Prototipe pemilah benda berdasarkan bentuk dan warna menggunakan conveyor.

(1)

INTISARI

Di dunia teknologi yang semakin berkembang pesat ini banyak sekali pengaruhnya pada kehidupan manusia. Oleh karena itu, agar dapat mempermudah pekerjaan manusia, conveyor pintar dibuat dengan tujuan meringankan pekerjaan manusia dan memisahkan benda berdasarkan bentuk dan warna serta mengurangi resiko terjadinya kecelakaan pada manusia.

Conveyor pintar ini berkerja secara otomatis sebagai pemisah benda berdasarkan bentuk dan warna menggunakan ATmega32 yang terdiri dari minimum sistem yang berfungsi untuk mengontrol pergerakan conveyor satu dan conveyor dua, GUI pada software MATLAB yang digunakan untuk menampilkan nilai warna benda, mencari bentuk benda dan jumlah warna benda yang terdeteksi. Data citra RGB yang dihasilkan oleh webcam Logitech C170H. Benda tersebut diletakkan pada conveyor satu dan dihantar ke conveyor dua sebagai penerima.

Hasil dari penelitian ini adalah conveyor pintar sudah mampu berkerja secara otomatis dalam proses memilah benda berdasarkan bentuk dan warna. Untuk proses pengenalan bentuk dan warna benda sudah berhasil 100% dalam proses pengidentifikasi benda menggunakan program MATLAB GUI. Untuk dibagian mekanik conveyor pintar ini juga sudah berkerja sesuai dengan perancangan awal dan berhasil memilah benda dengan benar serta akurat dan memiliki keberhasilan 100%.

Kata kunci : Conveyor pintar, webcam, MATLAB, citra RGB, ATmega32.

(2)

ABSTRACT

In a world of rapidly evolving technology that is getting a lot of influence on human life. Therefore, in order to facilitate the work of human beings, intelligent conveyor made with the goal of easing the work of human and separates objects based on shape and color as well as reducing the risk of accidents in human.

Smart conveyor work automatically as the separation of objects by shape and color using ATmega32 consisting of minimum system that functions to control the movement of the conveyor one and conveyor two, GUI in MATLAB software is used to display the color values of objects, searching for shapes and the color number of objects detected. RGB image data generated by a Logitech webcam C170H. The object is placed on a conveyor one and the conveyor conductivity to two recipients.

The results of this study are smart conveyor has been able to work automatically in the process of sorting objects by shape and color. For the process of recognition of shapes and colors of objects already succeeded 100% in the process of identifying objects using MATLAB programs GUI. For the mechanical conveyor section is also already working smart in accordance with the initial design and managed to sort objects correctly and accurately and have a 100% success.

(3)

TUGAS AKHIR

PROTOTIPE PEMILAH BENDA

BERDASARKAN BENTUK DAN WARNA

MENGGUNAKAN CONVEYOR

Diajukan untuk memenuhi salah syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

ERIK FIRMANTO DA LOVES

Nim : 125114013

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(4)

TUGAS AKHIR

PROTOTIPE PEMILAH BENDA

BERDASARKAN BENTUK DAN WARNA

MENGGUNAKAN CONVEYOR

Diajukan untuk memenuhi salah syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh :

ERIK FIRMANTO DA LOVES

Nim : 125114013

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(5)

FINAL PROJECT

PROTOTYPE OF SEPARATOR OBJECTS BASED

ON OBJECT SHAPE AND COLOR

BY USING CONVEYOR

In partial fulfilment of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik in Electrical Engineering Study Program

Faculty of Science and Technology Sanata Dharma University

ERIK FIRMANTO DA LOVES

Nim : 125114013

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017

(6)

(7)

(8)

(9)

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“Sabar

dalam mengatasi kesulitan dan

bertindak bijaksana dalam mengatasinya

adalah sesuatu hal

yang utama”

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

Tuhan Yesus Kristus penyelamatku

Bunda Maria dan Malaikat pelindungku…

Papa dan Mama tercinta, untuk doanya, serta

dukungannya secara moral maupun materi

Untuk adik-adik ku terkasih yang selalu memberi semangat

Kekasih hati ku yang selalu setia mendukungku

Almamaterku tercinta Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

Tempatku mengali ilmu untuk membangun cita-cita dan

(10)

(11)

viii

INTISARI

Conveyor pintar ini berkerja secara otomatis sebagai pemisah benda berdasarkan bentuk dan warna menggunakan ATmega32 yang terdiri dari minimum sistem yang berfungsi untuk mengontrol pergerakan conveyor satu dan conveyor dua, GUI pada software MATLAB yang digunakan untuk menampilkan nilai warna benda, mencari bentuk benda dan jumlah warna benda yang terdeteksi. Data citra RGB yang dihasilkan oleh webcam Logitech C170H. Benda tersebut diletakkan pada conveyor satu dan dihantar ke conveyor dua sebagai penerima.

Hasil dari penelitian ini adalah conveyor pintar sudah mampu berkerja secara otomatis dalam proses memilah benda berdasarkan bentuk dan warna. Untuk proses pengenalan bentuk dan warna benda sudah berhasil 100% dalam proses pengidentifikasi benda menggunakan program MATLAB GUI. Untuk dibagian mekanik conveyor pintar ini juga sudah berkerja sesuai dengan perancangan awal dan berhasil memilah benda dengan benar serta akurat dan memiliki keberhasilan 100%.

(12)

ABSTRACT

(13)

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa banyak pihak yang telah memberikan doa, dukungan, perhatian serta bantuan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1) Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D selaku dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2) Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3) Ir. Tjendro.,M.Kom., selaku dosen pembimbing akademik .yang telah mendampingi dan membimbing penulis selama perkuliahan.

4) Dr. Linggo Sumarno, dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian, sabar dan ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan tugas akhir ini.

5) Ibu Wiwien Widyastuti, S.T., M.T. dan Bapak Dr.Iswanjono selaku dosen penguji yang telah bersedia memberikan masukan, bimbingan, dan saran dalam memperbaiki tugas akhir ini.

6) Bapak/ Ibu dosen yang telah mengajarkan banyak hal selama penulis menempuh pendidikan di Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

7) Kedua orang tua tercinta, papa Remi Gius Elang dan mama Agustina Pali atas kasih sayang dan dukungan serta doa yang tiada henti.

8) Adik-adik tercinta Jon Martin, Roy Martin dan Jenny Martin yang selalu mendukung dan mendoakan saya, sehingga dapat menyelesaikan tugas belajar dengan baik. 9) Tresia Jawa Liwun sebagai teman, sahabat, dan kekasih yang selalu menyemangati

baik dalam suka maupun duka serta mendukung penulis sampai terselesaikannya tugas akhir ini.

(14)

(15)

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... vx

DAFTAR TABEL ... xviii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Metodologi Penelitian ... 4

1.5. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II DASAR TEORI 2.1. Belt Conveyor ... 6

2.2. Mikrokontroler AVR ATmega32 ... 6

2.2.1. Arsitektur AVR ATmega32 ... 7

2.2.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32 ... 7

2.2.3. Organisasi Memori AVR ATmega32 ... 8

2.2.3.1. Memori Program ... 8

2.2.3.2. Memori Data ... 9

2.4.4. Interupsi ... 9

2.4.5. Timer/Counter ... 9

2.2.5.1. Timer/counter0 ... 10

(16)

xiii

2.4.6. Komunikasi Serial USART ... 11

2.2.6.1. Inisialisasi Serial USART ... 12

2.3. Regulator ic 78xx dan Transistor Penguat Arus ... 16

2.4. Photodioda ... 18

2.5. Infrared ... 21

2.6. Limit switch Sebagai Saklar ... 22

2.7. Webcam ... 22

2.8. Motor DC ... 23

2.9. Modul Relay 5v ... 24

2.9.1. Prinsip Kerja Relay ... 25

2.9.2. Fungsi dan Aplikasi Relay ... 26

2.10. Benda Tiga Dimensi ... 26

2.11. Citra ... 26

2.10.1. Definisi Citra ... 26

2.10.2. Pengolahan Citra Digital ... 27

2.12. Pemrosesan Citra ... 27

2.11.1. RGB ... 27

2.11.2. Cropping ... 28

2.12. Metode Pengenalan Warna dan Bentuk ... 29

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN 3.1. Proses Kerja dan Mekanisme Conveyor Pintar ... 30

3.2. Perancangan Mekanik ... 31

3.3. Perancangan Perangkat Keras ... 33

3.3.1. Minimum System ATmega32 ... 34

3.3.2. Webcam Logitech Seri C170h ... 35

3.3.3. Sensor Photodioda ... 36

3.3.4. Regulator dan Penguat Arus ... 37

3.3.5. Modul Relay 5 Volt Dc ... 38

3.3.6. Benda Tiga Dimensi ... 39

3.3.7. Metode Pengenalan Warna dan Bentuk ... 39

3.4. Perancangan Perangkat Lunak ... 40

3.4.1. Flowchart Program Keseluruhan Sistem ... 40

(17)

xiv

3.4.3. Flowchart Program Pengenalan Bentuk dan Warna Pada Matlab .... 45

3.4.4. Perancangan GUI MATLAB ... 46

3.4.5. Flowchart Program Rangkaian Photodioda Pada Conveyor Dua .... 47

3.4.6. Bagaimana Proses Pengenalan Bentuk dan Warna Benda ... 48

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik dan Sistem Kerja Conveyor Pintar ... 49

