Realisasi Prototipe Sistem Pengisian Air Pada Botol Minuman Berbasis MCS51.
ABSTRACT
The development of production in industrial’s world requires an automatic
control system to get maximum result with most minimum fault. One of automatic
control system in packed beverage’s production is automatic water filling system
in the bottle.
In this Final Duty has been planted and realization the water filling system
prototype using MCS51. The bottle is moving on the conveyor’s rail which is
moved by a DC motor until the bottle has been detected by proximity sensor and
stopped. Flow sensor which is placed right above the stopped bottle will go down
and get into the bottle 1 cm inside, and then the water at the filling tank will be
flowing through the solenoid valve and measured by flow sensor. The flow sensor
output is frequency will be converted to DC voltage using frequency to voltage
converter circuit and then using analog to digital converter (ADC) will be changed
into digital signal for MCS51’s input. The filling time is appointed by the water
flows that measured and depend on the needed volume which is 220 ml. Flow
sensor will go up after the bottle is full and then conveyor’s rail will move again
until the next bottle has been detected.
The bottle is moving by mean speed 0.0889 m/s and will not fall when it
stopped. Proximity sensor can detect the bottle in the interval range 1 – 4 cm well.
Flow sensor can measure water flow with linear change and delay the water drop
from the pipe which is solenoid valve and it. The water volume accretion is 220ml
± 0.477%. The water precision is 220ml ± 1.0916 ml.
ii
ABSTRAK
Perkembangan produksi di dunia industri menutut adanya suatu sistem
kontrol otomatis untuk mendapatkan hasil yang maksimal dengan kesalahan
paling minimum. Salah satu sistem pengontrolan otomatis dalam produksi
minuman dalam kemasan adalah sistem pengisian air pada botol.
Pada tugas akhir ini dirancang dan direalisasikan prototipe sistem
pengisian air pada botol minuman berbasis MCS51. Botol akan bergerak diatas rel
sebuah konveyor yang digerakkan oleh sebuah motor DC sampai botol tersebut
dideteksi oleh proximity sensor dan berhenti. Flow sensor yang tepat berada di
atas botol akan turun dan masuk ke botol sedalam 1 cm, kemudian air pada tangki
pengisi akan dialirkan melalui solenoid valve dan diukur debitnya oleh flow
sensor. Output flow sensor berupa frekuensi akan dikonversi ke tegangan DC
menggunakan rangkaian frequency to voltage converter kemudian dengan analog
to digital converter (ADC) akan diubah ke sinyal digital sehingga dapat menjadi
input MCS51. Waktu pengisian ditentukan oleh debit air yang terukur dan
berdasarkan volume yang diinginkan yaitu 220ml. Flow sensor akan naik setelah
botol terisi penuh kemudian rel konveyor akan bergerak kembali sampai pada
botol berikutnya terdeteksi.
Botol bergerak dengan kecepatan rata-rata 0.0889 m/s, dengan kecepatan
tersebut botol tidak jatuh pada saat berhenti. Proximity sensor dapat mendeteksi
botol pada jarak 1 - 4 cm dengan baik. Flow sensor dapat mengukur debit air
dengan perubahan yang linier dan menghambat jatuhnya air dari selang
penghubung antara solenoid valve dan flow sensor. Akurasi volume air pada botol
adalah 220ml ± 0.477%. Presisi volume air pada botol sebesar 220ml ± 1.1917.
