TUGAS AKHIR - Dispenser kopi otomatis berbasis ATmega 8535 - USD Repository

  

TUGAS AKHIR

DISPENSER KOPI OTOMATIS

BERBASIS ATMEGA 8535

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada

  Program Studi Teknik Elektro Jurudan Teknik Elektro

  Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Disusun oleh:

  

SIBAYAK RAJA BARUS

NIM : 045114039

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2010

  

FINAL PROJECT

AUTOMATIC COFFEE DISPENSER

BASE ON ATMEGA 8535

  In partial fulfilment of the requirements For the degree of Sarjana Teknik

  Electrical Engineering Study Program Electrical Engineering Department

  Science and Technology Faculty Sanata Dharma University

  

SIBAYAK RAJA BARUS

NIM : 045114039

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

  

2010 HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR

  

DISPENSER KOPI OTOMATIS

BERBASIS ATMEGA 8535

  

HALAMAN PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

DISPENSER KOPI OTOMATIS

BERBASIS ATMEGA 8535

  Disusun oleh : SIBAYAK RAJA BARUS

  NIM : 045114039

  MOTTO

Karena setiap orang yang meminta, akan menerima,

Dan setiap orang yang mencari, akan mendapat,

  

Dan setiap orang yang mengetok, baginya pintu akan di bukakan

Lukas 11 : 10

Jadilah angin yang berhembus,

Tidak terlihat tetapi dapat dirasa

  Sk ripsi ini K upe rse m ba hk a n unt uk : Allah Tri Tunggal Mahakudus Bapak dan Ibu tersayang Kekasihku tercinta Untuk diriku dan almamaterku

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, 5 Agustus 2010 Sibayak Raja Barus

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama Mahasiswa : Sibayak Raja Barus Nomor Induk Mahasiswa : 045114039

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharna karya ilmiah saya yang berjudul :

  

DISPENSER KOPI OTOMATIS

BERBASIS ATMEGA 8535

  beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharna hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

  Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

  Yogyakarta, Agustus 2010 (Sibayak Raja Barus)

  

INTISARI

  Minuman kopi telah umum dikenal oleh masyarakat terutama untuk menahan kantuk dan menyegarkan tubuh saat bekerja di malam hari, secangkir kopi atau minuman panas sangat nikmat untuk diminum dan membuat tetap terjaga. Berdasarkan hal tersebut timbul ide untuk merancang dispenser kopi otomatis dengan menggunakan koin logam yang digunakan sebagai masukkan. Pada saat uang logam tipe tertentu dimasukkan pada coin selecktor dengan jumlah yang telah ditentukan dan meletakkan gelas tipe tertentu pada piranti penempatan gelas, maka keran akan terbuka, kemudian kopi akan mengalir dari tanki penampung menuju gelas melalui pipa yang sudah disediakan. Apabila kopi sudah mencapai batas atas gelas yang sudah ditentukan keran akan tertutup sehingga aliran kopi berhenti.

  Untuk menjaga cita rasa kopi maka suhu akan selalu terjaga diantara 40 derajat hingga 70 derajat celcius. Sensor suhu berupa LM 35 akan memberi masukan kepada mikrontroler Atmega 8535 untuk mematikan pemanas yang berupa kompor listrik bila suhu kopi diatas 70 derajat celcius dan akan menghidupkan pemanas bila suhu kopi dibawah 40 derajat celcius.

  Dari hasil pengujian, dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat bekerja dengan baik. Masukan koin, sensor cahaya, pembacaan suhu dengan LM 35, dan sistem pengontrol pemanas dapat berjalan dengan baik, sehingga dapat dikembangkan menjadi penyedia beberapa jenis minuman.

  ABSTRACT

  Coffee drinks have been commonly known by the community, especially to prevent drowsiness and refreshes the body when working at night, a cup of coffee or hot drinks are consumed and a blessing to stay awake. Based on this idea arose to design coffee dispensers otomatis using metal coins used as an insert. At some particular type of metal inserted in the coin selecktor the amount was determined and put the glass of a certain type on the Tools placement of glass, the spigot will open and coffee will flow from the tank into a glass receptacle in Pipa is already available. When the coffee has reached the limit of the glass has been determined to be a closed tap to stop the flow of coffee.

