Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Bottle Filler Berbasis Mikrokontroler
sBOTTLE FILLER BERBASIS
MIKROKONTROLER
Oleh
Awang Sidhiastu Budidarsono
NIM: 612009065
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
2015
INTISARI
Alat yang direalisasikan ini adalah pengisi botol otomatis yang yang dapat
menakarkan jumlah cairan dari 100 ml sampai 5000 ml sesuai dengan yang diinginkan
oleh pengguna. UD. Mitra Tani adalah produsen pupuk cair yang membutuhkan alat ini.
Alat ini dibutuhkan di saat proses pengemasan pupuk cair ke dalam botol dikarenakan pada
saat ini, dengan proses yang masih manual tidak dapat mencapai target yang diharapkan
dalam 6 jam kerja. Alat ini mempunyai komponen-komponen seperti valve otomatis, flow
sensor , sensor keberadaan botol, dan ketinggian level air. Dengan komponen tersebut maka
alat ini akan bekerja otomatis dengan valve membuka otomatis jika terdapat botol, dan
akan tertutup jika sudah sesuai takaran. Dengan memiliki 4 buah outlet, maka jumlah
pengisian dalam satu waktu akan bertambah. Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan,
alat ini mempunyai ralat ±1% dan mampu mengisi 1000 botol kurang dari 6 jam. Maka alat
ini dapat memaksimalkan jumlah produksi yang saat ini belum dapat direalisasikan oleh
UD. Mitra Tani
ABSTRACT
This designed device is a device with packaging systems and automatic bottle filling with
variations in meassure from 100 ml to 5000 ml with two modes of inputs, the manual input
where user has to input manually the measure from number of keypad and optional input
which user can use two buttons only for choosing the measure with the interval of 100 ml.
This system does not require washing and drying times like as done as previously by UD.
Mitra Tani. In the first hour of operation, this tool is able to fill 227 bottles with 4 outlets
that it has for 1200 ml dose with each filling times is 27 seconds. So far, UD. Mitra Tani
only able to produce 500 bottles every 6 hours / day because of the need for washing and
drying process. With tolerance of ± 1% and the number of bottles which obtained in 1
hour, the tool is expected to be able maximize the amount of UD. Mitra Tani’s production.
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus Yang
Maha Pengasih dan Penyayang sehigga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan
baik dan lancar. Dengan Berkat-Nya jugalah penulis dapat menyelesaikan masa studi di
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer. Terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari
berkat, semangat, doa, bimbingan dan dukungan serta bantuan dari berbagai pihak, baik
selama melakukan penelitian maupun di dalam pembuatan skripsi. Pada kesempatan ini
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Mama Aniek Sri Handayani yang tidak pernah lelah memberikan doa dan tepak
untuk bekal di lab dan Papa Suseno Budidarsono yang selalu memberikan
semangat dalam mengerjakan skripsi. Mbak Inggit buat kejudesannya bikin tambah
semangat mengerjakan dan adik-adik Agam Sunupradipta, Anya Sitara dan Tante
Jeanny Wawolumaya I love you both.
2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M. Sc dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
selaku pembimbing I dan II, terimakasih atas bimbingan dan arahan serta kesediaan
waktu dan tenaga untuk membingging penulis selama pengerjaan skripsi ini.
3. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan ilmu dan moral
selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
4. Wani Wiradharma ST, Daniel Kristianto ST, atas wejangan-wejangan dalam
menyelesaikan skripsi ini sehingga penulis lebih terbuka dalam berfikir.
5. Bang Deka, terimakasih karena tidak pernah bosan untuk member jawaban dan
penjelasan disaat penulis mendapatkan sebuah masalah yang “konyol”.
6. Trisno ST dan Andika Tan ST terimakasih sudah memberikan pembelajaran dalam
mendesain sesuatu, terimakasih bantuannya.