i
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................i
ABSTRACT........................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR....................................................................................... iii
DAFTAR ISI........................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR........................................................................................ vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN....................................................................................1
I.1
Latar Belakang ............................................................................................1
I.2
Identifikasi Masalah....................................................................................2
I.3
Tujuan .........................................................................................................2
I.4
Pembatasan Masalah
...............................................................................2
I.5
Spesifikasi Alat
...............................................................................2
I.6
Sistematika Penulisan ...............................................................................3
BAB II LANDASAN TEORI .......................................................................... 4
II.1
MikrokontrolerAT89S52 ...........................................................................4
II.1.1 Spesifikasi MCS51 (Atmel 89SC52) ..........................................................4
II.1.2 Special Function Registers (SFR) ..............................................................7
II.1.3 Interrupt.......................................................................................................8
II.2
Sensor ........................................................................................................9
II.2.1 Flow Sensor ..............................................................................................10
II.2.2 Light – Operated Proximity / Presence Sensors.......................................11
II.2.3 Level Sensor Air.......................................................................................13
II.3
Sistem Pengisian Air ................................................................................14
II.4
Solenoid Valve ..........................................................................................16
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ............................................17
III.1 Blok Diagram Rangkaian Sistem dan Cara Kerja .....................................17
III.2 Perancangan Perangkat Keras ...................................................................19
III.2.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89s52 .......................................................19
III.2.2 Analog to Digital Converter (ADC) ........................................................21
v
III.2.3 Rangkaian Penggerak Relay ....................................................................22
III.2.4 Frequency to Voltage Converter dan Flow Sensor..................................22
III.2.4.1 Frequency to Voltage Converter...........................................................22
III.2.4.2 Flow Sensor ..........................................................................................23
III.2.5 Proximity Sensor dan Komparator...........................................................25
III.2.6 Rangkaian Catu Daya ..............................................................................28
III.2.7 Sensor Level Tangki Pengisi ...................................................................29
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN DATA PENGAMATAN ....................31
IV.1 Bentuk Realisasi Alat ..............................................................................31
IV.2
Konveyor .................................................................................................31
IV.3
Proximity Sensor .....................................................................................32
IV.4
Flow Sensor .............................................................................................34
IV.5
Hasil Pengisian Botol ..............................................................................36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................38
V.1
Kesimpulan .............................................................................................38
V.2
Saran........................................................................................................38
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................39
LAMPIRAN A FOTO ALAT
LAMPIRAN B PERANGKAT LUNAK
LAMPIRAN C DATA SHEET
vi
DAFTAR TABEL
Tabel II.1
Fungsi Khusus dari Port 3 ...........................................................6
Tabel II.2
Interrupt Enable (IE) ....................................................................8
Tabel II.3
Interrupt Vector Address ..............................................................9
Tabel IV.1
Data Pengujian Laju Botol .........................................................32
Tabel IV.2
Tegangan Output Komparator ....................................................33
Tabel IV.3
Data Frekuensi dan Debit Air ....................................................35
Tabel IV.4
Data Debit Air ............................................................................35
Tabel IV.5
Data Hasil Pengisian Botol.........................................................36
Tabel IV.6
Data Volum Air pada Botol........................................................37
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Susunan Pin Mikrokontroler MCS51 ...........................................5
Gambar II.2
Sensor Optik Sederhana .............................................................12