  To maintain the taste of coffee but the temperature is always maintained between 40 degrees to 70 degrees Celsius. LM 35 temperature sensor in the form will give input to the mikrontroler Atmega 8535 to turn off the heater in the form of electricity when the temperature of coffee kompor above 70 degrees Celsius and will turn on the heater when the temperature below 40 degrees Celsius coffee.

  To maintain the taste of coffee but the temperature is always maintained between 40 degrees to 70 degrees Celsius. LM 35 temperature sensor in the form will give input to the mikrontroler Atmega 8535 to turn off the heater in the form of electricity when the temperature of coffee kompor above 70 degrees Celsius and will turn on the heater when the temperature below 40 degrees Celsius coffee.

KATA PENGANTAR

  Syukur dan terima kasih kepada Allah Tri Tunggal Maha Kudus atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga tugas akhir ini dapat di selesaikan dengan baik.

  Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Bapak Martanto ST., MT., dan Alexius Rukmana ST., selaku dosen pembimbing yang penuh kesadaran membimbing, serta memberi saran dan kritik yang sangat membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini.

  2. Kedua orang tua atas dukungan, perhatian dan kasih sayangnya sehingga penulis dapat berhasil dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

  3. Kekasihku atas perhatian, dukungan dan kasih sayangnya.

  4. Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2004.

  5. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu atas bantuan, bimbingan, kritik dan saran.

  Semoga Tuhan membalas kebaikan saudara. Amin.

  Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima kasih.

  Yogyakarta, 1 Agustus 2010 Penulis

  

DAFTAR ISI

Halaman

  HALAMAN JUDUL ………..................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. iv HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. v PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................. vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ………………………………………. vii

  INTISARI…………………………………………………………………….. … viii ABSTRACT…………………………………………………………………… .. ix KATA PENGANTAR…………………………………………………………..... x DAFTAR ISI ........................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xiii DAFTAR TABEL .................................................................................................. xiv DAFTAR GRAFIK................................................................................................. xv

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Judul ……………………………………………………………………........ 1

  1.2 Latar Belakang …………………………………………………………........ 1

  1.2.1 Batasan Masalah ……………………………………………………… 2

  1.3 Tujuan dan Manfaat ....................................................................................... 2

  1.3.1 Tujuan ……………………………………………………………........ 2

  1.3.2 Manfaat ……………………………………………………………...... 2

  1.4 Metodologi Penelitian …………………………………………………......... 3

  1.5 Sistematika Penulisan …………………………………………………..........3

  BAB II DASAR TEORI

  2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ………………………………………........... 5

  2.1.1 Fitur ATMega 8535 ………………………………………………....... 5

  2.1.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ……………………………………...... 6

  2.1.3 Peta Memori ………………………………………………………...... 7

  2.2 Sensor Suhu dengan IC …………………………………………………... ... 8

  2.3 Aktuator Keran Otomatis ………………………………………………....... 10

  2.4 Coin Selector ………………………………………………………….......... 11

  2.5 Light Dependen Resistor (LDR) ……………………………………............ 12

  2.6 Pemanas Listrik ……………………………………………………….......... 14

  2.7 Penguat Operasional (Op-Amp) ......................................................................15

  BAB III PERANCANGAN ALAT

  3.1 Diagram Blok …………………………………………………………......... 18

  3.2 Perancangan Perangkat Keras …………………………………………......... 19

  3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler Master ………………………………....... 19

  3.2.2 Sensor Gelas dan Ketinggian Cairan …………………………........... 21

  3.2.3 Sensor Suhu ................................………………………………..........22

  3.2.4 Sensor Koin ……………………………………………………......... 23

  3.2.5 Pemanas …………………………………………………................... 24

  3.2.6 Penampil Suhu dan Jumlah Koin …………………………………..... 25

  3.3 Perancangan Perangkat Lunak ………………………………………........... 26

  BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN

  4.1 Piranti Keras ………………………………………………………….......... 28

  4.1.1 Sensor Posisi gelas ……………………………………………......... 29

  4.1.2 Sensor Ketinggian Kopi ………………………………………......... 30

  4.1.3 Keran Otomatis ……………………………………………….......... 30

  4.1.4 Sensor Suhu ……………………………………………………........ 31

  4.1.4.1 Pengujian Sensor Suhu dan Pemanas …………………….... 31

  4.1.4.2 Pengujian Suhu ……………………………………….......... 33

  BAB V KESIMPULAN

  5.1 Kesimpulan ....................................................................................................35

  5.2 Saran ..............................................................................................................35 DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................37 LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Pin ATMega 8535 dengan 40 kaki ……………………………… 6Gambar 2.2 Memori ATMega 8535 ………………………………………….. 8Gambar 2.3 Bentuk dan Simbol IC LM 35 …………………………………… 9Gambar 2.4 Aktuator ………………………………………………………… 10Gambar 2.5 Susunan Motor dan Gerigi ………………………………………. 11Gambar 2.6 Coin Selector ……………………………………………………. 12 bahan cadium sulfide [8] .......................