4.2. Hasil Data Pengujian dan Pembahasan ... 52

4.2.1. Pengujian Nilai Batasan Pada RGB ... 52

4.2.2. Pengujian Nilai Citra RGB Warna dan Bentuk Benda ... 56

4.2.3. Pengujian Tingkat Keberhasilan Sistem Mendeteksi Benda ... 61

4.2.4. Pengujian Tingkat keberhasilan Sistem conveyor Pintar Memilah Benda Berdasarkan Bentuk Dan Warna ... 65

4.3. Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak ... 69

4.3.1. Aplikasi CodeVision AVR ... 69

4.3.1.1. Pengendali Sensor Photodioda ... 69

4.3.1.2. Pengendali Komunikasi USART ... 71

4.3.1.3. Pengendali Motor Dc ... 72

4.3.1.4. Subrutin Program Utama ... 75

4.3.2. Aplikasi MATLAB ... 76

4.3.2.1. Tampilan Gui MATLAB ... 77

4.3.2.2. Inisialisaisi Komunikasi Serial ... 77

4.3.2.3. Inisialisasi Webcam ... 78

4.3.2.4. Proses Pengelolahan Citra ... 79

4.3.2.5. Proses Pengenalan Bentuk dan Warna Benda ... 81

Kesimpulan dan Saran ... 84

Daftar Pustaka ... 85 Lampiran ... L1

(18)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Conveyor ... 6

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin mikrokontroler ATmega32 ... 7

Gambar 2.3. Mode Phase Correct PWM ... 11

Gambar 2.4. Mode Fast PWM ... 11

Gambar 2.5. Register UDR ... 12

Gambar 2.6. Register UCSRA ... 13

Gambar 2.7. Register UCSRB ... 14

Gambar 2.8. Register UCSRC ... 15

Gambar 2.9. Konfigurasi Pin IC Regulator ... 16

Gambar 2.10. Rangkaian Umum Regulator 78xx ... 17

Gambar 2.11. Rangkaian Catu Daya Dengan Penguat ... 18

Gambar 2.12. Bentuk Photodioda dan Simbol ... 19

Gambar 2.13. Respon Relatif Spektral Untuk Si, Ge, Dan Selenium Dibandingkan Dengan Mata Manusia ... 19

Gambar 2.14. Hubungan I� Dengan Fc Pada Photodioda ... 20

Gambar 2.15. Rangkaian Sensor Photodioda ... 21

Gambar 2.16. Aplikasi Sensor Photodioda ... 21

Gambar 2.17. Konstruksi, Simbol dan Bentuk Limit Switch ... 22

Gambar 2.18. Webcam Logitech Seri C170h ... 22

Gambar 2.19. Susunan Komponen pada Motor DC ... 23

Gambar 2.20. Modul Relay 2 Channel 5v ... 24

Gambar 2.21. Modul Relay 1 Channel 5v ... 24

Gambar 2.22. Simbol Relay ... ... 24

Gambar 2.23. Struktur Sederhana Relay ... 25

Gambar 2.24. Contoh Benda Tiga Dimensi ... 26

Gambar 2.25. Pengaturan Citra RGB ... 28

Gambar 2.26. (a) Citra sebelum dicrop, (b) Citra sesudah dicrop ... 28

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ... 31

Gambar 3.2. keseluruhan Sistem Conveyor Dilihat Dari Depan ... 31

Gambar 3.3. Conveyor Dilihat Dari Samping ... 32

(19)

xvi

Gambar 3.5. Ukuran Conveyor ... 32

Gambar 3.6. Rangkaian Osilator ATmega32 ... 34

Gambar 3.7. Rangkaian Reset ATmega32 ... 35

Gambar 3.8. Webcam Logitech Seri C170h ... 35

Gambar 3.9. Rangkaian Sensor Photodioda ... 36

Gambar 3.10. A. Rangkaian Regulator 5v dan B. Rangkaian Regulator Dengan Penguat Arus 12v ... 37

Gambar 3.11. Rangkaian Modul Relay 5v ... 38

Gambar 3.12. Benda Tiga Dimensi ... 39

Gambar 3.13. Flowchat Keseluruhan Sistem ... 41

Gambar 3.14. Flowchat Gerak Motor Conveyor Satu Dan Motor Conveyor Dua .. 42

Gambar 3.15. Flowchat Pengenalan Warna dan Bentuk Benda ... 45

Gambar 3.16. Perancangan GUI Pada Matlab ... 46

Gambar 3.17. Flowchat Rangkaian Photodioda pada Conveyor Kedua ... 47

Gambar 4.1. Minimum System ATmega32 ... 49

Gambar 4.2. Modul Relay 5v ... 49

Gambar 4.3. Regulator ... 50

Gambar 4.4. Rangkaian Sensor ... 50

Gambar 4.5. Conveyor Dua ... 50

Gambar 4.6. Conveyor Satu ... 50

Gambar 4.7. Benda ... 50

Gambar 4.8. Wadah Untuk Benda ... 50

Gambar 4.9. Conveyor Pintar ... 51

Gambar 4.10. Pengujian Benda Kotak Merah ... 62

Gambar 4.11. Pengujian Benda Kotak Hijau ... 63

Gambar 4.12. Pengujian Benda Bola Merah ... 64

Gambar 4.13. Pengujian Benda Bola Hijau ... 64

Gambar 4.14. Pengujian Benda Reject ... 65

Gambar 4.15. Grafik Perbandingan Antara Bentuk Kotak Dan Bola ... 67

Gambar 4.16. Grafik Perbandingan Merah Dan Hijau Untuk Benda Kotak Merah . 67 Gambar 4.17. Grafik Perbandingan Merah Dan Hijau Untuk Benda Bola Merah ... 68

Gambar 4.18. Grafik Perbandingan Merah Dan Hijau Untuk Benda Kotak hijau ... 68

(20)

xvii

Gambar 4.20. Listing Program ADC ... 70

Gambar 4.21. Listing Program Pengendali Conveyor ... 70

Gambar 4.22. Listing Program Komunikasi USART ... 71

Gambar 4.23. Program Pengerak Conveyor ... 71

Gambar 4.24. Listing Program Benda Reject ... 72

Gambar 4.25. Listing Program Benda Bola Merah ... 73

Gambar 4.26. Listing Program Benda Bola Hijau ... 73

Gambar 4.27. Listing Program Benda Kotak Merah ... 74

Gambar 4.28. Listing Program Benda Kotak Hijau ... 75

Gambar 4.29. Tampilan GUI MATLAB ... 77

Gambar 4.30. Inisialisasi Komunikasi Serial ... 78

Gambar 4.31. Inisialisasi Webcam ... 78

Gambar 4.32. Adalah Fungsi Yang Dipakai Untuk Komunikasi Antara Webcam Dan Matlab ... 79

Gambar 4.33. Proses Pengolahan Citra ... 80

(21)

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Hubungan PIN Dan Interupsi ... 9

Tabel 2.2. Penentuan Ukuran ... 15

Tabel 2.3. Karakteristik Regulator Tegangan Ic 78xx ... 17

Tabel 2.4. Hubungan Arus Dengan Hambatan ... 20

Tabel 2.5. Nilai Matriks sementara setelah dijumlahkan ... 29

Tabel 4.1. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Kotak Merah) ... 52

Tabel 4.2. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Bola Merah) ... 53

Tabel 4.3. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Kotak Hijau) ... 53

Tabel 4.4. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Bola Hijau) ... 54

Tabel 4.5. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Reject Balok Merah) ... 54

Tabel 4.6. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Reject Balok Hijau) ... 55

Tabel 4.7. Data Pengujian Nilai Batasan RGB (Reject Bola Kuning) ... 55

Tabel 4.8. Data RGB Masing-Masing Warna Dan Bentuk Benda ... 57

Tabel 4.9. Pengujian Tingkat Keberhasilan Sistem Mendeteksi Warna dan Bentuk Benda ... 62

Tabel 4.10.Pengujian Tingkat Keberhasilan Sistem Memilah Benda Berdasarkan Warna Dan Bentuk Benda ... 66

(22)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi terutama dalam bidang elektronika semakin berkembang pesat. Perkembangan ini sedikit sebanyak telah meningkatkan kualitas kehidupan manusia, seiring berjalannya waktu dengan banyaknya tuntutan masyarakat akan produk-produk yang memiliki kualitas bagus dan bermutu yang dihasilkan oleh industri. Hal ini telah membuat banyak proses industri beralih dari sebuah sistem manual ke sistem otomatis yang lebih mudah dikendalikan dengan peran manusia yang semakin lama semakin berkurang. Salah satunya topik yang saat ini sedang dikembangkan dan banyak sekali yang bisa ditemukan aplikasinya di dunia industri adalah conveyor dan image processing. Conveyor merupakan alat bantu yang umum dijumpai pada pada industri-industri pengolahan, alat ini digunakan untuk memindahkan satu produk ketempat lain secara berurutan. Selain itu, penggunaan image processimg akan sangat memudahkan manusia untuk mengetahui jenis suatu benda secara jelas. Di era teknologi yang semakin canggih ini, bahan-bahan yang digunakan kadang-kala merupakan bahan yang berat maupun berbahaya bagi manusia. Untuk itu diperlukan suatu alat yang pintar yang mampu mendeteksi serta memindahkan atau mengangkut bahan-bahan tersebut mengingat keterbatasan kemampuan tenaga manusia baik itu berupa kapasitas bahan yang akan diangkut maupun keselamatan kerja dari karyawan.

Sebelumnya pernah ada penelitian tentang sistem pengenalan benda berdasarkan warna menggunakan lengan robot sebagai pemindah yaitu Richard Bagus Dean Mahendra [1] yang memiliki tingkat keberhasilan 100% dalam proses pemindahan benda berdasarkan warnanya sesuai dengan tempat yang telah ditentukan dan proses metode pengenalan warna menggunakan hasil penjumlahan nilai citra RGB berfungsi sesuai dengan rencana. Sedangkan penelitian lainnya adalah Irvan Hasan [2] yang membuat sistem pengenalan benda berdasarkan bentuk menggunakan lengan robot sebagai pemindah benda dan memiliki tingkat keberhasilan yang sama yaitu 100% yang sesuai dengan rencana, dari proses pemindahan benda berdasarkan bentuk dan proses atau metode pengenalan bentuk yaitu mengubah citra RGB menjadi citra grayscale untuk mengidentifikasi bentuk benda berkerja

(23)

dengan baik. Dari penelitian tersebut, maka penelitian ini memiliki gagasan untuk membuat sebuah convveyor pintar yang mampu berkerja dengan sendirinya dan mampu memisahkan benda berdasarkan warna dan bentuk kedalam wadah yang telah disediakan dengan menggunakan webcam sebagai sensor pengidentifikasi benda.