Gambar II.3
Sensor Optik ...............................................................................12
Gambar II.4
Fiber Optik Sensor .....................................................................13
Gambar II.5
Sensor Level Air .........................................................................14
Gambar II.6
Sistem Pengisian Menggunakan Pompa ....................................14
Gambar II.7
Sistem Pengisian Menggunakan Gaya Gravitasi Bumi ..............15
Gambar II.8
Solenoid Valve ............................................................................16
Gambar III.1
Blok Diagram Rangkaian Sistem Pengisian Botol .....................17
Gambar III.2
Skema Perancangan Alat ............................................................18
Gambar III.3
Blok Diagram Sistem Pengisian Tangki Pengisi ........................19
Gambar III.4
Skema Rangkaian Mikrokontroler AT 89s52.............................20
Gambar III.5
Rangkaian ADC0804..................................................................21
Gambar III.6
Rangkaian Penggerak Relay .......................................................22
Gambar III.7
Rangkaian Frequency to Voltage Converter ..............................23
Gambar III.8
Penampang Flow Sensor ............................................................24
Gambar III.9
Konfigurasi Flow Sensor ............................................................24
Gambar III.10 Fiber Optic Sensor BF4R ...........................................................25
Gambar III.11 Konfigurasi Fiber Optic Sensor..................................................26
Gambar III.12 Panel Fiber Optic Sensor............................................................27
Gambar III.13 Rangkaian Komparator...............................................................27
Gambar III.14 Rangkaian Catu Daya .................................................................28
Gambar III.15 Tangki Pengisi dan Sensor Level ...............................................29
Gambar III.16 Skema Rangkaian Pengisian Otomatis Tangki Pengisi ..............30
Gambar IV.1
Alat Tampak Depan ...................................................................31
Gambar IV.2
Posisi Botol terhadap Proximity Sensor .....................................33
Gambar IV.3
Grafik Perbandingan Debit terhadap Frekuensi .........................34
vii
LAMPIRAN A
FOTO ALAT
LAMPIRAN B
PERANGKAT LUNAK
$mod51
;#################################################################
##########
WATER FILLING MACHINE ##########
;##########
##########
;#################################################################
;#################################################################
;
I/O MAPPING
;#################################################################
;+++++++++++++++++PARAMETER+++++++++++++++++
KONSTANTA_ADC
EQU 20
;++++++++++++++++++ INPUT ++++++++++++++++++
ADC
EQU P2
SENSOR_BOTOL
EQU P1.0
LIMIT_SW_PENGISI_BAWAH
EQU P1.1
LIMIT_SW_PENGISI_ATAS
EQU P1.2
; +++++++++++++++++OUTPUT +++++++++++++++++
MOTOR_CONVEYER
EQU P0.0
MOTOR_PENGISI_BAWAH
EQU P0.1
MOTOR_PENGISI_ATAS EQU P0.2
VALVE_PENGISI
EQU P0.3
;#################################################################
;
PROGRAM UTAMA
;#################################################################
MAIN:
LCALL
INIT
LCALL
CONVEYER_JALAN
LCALL
PENGISI_TURUN
LCALL
ISI
LCALL
PENGISI_NAIK
LJMP MAIN
;#################################################################
;
ROUTINE
;#################################################################
INIT:
MOV SP,#30H
MOV P0,#00H
MOV P1,#00H
MOV P2,#0FFH
RET
CONVEYER_JALAN: JNB SENSOR_BOTOL, ADA_BOTOL
SETB MOTOR_CONVEYER
ADA_BOTOL: CLR MOTOR_CONVEYER
RET
PENGISI_TURUN: SETB MOTOR_PENGISI_BAWAH
CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
JB LIMIT_SW_PENGISI_BAWAH,TURUN_PENUH
TURUN_PENUH: CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH
RET
PENGISI_NAIK:
NAIK_PENUH:
ISI:
CLR CY
SETB VALVE_PENGISI
LCALL
AMBIL_ADC
LCALL
DELAY
CLR VALVE_PENGISI
RET
AMBIL_ADC:
MOV
MOV
SUBB
RET
DELAY:
LDR6:
LDR7:
END
SETB MOTOR_PENGISI_ATAS
CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH
JB LIMIT_SW_PENGISI_ATAS, NAIK_PENUH
LJMP PENGISI_NAIK
CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH
RET
MOV
R0,
A,
A,
A,
ADC
A
#0FFH
R0
MOV R5,
A
MOV R6,
KONSTANTA_ADC ; KONSTANTA_ADCx
0.5MILI DETIK
MOV R7,
#250
;
0.5 MILI DETIK
DJNZ R7,
$
DJNZ R6,
LDR7
DJNZ R5,
LDR6
RET
FLOW CHART MCS51
START
JALANKAN MOTOR KONVEYOR
TIDAK
PROXIMITY SENSOR
MENDETEKSI ADANYA
BOTOL
YA
MATIKAN MOTOR KONVEYOR
TURUNKAN FLOW SENSOR
AKTIFKAN SELENOID VALVE
FLOW SENSOR MENGUKUR
DEBIT AIR (Q)
HITUNG WAKTU
t=V/Q
NONAKTIFKAN VALVE
NONAKTIFKAN VALVE
END
LAMPIRAN C
DATA SHEET
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah,
tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan Tugas
Akhir.
I.1
Latar Belakang
Kualitas dan kuantitas produksi di bidang industri saat ini merupakan
prioritas utama, sehingga sistem pengontrolan otomatis di industri diharapkan
dapat mencapai hasil yang maksimal dengan kesalahan paling minimum. Salah
satu sistem pengontrolan otomatis dalam produksi minuman dalam kemasan
adalah sistem pengisian air pada botol minuman dengan menggunakan
mikrokontroler.
Ketepatan pengisian air minuman ke dalam kemasan botol sangat
diperhatikan, mulai dari kecepatan laju konveyor, ketepatan posisi botol dan
ketepatan pengisian volume minuman. Hampir di setiap industri minuman dalam
kemasan botol telah menggunakan sistem pengontrolan otomatis untuk mengatur
seluruh proses produksinya, sehingga pengontrol merupakan otak yang mengatur
proses produksi.
Satu pilihan pengontrolnya adalah dengan menggunakan mikrokontroler
MCS51. Mikrokontroler merupakan suatu perangkat pengontrol yang sudah
umum dikenal penggunaanya dikalangan industri maupun kalangan umum.