  13 Gambar 2.7 Konfigurasi LDR dengan

Gambar 2.8 Rangkaian LDR aktif pada saat terang ……………………….... 13Gambar 2.9 Rangkaian LDR aktif pada saat gelap ………………………...... 14Gambar 2.10 Pemanas Listrik ……………………………………………….... 14Gambar 2.11 Simbol Penguat Operasional (Op-Amp) ....................................... 16Gambar 2.12 Rangkaian Penguat non-inverting ................................................ 16Gambar 3.1 Gambar Perancangan Sistem Dispenser Kopi Otomatis .............. 18Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler Master …………………………...... 20Gambar 3.3 Sensor Gelas dan Ketinggian Kopi …………………………..... 21Gambar 3.4 Rangkaian Amplifier ………………………………………...... 22Gambar 3.5 Rangkaian Pemanas …………………………………………... 24Gambar 3.6 Struktur Pemanas ........................................................................ 24Gambar 3.7 Rangkaian Penampil …………………………………………... 25Gambar 3.8 Diagram Alir Perangkat Lunak ………………………………... 26Gambar 4.1 Dispenser Kopi Otomatis ……………………………………..... 28Gambar 4.2 Transistor dan Relay sebagai Driver Aktuator Keran ………….. 31

  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Fungsi Port Mikrokontroler ………………………………................. 20Tabel 4.1 Pengukuran Sensor 1 (posisi gelas) …………………………............. 29Tabel 4.2 Pengukuran Sensor 2 (ketinggian kopi) ……………………..........… 30Tabel 4.3 Pengujian Sensor Suhu dan Pemanas ………………………….......... 32Tabel 4.4 Hubungan antara Suhu dan Waktu ………………………….............. 33

DAFTAR GRAFIK

  Halaman

  Grafik 4.1 Pemanas aktif berdasarkan suhu …………………………………… 12

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Judul Dispenser Kopi Otomatis berbasis mikrokontroler ATmega 8535.

  1.2 Latar Belakang

  Minuman kopi telah umum dikenal oleh masyarakat terutama untuk menahan kantuk dan menyegarkan tubuh saat bekerja di malam hari, secangkir kopi atau minuman panas sangat nikmat untuk diminum dan membuat tetap terjaga Ruang tunggu rumah sakit terutama di bangsal rawat inap, Unit Gawat Darurat, Poli Umum 24 jam biasanya ditemui banyak pengantar pasien dan kerabat yang menjaga pasien hingga lebih dari 24 jam, untuk pergi ke warung atau kantin akan sangat menyita waktu apalagi apabila kondisi pasien yang dijaga harus terpantau setiap saat.

  Berdasarkan hal tersebut timbul ide untuk merancang dispenser kopi otomatis dengan menggunakan koin logam yang digunakan sebagai masukkan. Pada saat uang logam tipe tertentu dimasukkan pada coin selector dengan jumlah yang telah ditentukan dan meletakkan gelas tipe tertentu pada piranti penempatan gelas, maka keran akan terbuka, kemudian kopi akan mengalir dari tangki penampung menuju gelas melalui pipa yang sudah disediakan. Apabila kopi sudah mencapai batas atas gelas yang sudah ditentukan keran akan tertutup sehingga aliran kopi berhenti.

  Untuk menjaga cita rasa minuman kopi maka suhu dalam tangki penampung harus dijaga agar berada pada suhu 40 hingga 70 derajat Celcius.

  Sensor akan mendeteksi suhu dalam tanki penampung kopi, apabila suhu berada di bawah 40 derajat celcius maka sistem akan mengaktifkan pemanas hingga suhu terukur mencapai 70 derajat celcius. Setelah suhu mencapai 70 derajat celcius maka sistem akan mematikan pemanas.