Prinsip kerja sistem ini, yaitu input berupa benda berbentuk kotak dan berwarna merah ditangkap oleh webcam citranya berupa RGB yang akan diletakan di atas conveyor berjalan. Proses pengenalan warna dan bentuk tersebut menggunakan webcam dimana di proses pada program MATLAB, kemudian data dikirim menggunakan komunikasi serial ke mikrokontroler dan diproses perintahnya lalu conveyor pertama akan bergerak menghantar benda tersebut ke conveyor kedua dimana diatasnya terdapat wadah sesuai dengan warna dan bentuk yang telah terdeteksi oleh webcam dan jika benda kotak merah maka akan dimasukan kedalam wadah yang bertanda khusus untuk benda kotak merah, demikian juga berlaku untuk benda kotak hijau, bola merah serta bola hijau dan jika bukan atau tidak sesuai maka akan dimasukan kedalam wadah khusus untuk benda yang tidak sesuai dengan keinginan atau reject.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk membuat sebuah alat yaitu conveyor pintar yang mampu berkerja secara otomatis memindahkan benda dan diletakan pada suatu wadah berdasarkan warna dan bentuk menggunakan webcam sebagai alat bantu pengidentifikasi benda secara realtime.

Manfaat dari penelitian ini adalah :

a. Sebagai alat bantu memudahkan pekerjaan manusia khususnya pada industri-industri sekala besar baik dari segi efisiensi waktu, tenaga, kualitas serta hasil yang diperolehi.

b. Sebagai penelitian awal pengenalan benda menggunakan webcam dengan conveyor satu sebagai penghantar benda dan conveyor dua sebagai pemilah benda serta menempatkannya pada wadah berdasarkan bentuk dan warna.

(24)

1.3. Batasan Masalah

Penulis menetapkan beberapa batasan masalah pada perancangan ini, yaitu :

a. Masukan berupa empat macam benda yaitu, kotak merah, kotak hijau, bola merah, bola hijau yang terbuat dari styrofoam untuk kotak dan bola terbuat dari plastik.

b. Ukuran input untuk kotak adalah 5x5x5 cm sedangkan untuk diameter bola adalah 5 cm.

c. Outputnya dalam bentuk wadah berupa kotak merah, kotak hijau, bola merah, bola hijau dan benda reject.

d. Sensor photodiode yang dipakai untuk mendeteksi benda di atas conveyor 1 dan mendeteksi adanya wadah di conveyor 2.

e. Menggunakan Motor dc 24 Volt sebanyak tiga buah untuk mengerakan masing-masing dua conveyor.

f. Terdapat tampilan GUI dan MATLAB sebagai user interface agar dapat melihat data benda yang akan dikenali, serta jumlah yang terdeteksi.

g. Monitoring menunjukan posisi benda di atas conveyor, mendeteksi benda menggunakan webcam, pemilahan benda dan selanjutnya peletakan benda-benda yang terdeteksi kedalam wadah sesuai tempatnya.

h. Komunikasi antara laptop dengan ATmega32 menggunakan komunikasi serial USART yang dihubungkan dengan modul yang sudah tersedia dipasaran yaitu modul USB to TTL converter.

i. Menggunakan webcam logitech c170h untuk melakukan aktivitas mengidentifikasi bentuk dan warna benda yang terhubung dengan software MATLAB.

(25)

1.4. Metode Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Pengumpulan bahan-bahan referensi pendukung berupa buku dan jurnal penelitian yang menelitih tentang conveyor, pemrograman dengan CodeVision AVR, Atmega32, image processing dengan menggunakan MATLAB serta buku-buku sarana pendukung lainnya.

2. Studi pustaka mengenai pengendalikan conveyor serta penggunaan mikrokontroler Atmega32 dan penggunaan webcam untuk image processing pada MATLAB.

3. Pembuatan hardware dan software. Tahapan ini berisi tentang pembuatan alat sesuai dengan desain conveyor yang telah dirancang beserta program-program yang akan mengacu pada flowchat yang telah di buat.

4. Merancang serta menguji minimum system mikrokontroler Atmega32 dengan software CodeVision AVR sebagai sistem secara keseluruhan.

5. Pembuatan program GUI menggunakan aplikasi MATLAB untuk pengolahan citra digital RGB gambar dengan menggunakan webcam Logitech seri C170h sebagai alat bantu pengidentifikasi warna dan bentuk pada benda.

6. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan melihat presentase error yang terjadi pada kinerja sistem alat secara keseluruhan, yaitu tingkat keberhasilan conveyor memindahkan benda berdasarkan bentuk dan warna dari titik awal ke wadah yang telah ditetapkan dan webcam berfungsi sebagai sensor pendeteksi warna dan bentuk benda dimana saat benda berhenti dibawa webcam, kemudian webcam akan aktif mengambil gambar kemudian diproses nilai citra RGB gambar benda untuk dikenali di aplikasi MATLAB.

(26)

1.5. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I: PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Bab ini berisi teori-teori yang mendukung kerja sistem dan teori yang digunakan dalam perancangan Conveyor pintar.

BAB III : PERANCANGAN PENELITIAN

Bab ini berisi penjelasan alur perancangan Conveyor pintar serta flow chart program pendukung.

BAB IV : HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi pengamatan dan pembahasan data yang diperoleh, berupa data tingkat keberhasilan sistem mendeteksi benda, data motor dc dan tingkat keberhasilan keseluruhan sistem Conveyor pintar.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi ringkasan hasil penelitian yang telah dilakukan dan usulan yang berupa gagasan-gagasan untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang telah dilakukan.

(27)

BAB II

DASAR TEORI

Pada bab ini akan dibahas mengenai landasan-landasan teori yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir “Prototipe Pemilah Benda Berdasarkan Bentuk Dan Warna Menggunakan Conveyor Berbasis Mikrokontroler”.

2.1. Belt Conveyor

Belt Conveyor adalah sebuah peralatan yang sangat sederhana dan biasanya digunakan untuk mengangkut benda-benda kecil hingga yang memiliki kapasitas besar. Alat tersebut terdiri dari sabuk yang akan berkerja sebagai pengangkut benda. Sabuk yang digunakan pada belt conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis bahan tergantung sifat benda yang diangkut. Contoh gambar 2.1 [3].

Gambar 2.1.Conveyor [3]

Conveyor pintar yang dirancang ada dua buah dimana satu berfungsi sebagai penghantar benda sedangkan conveyor selanjutnya berfungsi sebagai penerima benda sesuai dengan wadah yang disiapkan untuk menerima input.

2.2. Mikrokontroler AVR Atmega32

AVR (Alf and Vegard’sRisc Processor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8 -bit yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC(Reduced Instruction Set Computer). Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega32. Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock dan mempunyai 32 register

(28)

general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan power saving mode. AVR juga mempunyai ADC, PWM internal dan In-System Programmable Flash on-Chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang [4].

2.2.1. Arsitektur AVR ATmega32

Fitur-fitur yang dimiliki mikrokontroler Atmega32 adalah sebagai berikut [4]: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 channel.

3. Tiga buah Timer/Counter yaitu Timer 0, Timer 1, dan Timer 2. 4. Watchdog Timer dengan osilator internal.

5. SRAM sebesar 512 byte. 6. Memori Flash sebesar 8 kb.

7. Sumber Interupsi internal dan eksternal. 8. Port SPI (Serial Pheriperal Interface). 9. EEPROM on board sebanyak 512 byte. 10. Komparator analog.

11. Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)

2.2.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32

Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega32 dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-line package) dapat dilihat pada gambar 2.2. Untuk memaksimalkan perform dan paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data). Ketika sebuah instruksi sedang dikerjakan maka instruksi berikutnya diambil dari memori program. Seperti gambar 2.2 [4].

(29)

Mikrokontroler Atmega32 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut [4] : a. VCC (power supply)

b. GND (ground)

c. Port A (PA7..PA0) Port A berfungsi sebagai input analog pada ADC (analog digital converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah

d. Port B (PB7..PB0) Port B adalah suatu Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)

e. Port C (PC7..PC0) Port C adalah suatu Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)

f. Port D (PD7..PD0) Port D adalah suatu Port I/O 8 bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)

g. RESET (Reset input) h. XTAL1 (Input Oscillator) i. XTAL2 (Output Oscillator )

j. AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk Port A dan ADC k. AREF adalah pin referensi analog untuk ADC

Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D konverter pada port I/O 8-bit dua arah arah. Port B, port C, port D adalah suatu port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pada rangkaian reset, waktu pengosongan kapasitor dapat dihitung dengan persamaan 2.1.

T = R x C (2.1)

2.2.3.Organisasi Memori AVR Atmega32

Mikrokontroler ATmega32 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program, memori data dan EEPROM. Ketiganya memiliki ruangan sendiri dan terpisah [4].

2.2.3.1.Memori Program

Kode program disimpan dalam flash memory, yaitu memori jenis non-volatile yang tidak akan hilang datanya meskipun catu daya dimatikan. Dalam ATmega32 terdapat 8Kbty On-Chip didalam sistem Memory Flash Reprogrammable untuk penyimpanan program. Untuk keamanan perangkat lunak, flash memori dibagi menjadi dua bagian, yaitu boot program dan bagian aplikasi program [4].