Berbagai macam keunggulan mikrokontroler itu sendiri adalah harga yang
terjangkau oleh kalangan umum maupun industri, mudah dalam penginstalasian
dalam antar muka dengan perangkat elektronik lainnya seperti relay, motor,
selenoid valve, ADC dan lain sebagainya, serta memiliki 4 port yang masingmasing 8 bit yang dapat digunakan sebagai port masukan dan keluaran (I/O).
1
BAB I
I.2
PENDAHULUAN
Identifikasi Masalah
Masalah tugas akhir ini adalah bagaimana cara pengisian air pada botol
dapat terisi dengan volume yang akurat dan presisi.
I.3
Tujuan
Tujuan Tugas Akhir ini adalah membuat suatu sistem pengisian air secara
otomatis menggunakan mikrokontroler MCS51.
I.4
Pembatasan Masalah
Dalam realisasi pembuatan perangkat pengisian air pada botol minuman
ini diberikan batasan sebagai berikut:
1. Botol minuman yang digunakan bervolume 220ml.
2. Jenis botol yang digunakan adalah botol kaca.
3. Pada sistem ini debit air tidak diatur, hanya berdasarkan pada gaya
gravitasi.
4. Air yang digunakan air pam atau air putih biasa yang diberi pewarna
makanan agar lebih mudah dilihat.
I.5
Spesifikasi Alat
Alat-alat yang digunakan dalam Tugas Akhir sebagai berikut:
1. Mikrokontroler MCS51 AT89S52.
2. Proximity sensor BF4R - Autonics.
3. Flow sensor – Dual range RS 256-225.
4. Sebuah konveyor dengan penggeraknya sebuah motor DC 12V.
5. Sebuah motor DC 12V 0.2 Amper.
6. Sebuah Selenoid Valve on-off ¼ inci.
7. Sebuah rangkaian ADC 8 bit.
8. Sebuah rangkaian Frequency to Voltage Converter.
9. Dua buah relay modul yang masing-masing berisi 4 buah relay 1 kutub.
2
BAB I
I.6
PENDAHULUAN
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan
masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan Tugas Akhir.
BAB II
LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang Mikrokontroler MCS51, flow sensor, proximity sensor
dalam hal ini fiber optic sensor, sistem pengisian air dan sensor level.
BAB III
PERANCANGAN DAN REALISASI
Dalam bab ini dibahas mengenai perancangan perangkat keras.
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN DATA PENGAMATAN
Bab ini membahas tentang pengujian alat yang telah direalisasi dan pengambilan
data pengamatan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bagian penutup tugas akhir ini berisi tentang kesimpulan dan saran – saran
untuk pengembangan lebih lanjut dari sistem pengisian air pada botol minuman
berbasis MCS51.
3
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai kesimpulan dan saran yang didasarkan
pada hasil pengamatan dari percobaan yang telah dilakukan.
V.1
Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari Tugas Akhir ini sebagai berikut :
1. Sistem pengisian botol dapat direalisasikan menggunakan MCS51.
2. Akurasi volume air pada botol adalah 220 ml ± 0.477%.
3. Kepresisian volume air pada botol sebesar 220 ± 1.1917.
V.2
Saran
Untuk pengembangan lebih lanjut disarankan :
1. Rel konveyor sebaiknya menggunakan karet yang lebih kuat tidak mudah
merenggang dan tebal.
2. Penempatan proximity sensor diatur sedemikian rupa agar flow sensor tidak
perlu bergerak naik dan turun sehingga mempercepat proses pengisian.
3. Supply untuk menggerakkan motor konveyor sebaiknya menggunakan catu
daya terpisah dari rangkaian pengontrol.
39
DAFTAR PUSTAKA
1. Boylestad, Robert and Nashelsky, Louis, Electronic Devices And Circuit
Theory, Prentice Hall, New Jersey : 1992
2. Carr, Joshep J, Sensor and Circuit, Prentice Hall, New Jersey : 1993
3. Jacob, J. Michael, Industrial Control Elektronics, Prentice Hall, New
Jersey : 1989
4. Johnson, D. Curtis, Process Control Instrumentation Technology, Prentice
Hall, New Jersey : 1997
5. Petruzella, D, Frank. Indutrial Elektronik, Glencoe, Maret, 1996.
6. Zemansky, Sears. Physic University. Dortmouth College, Addison-Wesley
Company Inc, 1962.