1.2.1 Batasan Masalah

  Dalam perancangan pembuatan Tugas Akhir ini penulis membuat batasan masalah yaitu: a. Menggunakan mikrokontroler ATmega 8535 sebagai pengendalinya.

  b. Menggunakan coin selector sebagai pendeteksi masukan coin.

  c. Menggunakan IC LM 35 sebagai pendeteksi suhu.

  d. Menggunakan LDR sebagai pendeteksi ketinggian air dan posisi gelas.

  e. Mengunakan uang logam 500 rupiah sebagai coin masukan.

  f. Mengunakan gelas berbahan plastik yang tembus pandang atau bening.

1.3 Tujuan dan Manfaat

1.3.1 Tujuan

  Membuat sebuah perangkat yang dapat dipergunakan untuk menuangkan kopi secara otomatis ke dalam gelas apabila ada koin khusus yang dimasukkan.

1.3.2 Manfaat Sebagai penyedia minuman kopi otomatis yang praktis dan ekonomis.

  1.4 Metodologi Penelitian

  Metodologi yang dilakukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah:

  1. Observasi, pengumpulan dan pengambilan data-data melalui pembacaan buku- buku penunjang dari Tugas Akhir dan melalui informasi-informasi yang didapat dari internet.

  2. Perancangan, penyediaan seluruh komponen yang dibutuhkan dilanjutkan perakitan dan pembuatan alat.

  3. Pengujian alat, dilakukan pengujian per bagian sistem dan sistem secara keseluruhan untuk mengetahui cara kerja dari alat dilanjutkan pengumpulan data- data dan menyusunnya sebagai hasil akhir dalam Tugas Akhir.

  4. Kesimpulan, mengambil kesimpulan dari hasil yang didapat lewat penganalisaan secara keseluruhan cara kerja alat.

  1.5 Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan dibagi menjadi beberapa bab, yaitu:

  BAB I : PENDAHULUAN Berisi latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, metode penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Berisi dasar teori yang meliputi mikrokontroler AT Mega 8535, IC LM 35, aktuator keran, coin selector. BAB III : PERANCANGAN ALAT Berisi blok diagram perancangan, perancangan alat secara hardware dan secara software.

  BAB IV : PENGUJIAN ALAT Berisi hasil pengujian alat per bagian, pengujian sistem secara keseluruhan, dan pembahasan. BAB V : KESIMPULAN Berisi kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Mikrokontroler ATmega 8535

  Mikrokontroler adalah suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, yang mana teknologi ini adalah teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak, namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) sehingga harganya menjadi lebih murah.

  Mikrokontroler ini kemampuan digitalnya menirukan fungsi otak manusia, sehingga meliputi fungsi atau instruksi aritmatika (berhitung), logika (mempertimbangkan suatu kondisi), dan memori. Mikrokontroler ini berbeda halnya dengan mikroprosesor yang hanya pemrosesannya terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan register-register, tanpa memori, tanpa I/O, dan peripheral yang dibutuhkan oleh suatu sistem supaya dapat bekerja.

2.1.1 Fitur ATMega8535

  Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut:

  a. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

  b. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.

  c. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

  d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

  e.

  Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

  2.1.2. Konfigurasi Pin ATMega8535 Konfigurasi pin ATMega8535 bisa dilihat pada Gambar 2.2 berikut ini. Gambar 2.2

  Pin ATMega 8535 dengan 40 kaki Dari gambar 2.2 tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin

  ATMega8535 sebagai berikut: a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

  b. GND merupakan pin ground.

  c. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

  d. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

  Timer/Counter , komparator analog dan SPI

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

  f. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial. h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. i. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. j. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.1.3. Peta Memori

  AVR ATMega8535 memiki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O dan 512 byte SRAM Internal.

  Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikut, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O dan sebagainya.

  Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATMega8535 memiliki 4K Byte X16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash.

Gambar 2.3 Memori ATMega8535

  Selain itu, AVR ATMega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.

2.2 Sensor Suhu dengan IC

  IC Sensor

  adalah sensor suhu 3 pin dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chip silikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear. Contohnya adalah IC LM 35 dan IC LM 135. IC LM 35 adalah sebagai sensor suhu yang sangat teliti terkemas dalam bentuk Integrated Circuit, dimana output tegangan keluaran sangat linier berpadanan dengan perubahan suhu. Sensor ini mempunyai koefisien sebesar 10 mV/°C yang berarti bahwa setiap kenaikan suhu 1°C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV. LM 35 tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetilan dari luar karena ketelitianya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperatur ruang. Pada komponen ini

  

mempunyai jangkauan (range) pengukuran suhu yang cukup besar, dari suhu –55°C

sampai 150°C, serta tingkat ketelitian pengukuran cukup tinggi. Setiap perubahan suhu arus 450

  IC LM

μA sampai 5 mA serta mempunyai impedansi masukan kurang dari 1Ω.