(30)

2.2.3.2.Memori Data

Memori data adalah memori RAM (Random Access Memory) yang digunakan untuk keperluan program. Memori data terdiri dari 32 General Purpose Register (GPR) yang merupakan register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh Arithmetic Logic Unit (ALU) dan I/O register dan additional I/O register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler antara lain pin, timer/counter, USART. ATmega32 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 Byte yang berbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM [5].

2.2.4.Interupsi

Interupsi adalah suatu kondisi dimana mikrokontroler akan berhenti sementara dari program utama untuk melayani instruksi-instruksi pada interupsi kemudian kembali mengerjakan instruksi program utama setelah instruksi-instruksi pada interupsi selesai dikerjakan. Seperti yang terlihat pada tabel 2.1 [6]

Tabel 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi [6] Jenis Interrupt PIN pada ATmega32

INT0 PORTD.2 INT1 PORTD.3 INT2 PORTD.2

ATmega32 menyediakan tiga interupsi eksternal yaitu, INT0, INT1, dan INT2. Masing-masing interupsi tersebut terhubung dengan pin ATmega32 seperti pada Tabel 2.1. Interupsi eksternal bisa dilakukan dengan memberikan logika 0 atau perubahan logika (rissing edge dan falling edge) pada pin interupsi yang bersangkutan.

2.2.5.Timer/counter

ATmega 32 memiliki tiga modul timer yang terdiri dari dua buah timer/counter 8-bit dan satu buah timer/counter 16-bit. Ketiga modul ini dapat diatur dalam mode yang berbeda-beda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai pencacahan waktu seperti pada jam digital maupun untuk menghasilkan sinyal PWM (Pulse Width Modulation) yakni sinyal kotak dengan frekuensi dan duty cycle yang nilainya bisa diatur [7].

(31)

2.2.5.1.Timer/counter0

Timer/counter0 merupakan modul timer/counter 8 bit dengan fitur sebagai berikut : a. Timer/counter 1 kanal

b. Auto reload yaitu timer akan dinolkan kembali saat match compare

c. Dapat menghasilkan pulsa PWM (pulse width modulation) dengan glitch free d. Frequency generator

e. External event counter f. Prescalar 10 bit untuk timer

g. Membangkitkan interupsi saat timer overflow dan atau match compare

Perhitungan overflow interrupt sebagai pembangkit PWM ditunjukan pada persamaan 2.2, 2.3, dan 2.4 berikut [7].

T = (2.2)

Overflow interrupt = N x 256 x T (2.3)

OCR =

� (2.4)

Keterangan :

f = frekuensi yang digunakan untuk eksekusi program T = periode

N = prescaller yang digunakan OCR = nilai cacahan pulsa

Pulse = lebar pulsa

2.2.5.2.Mode Operasi

1. Mode normal, timer digunakan untuk menghitung saja, membuat delay, dan menghitung selang waktu [8].

2. Mode phase correct PWM (PCP), digunakan untuk menghasilkan sinyal PWM dimana nilai resistor counter (TCNT0) yang mencacah naik dan turun secara terus menerus akan selalu dibandingkan dengan register pembanding OCR0 [9]. Hasil perbandingan register TCNT0 dan OCR0 digunakan membangkitkan sinyal PWM yang dikeluarkan pada OC0 seperti ditunjukan pada gambar 2.3.

(32)

Gambar 2.3. Mode Phase Correct PWM [4]

3. CTC (Clear timer on compare match), register counter (TCNT0) akan mencacah naik kemudian di-reset atau kembali menjadi 0x00 pada saat nilai TCNT0 sama dengan OCR0. Sebelumnya OCR diset dulu, karena timer 0 dan 2 maksimumnya 255, maka range OCR 0-255 [7].

4. Fast PWM, mode ini hampir sama dengan mode phase correct PWM, hanya perbedaannya adalah register counter TCNT0 mencacah naik saja dan tidak pernah mencacah turun seperti terlihat pada gambar 2.4. [7].

Gambar 2.4. Mode Fast PWM [4]

2.2.6.Komunikasi Serial USART

Komunikasi data adalah perpindahan data antara dua atau lebih piranti, baik yang berjauhan maupun yang berdekatan. Perpindahan data antara dua atau lebih piranti dapat

(33)

dilaksanakan secara paralel atau seri. Komunikasu seri dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu komunikasi data seri sinkron dan komunikasi data asinkron. Dikatakan sinkron jika sisi pengirim dan sisi penerima ditabuh (clocked) oleh penabuh (clock) yang sama, satu sumber penabuh, data dikirim beserta penabuh. Dikatakan asinkron jika sisi pengirim dan sisi penerima ditabuh oleh penabuh yang terpisah dengan frekuensi yang hampir sama, data dikirim disertai informasi sinkronisasi [4].

Pada proses inisialisasi ini setiap perangkat yang terhubung harus memiliki bandrate yang sama. Beberapa fasilitas yang disediakan USART AVR adalah sebagai berikut:

a) Operasi full duplex (mempunyai register receive dan transmit yang terpisah) b) Mendukung kecepatan multiprosesor

c) Mode kecepatan berorde Mbps d) Operasi asinkron dan sinkron

e) Operasi master atau slave clock sinkron

f) Dapat menghasilkan band-rate (laju data) dengan resolusi tinggi g) Modus komunikasi kecepatan ganda pada asinkron

2.2.6.1.Inisialisasi Serial USART

Pada mikrokontroler AVR untuk mengaktifkan dan mengeset komunikasi USART dilakukan dengan cara mengaktifkan register-register yang digunakan untuk komunikasi USART. Register-register yang digunakan untuk komunikasi USART antara lain:

1. USART I/O Data Register (UDR)

UDR merupakan register 8 bit yang terdiri dari 2 buah dengan alamat yang sama, yang digunakan sebagai tempat untuk menyimpan data yang akan dikirimkan (TXB) atau tempat data diterima (RXB) sebelum data tersebut dibaca. Seperti gambar 2.5. registre UDR [4].

(34)

2. USART Control and Status Register A (UCSRA)

Gambar 2.6. Register UCSRA [4]

Penjelasan bit penyusun UCSRA [4] : a) RXC (USART Receive Complete)

Bit ini akan set ketika data yang masuk ke dalam UDR belum dibaca dan akan berlogika nol ketika sudah dibaca. Flag ini dapat digunakan untuk membangkitkan interupsi RX jika diaktifkan dan akan berlogi nol secara otomatis bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi yang bersangkutan.

b) TXC (USART Transmit Complete)

Flag ini akan set ketika data yang dikirim telah keluar. Flag ini akan membangkitkan interupsi TX jika diaktifkan dan akan clear secara otomatis bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi yang bersangkutan.

c) UDRE (USART Data Register Empty)

Flag ini sebagai indikator ini UDR. Jika bernilai satu maka UDR dalam keadaan kosong dan siap menerima data berikutnya, jika flag bernilai nol berarti sebaliknya. d) FE (Frame Error)

Bit ini sebagai indikator ketika data yang diterima error, misalnya ketika stop bit pertama data dibaca berlogika nol maka bit FE bernilai satu. Bit akan bernilai 0 ketika stop bit data yang diterima berlogika nol.

e) DOR (Data OverRun)

Bit ini berfungsi untuk mendeteksi jika ada yang tumpang tindih. Flag akan bernilai satu ketika terjadi tumpang tindih data.

f) PE (Parity Error)

Bit yang menentukan apakah terjadi kesalahan paritas. Bit ini berfungsi jika ada kesalahan paritas. Bit akan berlogika satu ketika terjadi bit parity error apabila bit paritas digunakan.

(35)

Bit yang berfungsi untuk menggandakan laju data menjadi dua kalinya. Hanya berlaku untuk modus asinkron, untuk mode sinkron bit ini diset nol.

h) MPCM (Multi Processor Communication Mode)

Bit untuk mengaktifkan modus multi prosesor, dimana data yang diterima oleh USART tidak mengandung informasi alamat akan diabaikan.

1. USART CONTROL AND STATUS REGISTER B (UCSRB)

Gambar 2.7. Register UCSRB [4]

Penjelasan bit penyusun UCSRA dari gambar 2.7. [4] : a) RXCIE (RX Complete Interrupt Enable)

Bit pengatur aktivitas interupsi penerima data serial, akan berlogika satu jika diaktifkan dan berlogika nol jika tidak diaktifkan.

b) TXCIE (TX Complete Interrupt Enable)

Bit pengatur aktivitas pengiriman data serial, akan berlogika satu jika diaktifkan fan berlogika nol jika tidak diaktifkan.

c) UDRIE (USART Data Register Empty Interrupt Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan interupsi data register kosong, berlogika satu jika diaktifkan dan sebaliknya.

d) RXEN (Receiver Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin RX saluran USART. Ketika pin diaktifkan maka pin tersebut tidak dapat digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah digunakan sebagai saluran penerima USART.

e) TXEN (Transmitter Enable)

Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin TX saluran USART. Ketika pin diaktifkan maka pin tersebut tidak dapat digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah digunakan sebagai saluran pengirim USART.

f) UCSZ2 (Character Size)

Bit ini bersama dengan UCSZ1 dan UCSZ0 dalam register UCSRC digunakan sebagai memilih tipe lebar data bit yang digunakan.