7. www.rscomponent.sg
8. www.sensorland.com
9. www.sensortechnics.com
39
The development of production in industrial’s world requires an automatic
control system to get maximum result with most minimum fault. One of automatic
control system in packed beverage’s production is automatic water filling system
in the bottle.
In this Final Duty has been planted and realization the water filling system
prototype using MCS51. The bottle is moving on the conveyor’s rail which is
moved by a DC motor until the bottle has been detected by proximity sensor and
stopped. Flow sensor which is placed right above the stopped bottle will go down
and get into the bottle 1 cm inside, and then the water at the filling tank will be
flowing through the solenoid valve and measured by flow sensor. The flow sensor
output is frequency will be converted to DC voltage using frequency to voltage
converter circuit and then using analog to digital converter (ADC) will be changed
into digital signal for MCS51’s input. The filling time is appointed by the water
flows that measured and depend on the needed volume which is 220 ml. Flow
sensor will go up after the bottle is full and then conveyor’s rail will move again
until the next bottle has been detected.
The bottle is moving by mean speed 0.0889 m/s and will not fall when it
stopped. Proximity sensor can detect the bottle in the interval range 1 – 4 cm well.
Flow sensor can measure water flow with linear change and delay the water drop
from the pipe which is solenoid valve and it. The water volume accretion is 220ml
± 0.477%. The water precision is 220ml ± 1.0916 ml.
ii
ABSTRAK
Perkembangan produksi di dunia industri menutut adanya suatu sistem
kontrol otomatis untuk mendapatkan hasil yang maksimal dengan kesalahan
paling minimum. Salah satu sistem pengontrolan otomatis dalam produksi
minuman dalam kemasan adalah sistem pengisian air pada botol.
Pada tugas akhir ini dirancang dan direalisasikan prototipe sistem
pengisian air pada botol minuman berbasis MCS51. Botol akan bergerak diatas rel
sebuah konveyor yang digerakkan oleh sebuah motor DC sampai botol tersebut
dideteksi oleh proximity sensor dan berhenti. Flow sensor yang tepat berada di
atas botol akan turun dan masuk ke botol sedalam 1 cm, kemudian air pada tangki
pengisi akan dialirkan melalui solenoid valve dan diukur debitnya oleh flow
sensor. Output flow sensor berupa frekuensi akan dikonversi ke tegangan DC
menggunakan rangkaian frequency to voltage converter kemudian dengan analog
to digital converter (ADC) akan diubah ke sinyal digital sehingga dapat menjadi
input MCS51. Waktu pengisian ditentukan oleh debit air yang terukur dan
berdasarkan volume yang diinginkan yaitu 220ml. Flow sensor akan naik setelah
botol terisi penuh kemudian rel konveyor akan bergerak kembali sampai pada
botol berikutnya terdeteksi.
Botol bergerak dengan kecepatan rata-rata 0.0889 m/s, dengan kecepatan
tersebut botol tidak jatuh pada saat berhenti. Proximity sensor dapat mendeteksi
botol pada jarak 1 - 4 cm dengan baik. Flow sensor dapat mengukur debit air
dengan perubahan yang linier dan menghambat jatuhnya air dari selang
penghubung antara solenoid valve dan flow sensor. Akurasi volume air pada botol
adalah 220ml ± 0.477%. Presisi volume air pada botol sebesar 220ml ± 1.1917.