35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan

catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60

  μA dari suplai sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0°C di dalam suhu ruangan.

  Gambar 2.4 Bentuk dan simbol IC LM 35 Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

  1. Kalibrasi dalam satuan derajat celcius dengan lineritas +10 mV/ º C.

  2. Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

  3. Range +2 º C – 150 º C.

  4. Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.

  5. Arus yang mengalir kurang dari 60 µA.

  LM 135 adalah sensor temperatur yang cukup presisi dan mudah dikalibrasi. Dengan impedansi yang kurang dari 1 Ohm, LM 135 beroperasi pada range arus sekitar

  O

  400µA sampai dengan 5 mA, mempunyai error kurang dari 1 C untuk range yang >

  O O O

  100

  C, aplikasi sensor berkisar antaara –55 C sampai + 150

  C, dapat dikatakan bahwa LM 135 memiliki output yang linear.

  Pada LM 135 terdapat sebuah sambungan dengan sebuah pegangan untuk mengatur terminal untuk melakukan kalibrasi. Ketika T adalah sebuah temperatur yang tidak diketahui dan sementara To adalah temperatur referensi, dengan kalibrasi terhadap temperature akan bernilai benar. Berkenaan dengan pengaruh cahaya dan temperatur yang membuat elektron-elektron pada pita valensi akan melakukan pergerakan. Dalam dioda, elektron bergerak dari katoda ke anoda. Pergerakan ini menimbulkan perbedaan potensial dan menimbulkan arus listrik. Tegangan dan arus listrik inilah yang menjadi informasi pada sistem untuk melakukan analisis dengan menambahkan rangkaian op- amp untuk menguatkan sinyal dari sensor dan membandingkan antara informasi yang diterima dengan referensi pada komparator sebagai pembanding apabila sistem menggunakan komparator. Atau menggunakan mikrokontroler, informasi yang diterima akan dibandingkan melalui software.

2.3. Aktuator Keran Otomatis

  Untuk membuka dan menutup keran secara otomatis dipergunakan keran pralon ¾” yang dihubungkan dengan aktuator, aktuator yang bersifat electric pneumatic akan menarik keran pada posisi membuka ketika diberi sumber tegangan pada periode tertentu dan akan menutup ketika tegangan dilepaskan dari posisi aktuator.

  Gambar 2.5

  . Aktuator Prinsip kerja dari penggerak ini adalah mempergunakan motor DC yang terhubung dengan gerigi. Ketika motor diberi tegangan, maka gerigi akan bergeser dan menarik keran sehingga dapat mengalirkan air. Piranti motor DC ini diambil dari rangkaian

  

central door lock pada pintu mobil. Secara sistematis sistem kerja alat dapat

  diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut :

  Gerigi Tuas tarik Roda gigi Motor DC Casing

Gambar 2.6 . Susunan Motor dan gerigi

  Untuk dapat menggerakkan aktuator secara otomatis dengan tegangan berasal dari mikrokontroler maka diperlukan driver aktuator yang dibangun dari sebuah relay dan transistor.

2.5 Coin Selector

  Untuk mendeteksi apakah koin yang dimasukkan oleh konsumen ke alat adalah benar-benar uang logam seperti yang ditetapkan dalam perancangan, maka diperlukan suatu piranti yang dikenal sebagai Coin Selector. Alat ini telah banyak dipergunakan pada permainan game yang menggunakan koin serta diterapkan juga pada sebagian tipe telepon umum koin. Piranti ini dapat mendeteksi koin dari ukuran fisik berupa diameter dan ketebalan. Jika diameter dan ketebalan tidak cocok maka koin akan dikeluarkan kembali (rejected).

  Koin Pe m ba ndin g Coin Slot Re j e ct e d Slot

Gambar 2.7 Coin Selector

  Di dalam piranti ini akan diletakkan koin pembanding yang akan di-scan oleh sensor optik. Jika ada koin yang melewati slot berukuran sama dengan koin pembanding maka koin akan diteruskan ke boks koin dan alat akan mengeluarkan logika 1 ke mikrokontroler. Namun jika koin yang dimasukkan tidak sama, maka koin akan dikeluarkan melalui rejected slot.