(36)

Tabel 2.2. Penentuan Ukuran [4]

g) RXB8 (Receive Data Bit 8)

Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan format data 9-10 bit, dan bit ini harus dibaca dahulu sebelum membaca UDR

h) TXB8 (Transmit Data Bit 8)

Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan format data 9-10 bit, dan bit ini harus ditulis dahulu sebelum membaca UDR

2. USART CONTROL AND STATUS REGISTER C (UCSRC)

Gambar 2.8. Register UCSRC [4]

Penjelasan bit penyusun UCSRA dari gambar 2.8. [4] : a) URSEL (Register Select)

Bit ini berfungsi untuk memilih register UCSRC dengan UBBRH, dimana untuk menulis atau membaca register UCSRC maka bit harus berlogika satu.

b) UMSEL (USART Mode Select)

Bit pemilih mode komunikasi serial antara sinkron dan asinkron. c) UMP [1...0] (Parity Mode)

UCSZ[2..0] Ukuran Karakter dalam bit

0 5

1 6

10 7

11 8

100-110 Tidak dipergunakan

(37)

Bit ini berfungsi untuk memilih mode paritas bit yang akan digunakan. Transmitter USART akan membuat paritas yang akan digunakan secara otomatis

d) USBS (Stop Bit Select)

Bit ini berfungsi untuk memilih jumlah stop bit yang akan digunakan. e) UCSZ1 dan UCSZ0

Merupakan bit pengatur jumlah serial bit yang berfungsi untuk memilih lebar data yang digunakan dikombinasikan bit UCSZ2 dalam register UCSRB.

f) UCPOL (Clock Parity)

Bit yang berguna hanya untuk modus sinkron. Bit ini berhubungan dengan perubahan data keluaran dan sampel masukkan, dan clock sinkron (XCK).

2.3. Regulator Tegangan IC 78xx dan Transistor Penguat Arus

Rangkaian penyearah pada dasarnya sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil namun ada masalah pada stabilitas tegangan yang dihasilkan. Regulator tegangan tipe 78xx adalah salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, GND dan Vout. Regulator tegangan 78xx dirancang sebagai regulator tegangan tetap, meskipun demikian keluaran dari regulator ini dapat diatur tegangan dan arusnya melalui tambahan komponen eksternal. Ini adalah konfigurasi pin IC regulator ditunjukan pada Gambar 2.9. [10].

Gambar 2.9. Konfigurasi Pin IC Regulator [10]

Tabel 2.3. menunjukan spesifikasi IC regulator seri 78xx dengan keluaran dan masukan minimm dan maksimum [11].

(38)

Tabel 2.3. Karakteristik Regulator Tegangan Ic 78xx [11]

Type VOUT (Volt)

VIN (Volt) Min Maks

7805 5 7,3 20

7806 6 8,3 21

7808 8 10,5 23

7810 10 12,5 25

7812 12 14,6 27

7815 15 17,7 30

7818 18 21 33

7824 24 27,1 38

Gambar 2.10. Rangkaian Umum Regulator 78xx [11]

Nilai komponen c1 dan c2 difungsikan sebagai filter kapasitor yang bertujuan untuk menghilangkan tegangan ripple agar tegangan keluaran menjadi lebih stabil. Untuk mendapatkan nilai kapasitor yang sesuai dapat mengacu pada persamaan 2.1 dan 2.2.

Vr(rms) = �

√ =

. �

� =

. �

��.� (2.5)

r = �

� x 100% (2.6) Komponen eksternal yang digunakan yaitu transistor 2N3055 karena kemampuan arus maksimal adalah 15 A [10]. Untuk gambar rangkaian lengkap dengan Ic regulator dapat ditunjukan pada gambar 2.11.

(39)

Gambar 2.11. Rangkaian Catu Daya Dengan Penguat [10]

Darri gambar 2.11. maka diperolehi persamaan-persamaan sebagai berikut [10] :

VB = Vreg + VD (2.7) Tegangan keluaran rangkain menjadi,

Vo = Vreg - VBE (2.8)

Jika VD≈VBE, maka

Vo = Vreg (2.9)

Tegangan diantara kolektor dan emittor transistor 2N3055 adalah [10],

VCE = VIN - VRI (2.10)

Disipasi daya transistor NPN 2N3055 adalah [10],

PD =VCE x IC (2.11)

Untuk nilai penguatan arus diperoleh dengan persamaan dibawah ini [11]:

Ic = β IB (2.12)

Ie = (β+1) IB (2.13)

2.4. Photodioda

Photodioda adalah dioda yang berkerja berdasarkan intensitas cahaya, jika photodioda terkena cahaya maka photodioda berkerja seperti dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir.

Photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Photodioda merupakan sebuah dioda dengan sambungan p-n yap-ng dipep-ngaruhi cahaya dalam kerjap-nya. Cahaya yap-ng dapat dideteksi oleh photodioda ini mulai dari cahaya infra merah,cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X.

(40)

Karena photodioda terbuat dari semikonduktor p-n junction maka cahaya yang diserap oleh photodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektron-elektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan hingga arus akan mengalir di dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron ataupun hole yang dihasilkan tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang diserap oleh photodioda.

Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared. Gambar 2.12. adalah contoh bentuk dan simbol photodioda [12].

Gambar 2.12. Bentuk Photodioda dan Simbol. [12]

Gambar 2.13. Respon Relatif Spektral Untuk Si,Ge, Dan Selenium Dibandingkan Dengan Mata Manusia [12].

(41)

Gambar 2.14. Hubungan I� Dengan Fc Pada Photodioda [12].

Grafik pada gambar 2.14. menunjukan bahwa arus maksimal pada sensor photodioda adalah sebesar 800 µA, sehingga untuk penentuan nilai hambatan agar arus sensor photodioda tidak terlalu besar yaitu [12] :

R = �

� (2.14)

Sehingga nilai hambatan untuk sensor photodioda dengan asumsi bahwa Vcc = 5 Volt seperti pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Hubungan Arus Dengan Hambatan ARUS (µA) HAMBATAN (KΩ)

200 25

400 12,5

600 8,33

800 6,25

(42)

Gambar 2.15. Rangkaian Sensor Photodioda

Gambar 2.16 Aplikasi Sensor Photodioda [12]

2.5. Led InfraRed

Led infrared merupakan sumber cahaya dengan panjang gelombang 750nm-1000nm dan arus maksimal sebesar 100 mA [12]. Aplikasi led infrared biasa dijumpai pada modul sensor yang berhubungan dengan cahaya seperti photodioda dan photo transistor. Menurut gambar 2.16, led infrared merupakan sumber cahaya yang paling baik untuk sumber sensor cahaya. Penentuhan nilai hambatan untuk led infrared dengan rumus :

R = �

(43)

2.6. Limit Switch Sebagai Saklar

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi untuk menggantikan tombol. Prinsip kerjanya sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubungkan pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Contoh Gambar konstruksi, simbol dan bentuk limit switch 2.17 [14].

Gambar 2.17. Konstruksi, Simbol dan Bentuk Limit Switch [14]

Transistor dapat digunakan sebagai saklar elektronika dengan membuat transistor tersebut berada dalam kondisi cut-off (saklar terbuka, arus tidak mengalir) atau saturasi (saklar tertutup, sehingga arus mengalir).

2.7. Webcam Logitech Seri C170h

Webcam adalah kamera digital yang dikoneksikan ke komputer dan digunakan untuk telekomferensi video atau tujuan lain. Pengoperasian webcam cukup mudah karena webcam memiliki fitur fungsionalitas USB untuk koneksi menggunakan komputer. Sehingga banyak dipergunakan untuk mengolah image processing yang kemudian akan diolah dengan perangkat lunak untuk pemrosesan berbasis pixel, RGB dan lain-lain. Salah satu contoh webcam ditunjukan pada gambar 2.18 [15].

(44)

Sebuah webcam yang sederhana terdiri dari sebuah lensa, dipasang di sebuah papan sirkuit untuk menangkap sinyal citra. Webcam memiliki casing (pelindung/cover) depan dan casing samping untuk menutupi lensa standar dan memiliki sebuah lubang lensa di casing depan yang digunakan sebagai lokasi masuknya sinyal citra. Sebuah webcam biasanya dilengkapi dengan software yang digunakan untuk mengambil citra hasil tangkapan kamera digital secara terus menerus maupun dalam interval waktu tertentu.

2.8. Motor DC

Motor adalah mesin listrik yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa putar motor. Motor DC adalah salah satu jenis motor yang menggunakan tegangan searah (DC) sebagai sumber tegangan. Dua bagian utama pada motor DC yaitu rotor sebagai bagian yang berputar dan stator sebagai bagaian yang diam. Bagian rotor berupa koil yang akan dialiri arus listrik. Bagian stator menghasilkan medan magnet dari pengaruh elektromagnetik koil ataupun magnet permanen seperti yang di tunjukan pada gambar 2.19 [16].

Gambar 2.19. Susunan Komponen pada Motor DC [16]

Arah putaran pada motor DC dapat diatur dengan mengubah polaritas tegangan pada terminal, sehingga gerak putaran motor berupa clockwise atau counterclocwise. Kecepatan putaran motor DC berbanding lurus dengan besar beda potensial yang diberikan pada terminal. Pemberian beda potensial yang semakin meningkat akan berdampak pada kenaikan nilai arus lisrik. Hal tersebut akan meningkatnya pula gaya Lorentz yang dihasilkan, sehingga motor berputar semakin cepat.

(45)

2.9. Modul Relay 5v

Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen electromechanical (elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak saklar/switch). Relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, relay yang menggunakan elektromagnet 5v dan 50 mA mampu menggerakan armature relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan lisrik 220v dan 2a.

Gambar 2.20. Modul Relay 2 Channel 5v [30]

Gambar 2.21. Modul Relay 1 Channel 5v [30] Gambar 2.22. Simbol Relay [29]

Relay 2 channel dan relay 1 channel ini memerlukan arus sekitar 15 – 20mA untuk mengontrol masing-masing channel. Disertai dengan relay high-current sehingga dapat menghubungkan perangkat dengan AC250v 10A. Dan relay ini mampu hidup hanya dengan tegangan kerja 3.3v yang diperolehi dari mikrokontroler.