i
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................i
ABSTRACT........................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR....................................................................................... iii
DAFTAR ISI........................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR........................................................................................ vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN....................................................................................1
I.1
Latar Belakang ............................................................................................1
I.2
Identifikasi Masalah....................................................................................2
I.3
Tujuan .........................................................................................................2
I.4
Pembatasan Masalah
...............................................................................2
I.5
Spesifikasi Alat
...............................................................................2
I.6
Sistematika Penulisan ...............................................................................3
BAB II LANDASAN TEORI .......................................................................... 4
II.1
MikrokontrolerAT89S52 ...........................................................................4
II.1.1 Spesifikasi MCS51 (Atmel 89SC52) ..........................................................4
II.1.2 Special Function Registers (SFR) ..............................................................7
II.1.3 Interrupt.......................................................................................................8
II.2
Sensor ........................................................................................................9
II.2.1 Flow Sensor ..............................................................................................10
II.2.2 Light – Operated Proximity / Presence Sensors.......................................11
II.2.3 Level Sensor Air.......................................................................................13
II.3
Sistem Pengisian Air ................................................................................14
II.4
Solenoid Valve ..........................................................................................16
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ............................................17
III.1 Blok Diagram Rangkaian Sistem dan Cara Kerja .....................................17
III.2 Perancangan Perangkat Keras ...................................................................19
III.2.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89s52 .......................................................19
III.2.2 Analog to Digital Converter (ADC) ........................................................21
v
III.2.3 Rangkaian Penggerak Relay ....................................................................22
III.2.4 Frequency to Voltage Converter dan Flow Sensor..................................22
III.2.4.1 Frequency to Voltage Converter...........................................................22
III.2.4.2 Flow Sensor ..........................................................................................23
III.2.5 Proximity Sensor dan Komparator...........................................................25
III.2.6 Rangkaian Catu Daya ..............................................................................28
III.2.7 Sensor Level Tangki Pengisi ...................................................................29
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN DATA PENGAMATAN ....................31
IV.1 Bentuk Realisasi Alat ..............................................................................31
IV.2
Konveyor .................................................................................................31
IV.3
Proximity Sensor .....................................................................................32
IV.4
Flow Sensor .............................................................................................34
IV.5
Hasil Pengisian Botol ..............................................................................36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................38
V.1
Kesimpulan .............................................................................................38
V.2
Saran........................................................................................................38
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................39
LAMPIRAN A FOTO ALAT
LAMPIRAN B PERANGKAT LUNAK
LAMPIRAN C DATA SHEET
vi
DAFTAR TABEL
Tabel II.1
Fungsi Khusus dari Port 3 ...........................................................6
Tabel II.2
Interrupt Enable (IE) ....................................................................8
Tabel II.3
Interrupt Vector Address ..............................................................9
Tabel IV.1
Data Pengujian Laju Botol .........................................................32
Tabel IV.2
Tegangan Output Komparator ....................................................33
Tabel IV.3
Data Frekuensi dan Debit Air ....................................................35
Tabel IV.4
Data Debit Air ............................................................................35
Tabel IV.5
Data Hasil Pengisian Botol.........................................................36
Tabel IV.6
Data Volum Air pada Botol........................................................37
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Susunan Pin Mikrokontroler MCS51 ...........................................5
Gambar II.2