2.6 Light Dependen Resistor (LDR)

  LDR disebut juga Resistor peka cahaya adalah akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya .

  LDR dibuat dariyang diserap oleh semikonduktor akan menyebabka Elektron bebas yang dihasilkan (dan pasangan

  

Elektroda

cadmium-sulfide

  Subtrat keramik Terminal

Gambar 2.8 . Konfigurasi LDR dengan bahan cadium sulfide Pada gambar 2.10 ditampilkan contoh rangkaian LDR yang aktif pada saat gelap.

  Pada gambar 2.9 ditampilkan contoh rangkaian LDR yang aktif pada saat terang. Contoh menggunakan tambahan komponen berupa resistor, resisitor variabel, LED dan transistor.

Gambar 2.9. Rangkaian LDR aktif pada saat terangGambar 2.10. Rangkaian LDR aktif pada saat gelap

2.7 Pemanas Listrik

  Pemanas Listrik diperlukan dalam perancangan ini untuk menjaga agar kopi yang berada dalam tangki tetap hangat selama periode yang ditentukan. Pemanas yang dipergunakan adalah seperti pada kompor listrik dengan pengatur suhu dan juga dipilih yang memiliki daya yang tidak terlalu besar. Pemanas ini terdiri dari kawat nikelin yang akan menjadi panas pada saat dialiri listrik, temperature ditentukan dengan mengatur besaran arus yang mengalir.

  Konstruksi pemanas elektrik dapat dilihat pada gambar berikut :

  Ka w a t N ik e lin I sola t or Ke ra m ik Pe n g a t u r Ar u s Pe n y a n gga Gambar 2.9

  

Pemanas Listrik

2.8 Penguat Operasional (Op-Amp)

  Untuk menguatkan tegangan pada LM35 supaya dapat dideteksi secara normal oleh ADC maka dibutuhkan suatu op-amp. Op-Amp merupakan suatu penguat diferensial dengan penguatan yang tak terhingga. Satu penguat diferensial adalah suatu penguat yang mempunyai dua masukan dan voltase pada keluaran tergantung dari perbedaan potensial antara kedua masukannya. Berarti terdapat persamaan sebagai berikut:

  V = (V – V ) . A (2.1)

  out in1 in2

  Di mana A adalah faktor penguatan, Karena faktor penguatan Op-Amp tak terhingga maka terdapat persamaan untuk Op-

  Amp: V = (V – V ).∞. (2.2)

  out in1 in2

  Dengan ketentuan : V = tegangan keluaran

  out

  V = tegangan masukan inverting

  in1

  V in2 = tegangan masukan non inverting Dari rumus (2.2) dapat dilihat bahwa keluaran menjadi positip tak terhingga ketika input 1 lebih besar dari pada input 2 dan keluaran menjadi negatif tak terhingga jika input 1 lebih kecil daripada input 2, sebab itu input 2 disebut inverting input yang diberi simbol “-“ dalam rangkaian dan input 1 disebut non-inverting input dengan tanda “+” pada rangkaian.

  Seperti gambar 2.5 di bawah ini :

• Vcc ₊ Non-Inverting input Output _- Inverting input
• Vcc

  Gambar 2. 10 Simbol Penguat Operasional (Op-Amp)

  Penguat non –inverting merupakan salah satu rangkaian Op-Amp, rangkaian penguat

  non inverting

  ditunjukkan pada gambar 2.6 dibawah ini :

  Dari Ke Sensor ADC Gambar 2. 11. Rangkaian Penguat non-inverting

  Pada rangkaian di atas keluaran disambungkan dengan input inverting melalui rangkaian seri dari dua resistor R1 dan R2, karena pada resistor tersebut terdapat umpan balik negatif, tegangan input adalah beda potensial antara input non-inverting dan

  

ground . Dengan prinsip potensial semu maka tegangan input sama dengan tegangan

  pada R2 dan tegangan keluaran adalah beda potensial antara keluaran Op-Amp dengan

  ground , jika arus pada input Op-Amp tidak ada maka didapat :

• +

  =

  

1

² ₂

• =

  1 ² ₂ ^{out in} _{out in}

  V R R

  V R R R

  V V R

  V in = V R2 , V out = V R1 + V R2 , I R1 = I R2 (2.3)

  maka: (2.4)

BAB III PERANCANGAN ALAT Perancangan dispenser kopi otomatis berbasis mikrokontroler ATmega 8535

  ini terdiri dari diagram blok, perancangan perangkat keras, dan perancangan perangkat lunak.