(46)

2.9.1 Prinsip Kerja Relay

Pada dasarnya, relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu : 1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar) 4. Spring

Gambar 2.23. Struktur Sederhana Relay Kontak poin (contact point) relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

 Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada diposisi CLOSE (tertutup).

 Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada diposisi OPEN (terbuka).

Berdasarkan gambar diatas, sebuah besi (iron core) yang dililit oleh sebuah kumparan coil yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila kumparan coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantar arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh relay untuk menarik contact poin ke posisi close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

(47)

2.9.2 Fungsi dan Aplikasi Relay

Beberapa fungsi relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan fungsi logika (Logic Function)

2. Relay digunakan untuk memberikan fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)

3. Relay digunakan untuk mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan dari signal tegangan rendah.

4. Relay yang berfungsi untuk melindungi motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan tegangan ataupun hubung singkat (short).

2.10. Benda Tiga Dimensi

Benda 3 dimensi merupakan benda yang memiliki ruang atau volume sehingga benda akan tampak lebih nyata. Benda 3 dimensi memiliki ukuran panjang, lebar, dan tinggi. Contoh benda 3 dimensi dapat dilihat pada gambar 2.20 [17].

Gambar 2.24. Contoh Benda Tiga Dimensi [17]

2.11. Citra

2.11.1.Definisi Citra

Citra adalah gambar dua dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimensi yang kontinus menjadi gambar diskrit melalui proses sampling. Gambar analog dibagi menjadi N baris dan M kolom sehingga menjadi gambar diskrit. Persilangan antara baris dan kolom tertentu disebut dengan piksel [18]. Secara harafiah, citra (image) adalah gambar pada bidang dwimatra (dua dimensi). Sedangkan jika dilihat dari sudut pandang matematis, citra

(48)

merupakan fungsi menerus (continue) dari intensitas cahaya pada bidang dwimatra. Sumber cahaya menerangi objek, objek memantulkan kembali sebagian dari berkas cahaya tersebut. Pantulan cahaya ini kemudian ditangkap oleh optik, misalnya mata pada manusia, kamera pemindai dan sebagainya, sehingga bayangan objek yang disebut citra tersebut terekam [19].

2.11.2.Pengolahan Citra Digital

Pengolahan citra digital adalah kegiatan memperbaiki kualitas citra agar mudah diinterpretasi oleh manusia atau mesin (komputer). Inputnya adalah citra dan keluarannya juga citra tapi dengan kualitas yang lebih baik daripada citra masukan. Misalnya citra warnanya kurang tajam, kabur, mengandungi noise dan lain-lain sehingga perlu ada pemrosesan untuk memperbaiki citra karena informasi yang disampaikan menjadi kurang.

Teknik pengolahan citra mentransformasikan citra menjadi citra lain. Sehingga masukkannya adalah suatu citra dan keluarannya juga citra, namun citra keluaran mempunyai kualitas yang lebih baik daripada citra masukkan [19].

2.12. Pemrosesan Citra

2.12.1.RGB

Suatu citra biasanya akan langsung mengacu ke citra RGB. Sebelumnya bagaimana citra disimpan dan dimanipulasi dalam komputer diturunkan dari teknologi televisi, yang pertama kali mengaplikasikannya untuk tampilan grafis komputer. Jika dilihat dari kaca pembesar, tampilan monitor komputer akan terdiri dari sejumlah triplet titik warna merah (RED), hijau (GREEN) dan biru (BLUE). Tergantung pada pabrik monitornya untuk menentukan apakah titik tersebut merupakan titik bulat atau kotak kecil, tetapi akan selalu terdiri dari 3 triplet red, green dan blue [20].

Citra dalam komputer tidak lebih dari sekumpulan piksel dimana setiap triplet terdiri atas variasi tingkat keterangan (brightness) dari elemen red, green dan blue. Representasinya dalam citra, triplet akan terdiri dari 3 angka yang mengatur intensitas dari Red (R), Green (G) dan Blue (B) dari suatu triplet. Setiap triplet akan merepresentasikan 1 piksel (picture element). Suatu triplet dengan nilai 67,228 dan 180 berarti akan mengeset nilai R ke nilai 67, G ke nilai 228 dan B ke nilai 180. Angka-angka RGB ini yang seringkali disebut dengan color values. Pada format bmp, citra setiap piksel pada citra

(49)

direpresentasikan dengan 24 bit, 8 bit untuk R, 8 bit untuk G dan 8 bit untuk B. Pengaturan citra RGB dapat dilihat pada gambar 2.21 [13].

Gambar 2.25. Pengaturan Citra RGB [13]

2.12.2.Cropping

Cropping citra bertujuan untuk memotong bagian tertentu dari suatu citra yang tidak diperlukan dalam proses pengolahan citra. Penentuhan titik-titik yang akan diambil dalam proses cropping menggunakan matrik_titiksudut_crop yang merepresentasikan nilai [x,y,∆x, ∆y]. x : posisi kolom dari pojok kiri atas area yang mau di crop, y : posisi baris dari pojok kiri atas area yang mau di crop, ∆x : lebar area yang mau di crop, ∆y : tinggi area yang mau di crop. Contoh cropping dapat dilihat pada gambar 2.22 [21].

(a) (b)

(50)

2.13.Metode Pengenalan Warna dan Bentuk

Metode yang digunakan adalah penjumlahan nilai matriks red, green dan blue. Dari hasil jumlah tersebut akan dicari nilai terbesar pada masing-masing nilai matriks. Dimana jumlah dari nilai terbesar menunjukan warna pada benda tersebut. Pada tabel 2.5. adalah hasil nilai sementara yang diperolehi setelah dijumlahkan [22].

Tabel 2.5. Nilai Matriks sementara setelah dijumlahkan Gambar benda

berwarna

Gambar setelah di crop

Nilai RGB benda Pengenalana warna benda

Merah = 17,92 Hijau =10,442

Benda kotak berwarna merah

Merah = 17,13 Hijau = 7,23

Benda bola berwarna merah

Dapat dilihat pada tabel 2.5 menunjukan nilai RGB gambar benda yang lebih besar adalah nilai warna merah maka dari itu disimpulkan bahwa gambar tersebut adalah benda berwarna merah. Sedangkan untuk mengenali bentuk maka, dilakukan perbandingan nilai besaran antara nilai RGB kotak dengan nilai RGB bola yang sudah ditetapkan. Dimana yang memiliki nilai yang paling besar adalah bentuk kotak sedangkan nilai terkecil adalah bentuk bola. Benda kotak berwarna merah memiliki nilai matriks 17,92 sedangkan benda bola berwarna merah memiliki nilai matriks 17,13.

(51)

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

Dalam bab III ini akan dibahas mengenai perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Pembahasan meliputi :

a) Proses kerja dan mekanisme conveyor pintar b) Perancangan mekanik conveyor pintar c) Perancangan perangkat keras (handware) d) Perancangan perangkat lunak (software)

3.1. Proses Kerja dan Mekanisme Conveyor Pintar

Pada pembuatan tugas akhir ini, dirancang sebuah prototipe menggunakan sebuah conveyor pintar yang dapat mengenali dua jenis warna dan dua jenis bentuk, dimana conveyor pintar mampu memindahkan dan menempatkan benda secara otomatis berdasarkan bentuk dan warna ke suatu wadah khusus yang telah disediakan. Komponen yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini meliputi rangkaian minimum system Atmega32, conveyor, rangkaian sensor photodioda, rangkaian limit switch, relay 5v, webcam logitech seri C170h, software AVR, software MATLAB, laptop dan motor dc 24V.

Cara kerja conveyor pintar yaitu mula-mula benda diletakan pada conveyor pertama yang akan membawa benda tersebut mendekati webcam. Webcam akan mendeteksi benda tersebut, kemudian akan diproses oleh laptop melalui software matlab untuk mengenali bentuk dan warna benda. Setelah benda dikenali, maka disiapkan laptop melalui aplikasi MATLAB akan mengirimkan kode benda yang dikomunikasikan secara serial kepada minimum system ATmega32 menggunakan modul USB to TTL untuk mengerakan conveyor kedua, dimana conveyor kedua ini berfungsi menyiapkan wadah yang sesuai dengan benda yang diinginkan. Gambar 3.1 merupakan diagram blok sistem.

(52)

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem

3.2. Perancangan Mekanik

Pada perancangan mekanik dari conveyor pintar tersebut, antara lain mendesain ukuran converyor pintar, penggunaan bahan dasar untuk mekanik conveyor yaitu besi bolongan setebal 3mm dan pipa plastik 3inch, untuk ukuran lebar belt 20cm untuk converyor pertama sedangkan untuk converyor kedua 25cm, panjang converyor pertama 100cm dan converyor kedua panjangnya 300cm, kemudian untuk wadah tempat benda dijatuhkan berukuran 20cm x 20cm x 15cm yang terbuat dari bahan papan kayu tipis Desain conveyor menggunakan software AutoCad 2010 untuk gambar conveyor. Conveyor ini di bagi menjadi dua bagian dimana satunya berfungsi sebagai penghantar benda dan conveyor selanjut berfungsi sebagai pemilah benda. Gambar 3.2, 3.3, 3.4, dan 3.5 adalah bentuk seluruh sistem dan ukurannya.

(53)

x

Gambar 3.3. Conveyor Dilihat Dari Samping

Gambar 3.4. Conveyor Dilihat Dari depan

(54)

Pada perancangan conveyor pintar ini memiliki rincian desain dengan ukuran yang berbeda-beda untuk dua buah conveyor dimana untuk conveyor pertama memiliki panjang 100cm, lebarnya 15cm dan memiliki tinggi 35cm. Kemudian untuk ketinggian tempat webcam adalah 25cm. Selanjutnya untuk conveyor kedua memiliki panjang 300cm, lebar 25cm dan memiliki tinggi 30cm. Untuk ukuran wadah tempat input adalah 20cm x 20cm x 15cm. Kemudian untuk jarak wadah antara kiri dan kanan dinding conveyor adalah 2,5cm masing-masingnya dengan tujuan wadah tersebut tidak mengenai dinding kiri atau kanan saat conveyor beroperasi. Selanjutnya untuk jarak antara wadah adalah 9cm dan jarak antara sensor adalah 29cm.