Sensor Optik Sederhana .............................................................12
Gambar II.3
Sensor Optik ...............................................................................12
Gambar II.4
Fiber Optik Sensor .....................................................................13
Gambar II.5
Sensor Level Air .........................................................................14
Gambar II.6
Sistem Pengisian Menggunakan Pompa ....................................14
Gambar II.7
Sistem Pengisian Menggunakan Gaya Gravitasi Bumi ..............15
Gambar II.8
Solenoid Valve ............................................................................16
Gambar III.1
Blok Diagram Rangkaian Sistem Pengisian Botol .....................17
Gambar III.2
Skema Perancangan Alat ............................................................18
Gambar III.3
Blok Diagram Sistem Pengisian Tangki Pengisi ........................19
Gambar III.4
Skema Rangkaian Mikrokontroler AT 89s52.............................20
Gambar III.5
Rangkaian ADC0804..................................................................21
Gambar III.6
Rangkaian Penggerak Relay .......................................................22
Gambar III.7
Rangkaian Frequency to Voltage Converter ..............................23
Gambar III.8
Penampang Flow Sensor ............................................................24
Gambar III.9
Konfigurasi Flow Sensor ............................................................24
Gambar III.10 Fiber Optic Sensor BF4R ...........................................................25
Gambar III.11 Konfigurasi Fiber Optic Sensor..................................................26
Gambar III.12 Panel Fiber Optic Sensor............................................................27
Gambar III.13 Rangkaian Komparator...............................................................27
Gambar III.14 Rangkaian Catu Daya .................................................................28
Gambar III.15 Tangki Pengisi dan Sensor Level ...............................................29
Gambar III.16 Skema Rangkaian Pengisian Otomatis Tangki Pengisi ..............30
Gambar IV.1
Alat Tampak Depan ...................................................................31
Gambar IV.2
Posisi Botol terhadap Proximity Sensor .....................................33
Gambar IV.3
Grafik Perbandingan Debit terhadap Frekuensi .........................34
vii
LAMPIRAN A
FOTO ALAT
LAMPIRAN B
PERANGKAT LUNAK
$mod51
;#################################################################
##########
WATER FILLING MACHINE ##########
;##########
##########
;#################################################################
;#################################################################
;
I/O MAPPING
;#################################################################
;+++++++++++++++++PARAMETER+++++++++++++++++
KONSTANTA_ADC
EQU 20
;++++++++++++++++++ INPUT ++++++++++++++++++
ADC
EQU P2
SENSOR_BOTOL
EQU P1.0
LIMIT_SW_PENGISI_BAWAH
EQU P1.1
LIMIT_SW_PENGISI_ATAS
EQU P1.2
; +++++++++++++++++OUTPUT +++++++++++++++++
MOTOR_CONVEYER
EQU P0.0
MOTOR_PENGISI_BAWAH
EQU P0.1
MOTOR_PENGISI_ATAS EQU P0.2
VALVE_PENGISI
EQU P0.3
;#################################################################
;
PROGRAM UTAMA
;#################################################################
MAIN:
LCALL
INIT
LCALL
CONVEYER_JALAN
LCALL
PENGISI_TURUN
LCALL
ISI
LCALL
PENGISI_NAIK
LJMP MAIN
;#################################################################
;
ROUTINE
;#################################################################
INIT:
MOV SP,#30H
MOV P0,#00H
MOV P1,#00H
MOV P2,#0FFH
RET
CONVEYER_JALAN: JNB SENSOR_BOTOL, ADA_BOTOL
SETB MOTOR_CONVEYER
ADA_BOTOL: CLR MOTOR_CONVEYER
RET
PENGISI_TURUN: SETB MOTOR_PENGISI_BAWAH
CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
JB LIMIT_SW_PENGISI_BAWAH,TURUN_PENUH
TURUN_PENUH: CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH
RET
PENGISI_NAIK:
NAIK_PENUH:
ISI:
CLR CY
SETB VALVE_PENGISI
LCALL
AMBIL_ADC
LCALL
DELAY
CLR VALVE_PENGISI
RET
AMBIL_ADC:
MOV
MOV
SUBB
RET
DELAY:
LDR6:
LDR7:
END
SETB MOTOR_PENGISI_ATAS
CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH
JB LIMIT_SW_PENGISI_ATAS, NAIK_PENUH
LJMP PENGISI_NAIK
CLR MOTOR_PENGISI_ATAS
CLR MOTOR_PENGISI_BAWAH
RET
MOV
R0,
A,
A,
A,
ADC
A
#0FFH
R0
MOV R5,
A
MOV R6,
KONSTANTA_ADC ; KONSTANTA_ADCx
0.5MILI DETIK
MOV R7,
#250
;
0.5 MILI DETIK
DJNZ R7,
$
DJNZ R6,
LDR7
DJNZ R5,
LDR6
RET
FLOW CHART MCS51
START
JALANKAN MOTOR KONVEYOR
TIDAK
PROXIMITY SENSOR
MENDETEKSI ADANYA
BOTOL
YA
MATIKAN MOTOR KONVEYOR
TURUNKAN FLOW SENSOR
AKTIFKAN SELENOID VALVE
FLOW SENSOR MENGUKUR
DEBIT AIR (Q)
HITUNG WAKTU
t=V/Q
NONAKTIFKAN VALVE
NONAKTIFKAN VALVE
END
LAMPIRAN C
DATA SHEET
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah,
tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan Tugas
Akhir.
I.1
Latar Belakang
Kualitas dan kuantitas produksi di bidang industri saat ini merupakan
prioritas utama, sehingga sistem pengontrolan otomatis di industri diharapkan
dapat mencapai hasil yang maksimal dengan kesalahan paling minimum. Salah
satu sistem pengontrolan otomatis dalam produksi minuman dalam kemasan
adalah sistem pengisian air pada botol minuman dengan menggunakan
mikrokontroler.
Ketepatan pengisian air minuman ke dalam kemasan botol sangat
diperhatikan, mulai dari kecepatan laju konveyor, ketepatan posisi botol dan
ketepatan pengisian volume minuman. Hampir di setiap industri minuman dalam
kemasan botol telah menggunakan sistem pengontrolan otomatis untuk mengatur
seluruh proses produksinya, sehingga pengontrol merupakan otak yang mengatur
proses produksi.
Satu pilihan pengontrolnya adalah dengan menggunakan mikrokontroler
MCS51. Mikrokontroler merupakan suatu perangkat pengontrol yang sudah
umum dikenal penggunaanya dikalangan industri maupun kalangan umum.