3.1 Diagram Blok Diagram blok sistem yang akan dirancang dapat dilihat pada gambar 3.1.

SENSOR KOIN

  AKTUATOR SENSOR GELAS DAN MIKROKONTROLER KETINGGIAN AT MEGA 8535 CAIRAN PEMANAS SENSOR SUHU LM 35

Gambar 3.1 Gambar Perancangan Sistem Dispenser Kopi Otomatis

  Ketika koin dimasukkan serta gelas telah diletakkan maka keran akan terbuka dan kopi akan keluar melalui pipa menuju gelas, kopi akan berhenti mengalir ketika gelas telah terisi penuh. Hal ini bisa terjadi karena pada posisi gelas yang diletakkan terdapat sensor infra merah untuk mendeteksi apakah gelas telah diletakkan dan telah terisi penuh.

  Selama dalam posisi stand by, sensor suhu pada tanki penampung akan mendeteksi suhu kopi, apabila kurang dari 40 derajat maka pemanas akan beroperasi hingga suhu mencapai 70 derajat. Bila suhu kopi melebihi 70 derajat maka pemanas akan mati.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

  Perangkat keras terdiri dari lima bagian yaitu : 1. Rangkaian Mikrokontroler Master.

  2. Sensor Gelas dan Ketinggian Cairan.

  3. Sensor Suhu 4. Sensor Koin.

  5. Pemanas.

  6. Penampil Suhu dan Jumlah Koin.

3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler Master

  Pada perancangan ini, mikrokontroler yang dipergunakan adalah ATMEGA 8535 ditumjukkan gambar 3.2. Mikrokontroler ini dipilih karena memiliki internal ADC yang diperlukan dalam pengukuran suhu secara digital. Beberapa piranti yang terhubung dengan dengan mikrokontroler adalah sensor koin, sensor posisi gelas, sensor ketinggian air, driver pemanas, driver aktuator keran. Berikut ini gambaran port-port yang dipergunakan untuk antarmuka dengan piranti-piranti tersebut yang dapat dilihat pada tabel 3.1.

  Tabel 3.1

  Fungsi Port Mikrokontroler

  Port Fungsi

  PIN B 2 Sensor gelas PIN B 3 Sensor kopi PIN B 1 Sensor Koin PIN C 1 Relay keran Buka PIN C 2 Relay keran Tutup PIN C 0 Relay Heater PIN A 0 Sensor Suhu

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler Master

3.2.2 Sensor posisi gelas dan ketinggian cairan

  Karena sensor infra merah yang berkualitas baik sangat sulit untuk diperoleh, maka sebagai alternatif telah dipergunakan sensor LDR (Light Dependent

  Resistor

  ). Namun untuk memanfaatkan LDR sebagai sensor diperlukan rangkaian tambahan agar dapat mendeteksi benda dan mengirimkan data ke mikrokontroler. Rangkaian dibangun dari transistor C9013.

Gambar 3.3 Sensor Posisi Gelas dan Ketinggian Kopi

  Pada perancangan sensor gelas dan ketinggian cairan menggunakan LDR sebagai sensor yang ditunjukkan oleh gambar 3.3, rangkaian sensor ini berfungsi untuk mendetekesi objek yang melintas, objek yang dideteksi adalah ketinggian kopi dalam gelas dan letak posisi gelas di bawah pipa. Ketika ada objek yang melintas maka hambatan pada LDR akan berkurang. Berkurangnya hambatan ini mengakibatkan tegangan pada basis transistor Q1 menjadi semakin besar yang mengakibatkan terjadinya saturasi pada transistor Q2. Akibat saturasi tersebut maka tegangan masukan pada port mikrokontroler akan menjadi 0volt (low).

3.2.3 Sensor Suhu

  Toleransi ketelitian keluaran sensor suhu LM35 sebesar 10 mV untuk setiap derajat celcius. Untuk menjaga keluaran sensor suhu LM35 selalu memiliki kenaikan tegangan sebesar 10 mV/°C maka tingkat kenaikan tegangan yang diukur dari keluaran sensor suhu LM35 harus dikuatkan dengan menggunakan rangkaian amplifier sehingga tingkat kenaikan tegangan berada di atas toleransi ketelitian.

