rangkaian Jembatan H

Pengujian pada rangkaian jembatan H ini dilakukan dengan menghubungkan input rangkaian jembatan H ini dengan rangakaian mikrokontroler ATMEGA8535 dan menghubungkan output dari rangkaian jembatan H ini dengan motor servo, kemudian memberikan program sebagai berikut:

Loop: Clr P1.3 Setb P1.0 Acall Tunda Clr P1.0 Setb P1.1 Acall Tunda Clr P1.1 Setb P1.2 Acall Tunda Clr P1.2 Setb P1.3 Acall Tunda Sjmp Loop


(67)

Tunda: Mov R7,#50 Tnd:

Mov R6,#255 Djnz r6,$ Djnz r7,Tnd Ret

Program di atas akan memberikan logika high secara bergantian pada input dari jembatan H, dimana input dari jembatan masing-masing dihubungkan ke P1.0,P1.1, P1.2 dan P1.3. Dengan program di atas maka motor akan bergerak searah dengan arah putaran jarum jam. Untuk memutar dengan arah sebaliknya, maka diberikan program sebagai berikut :

Loop: Clr P1.0 Setb P1.3 Acall Tunda Clr P1.0 Setb P1.3 Acall Tunda Clr P1.2 Setb P1.1 Acall Tunda


(68)

Clr P1.1 Setb P1.0 Acall Tunda Sjmp Loop

Tunda: Mov R7,#50 Tnd:

Mov R6,#255 Djnz r6,$ Djnz r7,Tnd Ret

Dengan program di atas, maka motor akan berputar berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam. Tunda digunakan untuk mengatur kecepatan putar dari motor. Semakin besar nilai yang diberikan pada tunda, maka perputaran motor akan semakin lambat, dan sebaliknya.

4.4. Pengujian Rangkaian Sensor LDR

Rangkaian sensor warna ini dapat diuji dengan menghubungkan rangkaian ini dengan sumber tegangan 5 volt, kemudian meletakkan benda dengan warna yang berbeda – beda ke atas sensor warna dan mengukur keluaran dari rangkaian sensor warna dengan menggunakan volt meter digital. Jarak sensor ke benda adalah 2,5 mm.


(69)

Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut: Tabel 4.1. Data Pengujian Rangkaian Sensor LDR

Warna benda Tegangan yang dihasilkan

Merah 690 – 720 mV

Hijau 500 – 530 mV

Biru 370 – 420 mV

Gambar 4.1. Gelombang yang Dihasilkan Rangkaian Sensor LDR

4.5 Pengujian Rangkaian Sensor Kedekatan

Pengujian pada rangkaian sensor kedekatan ini dapat dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian ini dengan sumber tegangan 5 volt, kemudian meletakkan potodioda dan infra merah secara bersebelahan. Ketika ada benda yang mendekat, maka, maka pantulan sinar infra merah akan mengenai potodioda, sehingga menyebabkan LED indikator pada rangkaian penerima akan menyala, dan tegangan output rangkaian sebesar 0,2 volt. Namun ketika tidak ada benda/objek yang mendekat, maka pantulan infra merah tidak mengenai


(70)

potodioda, hal ini menyebabkan LED indikator pada rangkaian penerima tidak menyala dan tegangan output dari rangkaian ini sebesar 4,8 volt.

Pengujian selanjutnya dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler ATMEGA8535, dan memberikan program tertentu pada mikrokontroler ATMEGA8535. Untuk mendeteksi adanya sinyal yang dikirimkan oleh sensor, maka mikrokontroler harus diprogram untuk dapat mengecek sinyal apa yang dikirimkan oleh sensor. Jika sinyal yang dikirimkan adalah sinyal high (1), berarti tidak ada benda yang mendekat, namun jika sinyal yang dikirimkan adalah sinyal low, maka ini berarti ada benda yang mendekat ke alat. Program untuk mendeteksi pengiriman sinyal dari rangkaian sensor ini adalah,

Sensor Bit P3.4 Cek_Sensor: Jb sensor,Cek_sensor Clr P3.7

. . .

Di awal program dibuat inisialisasi port, dimana rutin ini menunjukka n bahwa sensor kedekatan dihubungkan ke P3.4. Pada rutin ini program akan melihat kondisi P3.4 yang dihubungkan ke sensor, dengan menggunakan perintah

Jb (jump if bit), jika kondisi P3.4 bit (high), yang berarti tidak ada benda yang

mendekat, maka program akan lompat ke rutin cek sensor. Namun jika kondisi P3.4 notbit (low), maka program akan melanjutkan ke rutin Clr P3.7. Perintah ini akan menyebabkan LED yang terhubung ke P3.7 mati. Jika rangkaian telah berjalan sesuai dengan program yang diberikan, maka rangkaian telah bekerja dengan baik.


(71)

4.6. Pengujian Motor DC

Motor DC dalam hal ini digunakan untuk mengatur gerakan pengait yang berfungsi untuk mengatur ketepatan posisi benda/objek didepan sensor selama sensor membaca dan membandingkan data dari warna bola. Setelah sensor mengetahui warna bola, pengait dibuka sehingga bola dilepaskan pada wadah yang ditentukan untuk warna bola tersebut.

a. Menentukan arah perputaran motor dc

Pada pengujian sensor motor dc dengan menggunakan mikrokontroler dapat di ketahui arah perputaran motor dc. Sehingga , dapat diketahui pada pengait berfungsi menahan bola didepan sensor dengan perintah tutup dan melepas bola yang telah dibaca dengan perintah buka. Berikut program untuk mengatur gerakan pengait :

tutup:

setb p2.2

clr p2.3

ret

buka:

set p2.3

clr p2.2


(72)

Perintah tutup digunakan untuk menahan gerakan benda pada posisi tepat didepan sensor. Perintah buka digunakan pada saat warna bola telah dibaca, kemudian bola dilepaskan dan jatuh pada wadah yang telah ditentukan. Perintah buka sekaligus digunakan untuk menahan gerakan bola berikutnya.

b. Menentukan beban maksimum motor dc

Torsi motor dc pada alat ini perlu ditentukan sehingga dapat diketahui apakah pengait dapat menahan bola. Besar torsi pada motor dc ini adalah :

Berat atau benda adalah 2,5 gram atau 2,5 x 10-3 kg, sedangkan berat maksimum yang dapat ditahan adalah 42,9 x 10-3 kg sehingga pengait yang digerakkan oleh motor dc mampu benda.