Berbagai macam keunggulan mikrokontroler itu sendiri adalah harga yang
terjangkau oleh kalangan umum maupun industri, mudah dalam penginstalasian
dalam antar muka dengan perangkat elektronik lainnya seperti relay, motor,
selenoid valve, ADC dan lain sebagainya, serta memiliki 4 port yang masingmasing 8 bit yang dapat digunakan sebagai port masukan dan keluaran (I/O).
1
BAB I
I.2
PENDAHULUAN
Identifikasi Masalah
Masalah tugas akhir ini adalah bagaimana cara pengisian air pada botol
dapat terisi dengan volume yang akurat dan presisi.
I.3
Tujuan
Tujuan Tugas Akhir ini adalah membuat suatu sistem pengisian air secara
otomatis menggunakan mikrokontroler MCS51.
I.4
Pembatasan Masalah
Dalam realisasi pembuatan perangkat pengisian air pada botol minuman
ini diberikan batasan sebagai berikut:
1. Botol minuman yang digunakan bervolume 220ml.
2. Jenis botol yang digunakan adalah botol kaca.
3. Pada sistem ini debit air tidak diatur, hanya berdasarkan pada gaya
gravitasi.
4. Air yang digunakan air pam atau air putih biasa yang diberi pewarna
makanan agar lebih mudah dilihat.
I.5
Spesifikasi Alat
Alat-alat yang digunakan dalam Tugas Akhir sebagai berikut:
1. Mikrokontroler MCS51 AT89S52.
2. Proximity sensor BF4R - Autonics.
3. Flow sensor – Dual range RS 256-225.
4. Sebuah konveyor dengan penggeraknya sebuah motor DC 12V.
5. Sebuah motor DC 12V 0.2 Amper.
6. Sebuah Selenoid Valve on-off ¼ inci.
7. Sebuah rangkaian ADC 8 bit.
8. Sebuah rangkaian Frequency to Voltage Converter.
9. Dua buah relay modul yang masing-masing berisi 4 buah relay 1 kutub.
2
BAB I
I.6
PENDAHULUAN
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan
masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan Tugas Akhir.
BAB II
LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang Mikrokontroler MCS51, flow sensor, proximity sensor
dalam hal ini fiber optic sensor, sistem pengisian air dan sensor level.
BAB III
PERANCANGAN DAN REALISASI
Dalam bab ini dibahas mengenai perancangan perangkat keras.
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN DATA PENGAMATAN
Bab ini membahas tentang pengujian alat yang telah direalisasi dan pengambilan
data pengamatan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bagian penutup tugas akhir ini berisi tentang kesimpulan dan saran – saran
untuk pengembangan lebih lanjut dari sistem pengisian air pada botol minuman
berbasis MCS51.
3
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai kesimpulan dan saran yang didasarkan
pada hasil pengamatan dari percobaan yang telah dilakukan.
V.1
Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari Tugas Akhir ini sebagai berikut :
1. Sistem pengisian botol dapat direalisasikan menggunakan MCS51.
2. Akurasi volume air pada botol adalah 220 ml ± 0.477%.
3. Kepresisian volume air pada botol sebesar 220 ± 1.1917.
V.2
Saran
Untuk pengembangan lebih lanjut disarankan :
1. Rel konveyor sebaiknya menggunakan karet yang lebih kuat tidak mudah
merenggang dan tebal.
2. Penempatan proximity sensor diatur sedemikian rupa agar flow sensor tidak
perlu bergerak naik dan turun sehingga mempercepat proses pengisian.
3. Supply untuk menggerakkan motor konveyor sebaiknya menggunakan catu
daya terpisah dari rangkaian pengontrol.
39
DAFTAR PUSTAKA
1. Boylestad, Robert and Nashelsky, Louis, Electronic Devices And Circuit
Theory, Prentice Hall, New Jersey : 1992
2. Carr, Joshep J, Sensor and Circuit, Prentice Hall, New Jersey : 1993
3. Jacob, J. Michael, Industrial Control Elektronics, Prentice Hall, New
Jersey : 1989
4. Johnson, D. Curtis, Process Control Instrumentation Technology, Prentice
Hall, New Jersey : 1997
5. Petruzella, D, Frank. Indutrial Elektronik, Glencoe, Maret, 1996.
6. Zemansky, Sears. Physic University. Dortmouth College, Addison-Wesley
Company Inc, 1962.
7. www.rscomponent.sg
8. www.sensorland.com
9. www.sensortechnics.com
39