  Gambar 3.4

  Rangkaian Amplifier

Gambar 3.4 menunjukkan rangkaian penguat non inverting, dengan potensio

  P1 pada R1 sebesar 100K digunakan untuk mengatur keluaran sensor suhu LM35, jika diinginkan penguatan keluaran menjadi 5 kali lebih besar maka, V = _{out in in}

  5.V , jika kenaikan V sebesar 10 mV/ ° C maka, V = _out 5 . 10 mV = 50 mV dapat dihitung besarnya potensio P1 atau R

  1 sebagai berikut: ₁ + R R ₂ V = _{out in} V , dimana R = _{2 in out} 10 Κ , V = 10 mV dan V = 50 mV R ₁ maka, besarnya R adalah : ₁ Κ + R ₁

  10 50 mV = 10 mV 10 Κ

  50 mV   R = . _{1  } 10 Κ − 1 Κ = 40 Κ 10 mV

   

  Sehingga untuk mendapatkan kenaikan tegangan sebesar 50 mV untuk setiap derajat celcius potensio P1 harus sebesar 40 ΚΩ. Pada rangkaian amplifier ini digunakan sumber tegangan sebesar 12 volt. Dioda zener D1 dan resistor R1 digunakan untuk menjaga agar tegangan keluaran amplifier maksimum hanya mencapai 5 Volt sehingga ADC terlindungi dari tegangan yang berlebih.

3.2.4 Sensor Koin

  Untuk mendeteksi apakah koin yang dimasukkan oleh konsumen ke alat adalah benar-benar uang logam seperti yang ditetapkan dalam perancangan, maka diperlukan Coin Selector. Sensor Koin akan mendeteksi berdasarkan ketebalan dan ketebalan koin. Sensor koin akan dihubungkan dengan mikrokontroler melalui driver yang ditunjukkan pada gambar 3.2 Pin C1.

3.2.5 Pemanas

Gambar 3.5 Rangkaian Pemanas

  Perancangan pemanas diperlihatkan oleh gambar 3.8. Pemanas Listrik diperlukan dalam perancangan ini untuk menjaga agar kopi yang berada dalam tangki tetap hangat selama periode yang ditentukan. Pemanas yang dipergunakan adalah seperti pada kompor listrik dengan pengatur suhu dan juga dipilih yang memiliki daya yang tidak terlalu besar. Pemanas ini terdiri dari kawat nikelin yang akan menjadi panas pada saat dialiri listrik, temperature ditentukan dengan mengatur besaran arus yang mengalir. Konstruksi pemanas elektrik dapat dilihat pada gambar 3.9.

  Ka w a t N ik e lin I sola t or Ke ra m ik Pe n g a t u r Ar u s Pe n y a n gga Gambar 3.6

  Struktur Pemanas

  Driver

  pemanas ditunjukkan oleh gambar 3.2 pada bagian Pin C0. Relay mendapat masukkan tegangan AC sebesar 220 Volt yang digunakan untuk mengatur

3.2.6 Penampil Suhu dan Jumlah Koin

  Rangkaian penampil membutuhkan tegangan 5 volt untuk mengaktifkan

  seven segmen . Jika seven segmen menyala, maka hambatan dibutuhkan sebagai

  pembatas arus yang melewati 7 ruas LED pada seven segmen. Hambatan dirangkai seri dengan ke 7 ruas LED. Arus bias maju yang melewati LED harus dibatasi sampai 25mA dan tegangan biasnya sekitar 1,6 V sampai 3 V. Tegangan yang keluar dari mikrokontroler ke seven segmen sebesar 5 V, maka nilai hambatan sebesar 330 Ω.

Gambar 3.7 Rangkaian Penampil

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

  _Mulai Inisialisasi _{mikrokontroler} Tampilkan _suhu Nyalakan ^Apakah _{pemanas Suhu < 40?} Apakah _{suhu >70?} ^Matikan _pemanas Periksa kondisi _koin apakah Ada _{koin = 2 Tampilkan koin Ada gelas?} Buka keran _Gelas penuh _{Tutup keran} ^{Ambil data suhu ya tidak ya tidak ya tidak ya} _ya ^{tidak tidak}

  Gambar 3.8