Perhitungan jarak wadah : conveyor kedua memilik panjang 300cm dimana untuk jarak antara wadah 9cm x 6 = 54cm, untuk ukuran wadah 20cm x 5 = 100cm, untuk jarak antara sensor photodioda adalah 29cm x 5 = 145cm sehingga memiliki total jarak yang diperolehi adalah 54cm + 100cm + 145cm = 299cm. Jarak ini digunakan karena telah sesuai dengan perhitungan agar saat conveyor kedua aktif, wadah diatas conveyor tersebut tidak terjatuh atau bertabrakan antara satu sama lain.

Jarak antara conveyor pertama dan conveyor kedua adalah 10cm agar saat input dipindahkan dari conveyor pertama ke conveyor kedua langsung masuk kedalam wadah yang telah disediakan.

3.3. Perancangan Perangkat Keras (hardware)

Ada beberapa komponen dalam perancangan subsistem perangkat keras Conveyor pemisah benda berdasarkan bentukdan warna, diantaranya yaitu :

1. Minimum System ATmega32 2. Webcam Logitech seri C170h 3.Sensor photodioda

4. Regulator 12v + penguat arus 5. Modul Relay 5v + limit switch 6. Benda

(55)

3.3.1.Minimum System ATmega32

Rangkaian minimum system berfungsi sebagai I/O untuk mengontrol atau mengendalikan gerakan motor conveyor yang telah diprogram dalam mikrokontroler ATmega32 pada conveyor serta sebagai pengolahan data secara serial yang dikirimkan dari laptop melalui USB to TTL converter. Mikrokontoler membutuhkan minimum system yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu rangkaian osilator serta rangkaian reset.

Untuk rangkaian osilator ini menggunakan crystal dengan frekuensi sebesar 11,0592 Mhz dan dua buah kapasitor masing-masing sebesar 22pF. Penggunaa crystal dengan frekuensi sebesar 11,0592 Mhz bertujuan untuk menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan baud rate piranti yang dituju sedangkan fungsi kapasitor disini adalah untuk menstabilkan osilasi yang dihasilkan oleh kristal. Penempatan antara kapasitor dengan kristal diusahakan sedekat mungkin untuk menghindari terjadinya noise. Rangkaian osilator adalah subsistem dari mikrokontroler yang berfungsi untuk membangkitkan clock pada mikrokontroler. Clock tersebut diperlukan oleh mikrokontroler untuk mensinkronkan proses yang sedang berlangsung dalam mikrokontroler. Gambar 3.6. menunjukan rangkaian osilator [1].

Gambar 3.6. Rangkaian Osilator ATmega32 [1]

Perancangan rangkaian reset ini bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler agar dapat diulang dari awal atau memulai membaca program kembali. Saat tombol reset ditekan maka mikrokontroler mendapat input logika rendah, sehingga akan me-reset seluruh proses yang sedang dilakukan mikrokontroler. Gambar 3.7. adalah rangkaian reset untuk ATmega32 [25].

(56)

Gambar 3.7. Rangkaian Reset ATmega32 [25]

Pada gambar 3.7. terdapat resistor yang memiliki resistansi sebesar 4,7 KΩ yang difungsikan sebagai pull-up. Resistor pull-up eksternal dapat digunakan untuk menjaga agar pin RESET tidak berlogika 0 secara tidak sengaja. Kapasitor 10nF digunakan untuk menghilangkan noise yang disususn seri dengan resistor. Rangkaian reset minimum system ATmega32 merupakan gabungan dari rangkaian push-button dan low-pass filter.

3.3.2.Webcam Logitech Seri C170h

Webcam yang digunakan pada tugas akhir ini adalah webcam Logitech seri C170h. Fungsinya untuk melakukan capture benda dan output dari gambar data yang dimiliki merupakan nilai matriks citra RGB (Red Green Blue) sudah dalam bentuk digital yang datanya akan diolah menggunakan aplikasi matlab. Webcam jenis ini sudah memiliki dudukan sendiri serta mempunyai software pendukung yang bisa melakukan zoom in dan zoom out sehingga memudahkan pengaturan dari laptop. Pada proses pengambilan citra menggunakan resolusi 320 x 240 piksel. Spesifikasinya webcam bisa dilihat pada lampiran. Gambar 3.8 webcam Logitech Seri C170h [15].

(57)

3.3.3. Sensor Photodioda

Sensor photodioda digunakan untuk mendeteksi benda yang diletakan pada conveyor satu dan conveyor dua. Cara kerjanya yaitu jika sensor photodioda terhalang oleh benda atau mendeteksi benda, maka motor pada conveyor akan berhenti. Rangkaian sensor photodioda ditunjukan oleh Gambar 3.9 [26].

Gambar 3.9. Rangkaian Sensor Photodioda [26]

Dengan nilai vcc sebesar 5 volt dan arus maksimal infrared 100mA, maka hambatan dapat dihitung menggunakan rumus :

� =��

� sehingga, (3.1)

R = 5

��= 50 Ω

Karena nilai resistor sebesar 50 Ω tidak tersedia di pasaran dan agar infrared tidak kelebihan arus, maka digunakan resistor sebesar 100 Ω. Sedangkan untuk nilai hambatan sensor photodioda menggunakan resistor yang mengacu pada gambar 2.14 dan persamaan 2.14 sehingga diperoleh nilai hambatan antara 6,25 KΩ – 25 KΩ. Pada perancangan ini menggunakan resistor 20 KΩ untuk sensor photodioda.

Output mikrokontroller ATmega32 memiliki arus yang kecil sehingga tidak bisa digunakan untuk mengendalikan motor dc yang membutuhkan arus cukup besar. Oleh karena itu dibutuhkan rangkaian external agar keluaran dari mikrokontroller dapat mengendalikan motor dc.

(58)

3.3.4. Regulator dan Penguat Arus

Pembuatan rangkaian regulator dan penguat arus yang nantinya dipakai sebagai penyetabil tegangan pada minimum system ATmega32 dan motor dc. Komponennya terdiri dari ic 7805, ic 7812, transistor 2N3055, kapasitor, dan diode. Ic 7805 dipakai sebagai penurun tegangan dimana untuk ic tipe ini memiliki tegangan keluaran (output) sebesar 5 volt, arus maksimumnya adalah 1 A, tegangan masukan (input) minimum 7 volt dan maksimal 20 volt dan dipakai untuk memberikan daya pada minimum system Atmega32 yang hanya membutuhkan 5 volt, kemudian untuk komponen pendukung yaitu kapasitor berfungsi sebagai penghilang riple sedangkan untuk ic 7812 digunakan untuk menstabilkan tegangan sekaligus menggunakan transistor 2N3055 sebagai penguat arus, karena bisa dipakai sebagai rangkaian power suplay dengan tegangannya yang bisa diset. Ic ini memiliki tegangan keluaran (output) sebesar 12 volt, arus maksimumnya adalah 1 A, tegangan masukan (input) minimum 14,6 volt dan maksimal 27 volt dan digunakan untuk memberikan daya pada motor dc 24 volt. Maka dari itu trasistor harus dibias tegangan yang konstan pada basisnya, agar pada emitor keluaran tegangannya tetap. Selanjutnya untuk mengatur tegangan basis mengunakan dioda 1N4002. Untuk ic 7812 digunakan untuk memberikan daya pada motor dc 24 volt. Gambar dibawah adalah A. Rangkaian regulator minimum system ATmega32 dan B. Rangkaian regulator dengan penguat arus motor dc 3.10 [23] dan [27].

Gambar 3.10. A. Rangkaian Regulator 5v [23] Dan B. Rangkaian Regulator Dengan Penguat Arus 12v [27].

(59)

3.3.5. Modul Relay 5 Volt Dc

Rangkaian modul relay ini digunakan untuk mengendalikan motor dc 24v. Untuk conveyor pertama menggunakan satu channel relay 5v untuk menggerakan motor dc 24v dengan menggunakan sumber power sebesar 12v agar kecepatan motor dc berputar tidak terlalu kencang dan khusus untuk conveyor kedua memakai modul relay dua channel relay 5v sebanyak dua buah untuk mengendalikan putaran motor dc 24v sebanyak 2 buah motor dengan sumber power yang dipakai 24v agar bisa kearah kanan dan kearah kiri secara bergantian dengan metode sinyal logika dasar TTL (High) dan (Low). Untuk conveyor dua untuk membuat agar motor bisa bergerak kekanan menggunakan dua modul relay 5v sedangkan untuk membuat motor bergerak kekiri juga menggunakan dua modul relay 5v yang hanya bisa diaktifkan secara bergantian. Karena menggunakan metode logika TTL 0 dan 1 maka rangkaian ini hanya dapat mengendalikan arah putaran motor dc 24v dengan kecepatan putaran motor dc maksimum.