4.7. Pengujian Motor Servo

#include <mega8535.h> #include <delay.h> void main(void) {

int i; while (1) {

for (i=1;i<30;i++) {


(73)

delay_us(3000); PORTA.0=0; Delay_us(20000); };

}; }

Ketika motor servo diberi pulsa high selama 3000 us, maka motor servo berputar berlawanan dengan arah jarum jam dan jika kurang dari 3000us maka motor servo akan berputar searah dengan jarum jam. Jika rangkaian telah berjalan sesuai dengan program yang diberikan, maka rangkaian telah bekerja dengan baik.

4.8.Analisa Ketelitian Alat

Untuk mengetahui tingkat ketelitian alat ini, maka dilakukan percobaan pertama pada alat sebanyak 100 kali, dari percobaan dihitung berapa kali kesalahan yang terjadi pada alat, lalu dilakukan percobaan kedua sebanyak 100 kali, lalu dihitung kembali kesalahan yang terjadi pada alat. Demikian percobaan dilakukan hingga 10 kali, kemudian dihitung deviasi standart untuk mengetahui persentase kesalahan pada alat. Berikut hasil percobaan :

Tabel 4.2. Data Hasil Percobaan

No Jumlah Percobaan Kesalahan (d)

1 100 kali 6

2 100 kali 8

3 100 kali 5


(74)

Tabel 4.2. Data Hasil Percobaan (lanjutan)

No Jumlah Percobaan Kesalahan (d)

5 100 kali 7

6 100 kali 6

7 100 kali 12

8 100 kali 5

9 100 kali 4

10 100 kali 6

Dengan demikian dapat dihitung deviasi standar sebagai berikut :

1 ... 2 1 − + + + = n d d d n σ 1 10 6 4 5 12 6 7 11 5 8 6 − + + + + + + + + + = σ 9 70 = σ 77 , 7 = σ

Berdasarkan perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa standar deviasi (σ) dari alat rancangan adalah sebesar 7,77 yang berarti persen kesalahan alat dari percobaan yang telah dilakukan sebanyak 100 kali adalah 7,77. Kesalahan ini merupakan kesalahan sistematis pada alat penguji.


(75)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Dari hasil pengujian alat yang dilakukan diperoleh kesalahan alat atau deviasi standar sebesar 7,77.

2. Alat dapat memisahkan benda berdasarkan warnanya dengan perbedaan

output tegangan yang dihasilkan oleh sensor LDR, untuk warna merah : 620mv – 720mv, hijau : 500mV – 530mV, biru : 370mV – 420mV.

3. Berdasarkan pengujian dan analisa yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa perancangan konveyor multilevel sebagai alat pemindah barang berbasis ATMega 8535 berfungsi dengan baik namun masih terdapat kesalahan dalam pembacaan warna pada alat ini yang dapat terjadi karena adanya pengaruh sumber cahaya lain seperti cahaya matahari ataupun lampu ruangan, yang mengakibatkan output tegangan yang dihasilkan tidak stabil.


(76)

5.2 Saran

1. Pada pengembangan lebih lanjut, dapat dirancang alat yang dapat

membedakan benda bukan hanya dengan perbedaan warna tapi juga dapat membedakan benda dengan perbedaan massa


(77)

DAFTAR PUSTAKA

Charles L, Philips dan Royce d, Harbor, Dasar – dasar Sistem Kontrol, Prentice Hall, 1996.

Lingga Wardhana, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATM8535 (Simulasi,

hardware dan Aplikasi), Edisi Pertama, Andi Yogyakarta, 2006.

Malavino Hanapi Gunawan, Prinsip – prinsip Elektronika, Erlangga.

Sudjadi,MT,(2005), Teori dan Aplikasi Mikrokontroller, edisi Pertama, Graha Ilmu, Yogyakarta.


(78)

(79)

(80)

(81)

(1)

5.2 Saran

1. Pada pengembangan lebih lanjut, dapat dirancang alat yang dapat membedakan benda bukan hanya dengan perbedaan warna tapi juga dapat membedakan benda dengan perbedaan massa

2. Untuk beban yang lebih berat sebaiknya digunakan hidrolik.


(2)

DAFTAR PUSTAKA

Charles L, Philips dan Royce d, Harbor, Dasar – dasar Sistem Kontrol, Prentice Hall, 1996.

Lingga Wardhana, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATM8535 (Simulasi,

hardware dan Aplikasi), Edisi Pertama, Andi Yogyakarta, 2006.

Malavino Hanapi Gunawan, Prinsip – prinsip Elektronika, Erlangga.

Sudjadi,MT,(2005), Teori dan Aplikasi Mikrokontroller, edisi Pertama, Graha Ilmu, Yogyakarta.

Wasito S, Vademakum Elektronik, Andi Yogyakarta, Yogyakarta, 1992.


(3)

(4)

(5)

(6)