(60)

3.3.6.Benda Tiga Dimensi

Benda yang dapat dikenali oleh webcam terbuat dari styrofoam khusus bentuk kotak dan terbuat dari plastik khusus bentuk bola dimana bendanya adalah kotak merah, bola merah, kotak hijau dan bola hijau. Dapat dilihat pada gambar 3.12 [17]. Ukuran masing-masing benda yaitu :

Kotak merah : 5cm x 5cm x 5cm (p x l x t) Kotak hijau : 5cm x 5cm x 5cm (p x l x t) Bola merah : 5cm (diameter)

Bola hijau : 5cm (diameter)

Gambar 3.12. Benda Tiga Dimensi [17]

3.3.7.Metode Pengenalan Warna dan Bentuk

Metode ini dilakukan adalah penjumlahan nilai matriks pada red, green, dan blue. Ketika gambar telah di capture, maka didapat yaitu nilai RGB dalam bentuk matriks yang nantinya akan dijumlahkan sehingga mendapatkan nilai terbesar untuk mendapatkan warna benda sesungguhnya pada gambar. Langkah selanjutnya yaitu proses croping (pemotongan) yang sudah ditentukan yaitu x=17,51 y=60,51 ∆x=255,98 ∆y=176,98 [1]. Proses ini berfungsi untuk menentukkan bagian citra yang dibutuhkan untuk proses perhitungan selanjutnya sehingga untuk bagian citra yang tidak dibutuhkan akan dihilangkan.

Setelah croping, maka selanjutnya harus dijadikan matrik real agar memiliki nilai-nilai yang sesungguhnya dari sebuah matrik gambar. Setelah semua proses sudah dilakukan, maka langkah yang paling penting yaitu menjumlahkan matriks agar memiliki nilai yang nantinya digunakan untuk mereprentasikan nilai warna suatu gambar. Selanjutnya untuk mencari bentuk benda, apakah bentuknya bola atau kotak dengan cara membandingkan selisih nilai RGB yang paling terbesar yang telah ditetapkan dari kedua bentuk benda tersebut dari nilai-nilai yang telah diperolehi apakah sesuai dengan nilai yang telah ditetapkan. Kemudian warna dan bentuk benda akan dikenali dan ditampilkan pada aplikasi GUI MATLAB.

(61)

3.4. Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Pada perancangan perangkat lunak ini akan dibahas mengenai program kendali conveyor pintar secara keseluruhan diantaranya :

a) Flowchart program interrupt conveyor pintar

b) Flowchart program pengenalan warna dan bentuk benda c) Perancangan GUI pada MATLAB

Pada pembuatan flowchat program interrupt conveyor pintar akan dibahas dan dipaparkan mengenai cara conveyor satu bergerak menghantarkan benda hingga berhenti kemudian dilanjutkan cara conveyor dua menyesuaikan wadah dengan benda yang diinginkan. Pada pembuatan flowchat ini menggunakan software CodeVision AVR yang merupakan suatu perangkat lunak untuk mem-program ic keluarga AVR menggunakan bahasa c. Flowchat yang akan dibuat yaitu flowchat keseluruhan sistem dan flowchat motor dc aktif conveyor satu dan motor conveyor dua.

Pada pembuatan flowchat program pengenalan warna dan bentuk benda akan dibahas dan dipaparkan mengenai pembuatan program image processing dengan menggunakan metode RGB dengan software MATLAB.

3.4.1. Flowchart Program Keseluruhan Sistem

Secara keseluruhan sistem kerja pada perancangan tugas akhir ini dapat ditunjukan flowchart pada gambar 3.13. cara kerja dari conveyor pintar ini yaitu mula-mula benda diletakan pada conveyor satu. Ketika benda terdeteksi oleh sensor photodioda maka conveyor satu berhenti yang artinya benda berada dibawah webcam, maka mikrokontroler ATmega32 akan mengirimkan suatu karakter secara serial kepada laptop untuk menjalankan program image processing agar benda dapat dikenali. Setelah benda dikenali, maka laptop melalui software MATLAB akan mengirimkan karakter secara serial kepada minimum system ATmega32 untuk menggerakan motor dc conveyor dua untuk menyiapkan wadah sesuai dengan warna dan bentuk benda.

(62)

Mulai Konveyor kedua siaga Konveyor pertama bergerak Sensor photodioda deteksi benda Kirim karakter secara serial ke laptop Matlab menerima karakter ? Proses pengenalan bentuk dan warna

Benda kotak merah Benda yang tidak sesuai Benda kotak hijau Benda bola merah Benda bola hijau Rangkaian photodioda deteksi adanya wadah (1) Port (1) ( 1 0 0 0 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya

wadah (2) Port (2) ( 0 1 0 0 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya

wadah (3) Port (3) ( 0 0 1 0 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya

wadah (4) Port (4) ( 0 0 0 1 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya

wadah (5) Port (5) ( 0 0 0 0 1 )

Tombol stop ditekan ?

Selesai Tidak

Tidak Tidak _Tidak Tidak

Tidak

Tidak Ya

Konveyor Kedua aktif (gerak) selama 5 detik

Konveyor Kedua berhenti selama 5 detik

Konveyor pertama aktif (gerak) selama 5 detik

Konveyor Kedua kembali pada posisi awal

Ya Ya Ya Ya Ya

(63)

3.4.2. Flowchart Program Interrupt Motor Conveyor Satu dan Dua

Rangkaian photodioda deteksi adanya wadah (1) Port (1) ( 1 0 0 0 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya wadah (2) Port (2) ( 0 1 0 0 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya wadah (3) Port (3) ( 0 0 1 0 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya wadah (4) Port (4) ( 0 0 0 1 0 )

Rangkaian photodioda deteksi adanya wadah (5) Port (5) ( 0 0 0 0 1 ) Benda bola warna hijau (G) Benda kotak warna hijau (G) Benda bola warna merah (R) Benda kotak warna merah (R) Benda yang di reject Benda kotak atau bola ? Webcam mengenali warna benda.

R atau G ?

Rangkaian photodioda konveyor pertama mendeteksi benda Motor konveyor kedua siaga Mulai Motor konveyor pertama gerak (aktif) Motor konveyor pertama berhenti (5 detik) Benda berwarna R atau G ?

Benda kotak atau bola ? Tidak Ya Tidak Ya Hijau (G) Merah (R)

Bola Kotak Bola Kotak

A B

(64)

Selesai Motor konveyor kedua gerak (aktif)

port (6)

Rangkaian photodioda pada

konveyor kedua deteksi adanya

wadah, maka

Motor konveyor kedua berhenti

selama 5 detik port (7)

Motor konveyor pertama gerak (aktif)

selama 5 detik

Saat

sensor limit switch mendeteksi adanya wadah maka konveyor

kedua berhenti

Tombol stop di tekan ? Tidak

Tidak

Ya A

(1)

} }

// Kotak Hijau void kotakHijau(){

if(flag7==1){ kiriOff(); kananOn(); x=1; }

else if(flag7==0){

if(x==0){ kiriOn(); }

else if(x==1){ if(flag4==1){ cleanObjek(); kananOff(); kiriOff();

konOn(); // Jalankan kembali konveyor 1 cleanObjek();

o=0; x=0; }

} }

} // Objek void Objek(){

// Membaca Objek dari PC getString();

//Barang Reject

if(dataString[0]=='a'||dataString[1]=='a'){ printf("Barang Reject!\n");

k=1; // Mengaktifkan fungsi barang reject status=0; // Mengaktifkan ADC

}

(2)

else if(dataString[0]=='b'||dataString[1]=='b'){ printf("Bola Merah!\n");

l=1; // Mengaktifkan fungsi bola merah status=0; // Mengaktifkan ADC

}

//Bola hijau

else if(dataString[0]=='c'||dataString[1]=='c'){ printf("Bola Hijau!\n");

m=1; // Mengaktifkan fungsi bola hijau status=0; // Mengaktifkan ADC

}

//Kotak Merah

else if(dataString[0]=='d'||dataString[1]=='d'){ printf("Kotak Merah!\n");

n=1; // Mengaktifkan fungsi kotak merah status=0; // Mengaktifkan ADC

}

//Kotak Hijau

else if(dataString[0]=='e'||dataString[1]=='e'){ printf("Kotak Hijau!\n");

o=1; // Mengaktifkan kotak hijau status=0; // Mengaktifkan ADC }

}

void fungsiPanggil(){ //fungsi iini

//Fungsi barang Reject

while(k==1){ // Mengaktifkan fungsi barang reject bacaSensor(); // Membaca Sensor

barangReject(); // Memanggil fungsi reject status=0;

}

//Fungsi bola Merah

while(l==1){ // Mengaktifkan fungsi bola merah bacaSensor(); // Membaca Sensor

bolaMerah(); // Memanggil fungsi kotak bola merah status=0;

}

//Fungsi bola hijau

while(m==1){ // Mengaktifkan fungsi bola hijau bacaSensor(); // Membaca Sensor

bolaHijau(); // Memanggil fungsi kotak bola hijau status=0;

(3)

}

//Fungsi Kotak Merah

while(n==1){ // Mengaktifkan fungsi kotak merah bacaSensor(); // Membaca Sensor

kotakMerah(); // Memanggil fungsi kotak merah status=0;

}

//Fungsi kotak hijau

while(o==1){ // Mengaktifkan fungsi kotak hijau bacaSensor(); // Membaca Sensor

kotakHijau(); // Memanggil fungsi kotak hijau status=0;

} }

void main(void) {

// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=P State6=P State5=P State4=P State3=P State2=P State1=P State0=P PORTA=0xFF;

DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out

// State7=1 State6=1 State5=1 State4=1 State3=1 State2=1 State1=1 State0=1 PORTC=0xFF;

DDRC=0xFF;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock

(4)

// Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer1 Stopped // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;

TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;

(5)

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600 UCSRA=0x00;

UCSRB=0x18; UCSRC=0x06; UBRRH=0x00; UBRRL=0x47;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00; // ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691.200 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84;

// SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00; // TWI initialization // TWI disabled TWCR=0x00;

while (1) // Program yang terus menerus berjalan sehingga Minsis Powernya dimatin {

// Status komunikasi OFF if (status==0){

bacaSensor();

if(flag6==1){

konOff(); //matikan konveyor status=1;

fungsiPanggil(); }

//Jika tidak ada objek di konveyor 1 else if(flag6==0){

konOn(); status=0;

(6)

} }

// Status komunikasi ON else if(status==1){ Objek(); }

} }