7. Adit “Tolgung” , Ivan Kimpan, Wikan Iteng, terimakasih untuk waktu dan tempat
yang selalu tersedia bagi penulis dikala penat melanda.
8. Teman-teman di Lab skripsi FTEK, terimakasih untuk semua bantuan selama
penulis berada di lab dan selalu dibantu.
9. Agnes Niken Prameswari Putri, terimakasih untuk segala dukungan.
10. Kafe Rindang.
11. Keluarga FTEK 2009 dan adik-adik angkatan di FTEK. Mari kita menangkan, dan
kami menunggumu untuk rayakan!!!
12. Seluruh pihak yang telah membantu pengerjaan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu
penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi
ini dapat lebih berguna, khisisnya bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata semoga
pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi
siapapun yang membacanya
Salatiga, 28 Maret 2015
Penulis
DAFTAR ISI
INTISARI ....................................................................................................................i
ABSTRACT .................................................................................................................ii
KATA PENGANTAR .................................................................................................iii
DAFTAR ISI ................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................................ix
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................................1
1.2 Spesifikasi Sistem ......................................................................................3
1.3 Sistematika Penulisan ................................................................................4
BAB II KONSEP DASAR PEMBUATAN BOTTLE FILLER ...................................5
2.1 Gambaran Sistem .......................................................................................5
2.2 Cara Kerja Sistem ......................................................................................7
2.3 Komponen yang Digunakan ......................................................................8
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT ..............................................9
3.1 Perancangan Perangkat Keras ....................................................................9
3.1.1 Mekanik ......................................................................................9
3.1.1.1 Rangka Utama .................................................................9
3.1.1.2 Slot Botol ........................................................................10
3.1.1.3 Sambungan Pipa .............................................................11
3.1.1.4 Penampungan ..................................................................12
3.1.2 Komponen Elektronik .......................................................................13
3.1.2.1 Modul Mikrokontroler ....................................................13
3.1.2.2 Keypad ............................................................................15
3.1.2.3 Penampil LCD 20x4 .......................................................16
3.1.2.4 Modul Saklar ...................................................................18
3.1.2.5 Solenoid Valve ................................................................21
3.1.2.6 Flow Sensor .................................................................... 22
3.1.2.7 Sensor Keberadaan Botol ................................................22
3.1.2.8 Sensor Ketinggian Level Cairan .....................................23
3.1.2.9 Catu Daya 5V ..................................................................26
3.2 Perancangan Perangkat Lunak ...................................................................27
3.2.1 Penjelasan Diagram Alir .............................................................29
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ....................................................................31
4.1 Metode Pengujian Bottle Filler yang Berbasis Mikrokontroler ................31
4.1.1 Water Flow Sensor ..............................................................31
4.1.2 Pengujian Fow Sensor ....................................................... 34
4.1.2 Pengujian dalam Proses Penakaran ....................................36
4.2 Pengujian Keseluruhan Bottle Filler yang Berbasis Mikrokontroler ........38
4.2.1 Pengujian Waktu Pengisian ...............................................39
4.2.2 Pengujian Pengisian di UD. Mitra Tani ..............................46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................49
5.1Kesimpulan .................................................................................................49
5.2 Saran Pengembangan .................................................................................50
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram blok sistem ........................................................................... 5
Gambar 2.2. Modul mikrokontroler dan User Interface .......................................... 5
Gambar 3.1. Perancangan mekanik ........................................................................ 9
Gambar 3.2. Rangka Utama ................................................................................... 10
Gambar 3.3. Botol untuk takaran (a) 5 liter (b) 1.2 liter ........................................ 11
Gambar 3.4. Slot untuk botol ................................................................................. 11
Gambar 3.5. Sambungan Pipa ................................................................................ 12
Gambar 3.6. Bak Penampungan............................................................................. 12
Gambar 3.7. Skema board mikrokontroler Renesas R5F2124 .............................. 15
Gambar 3.8. Keypad 4x4 ....................................................................................... 16
Gambar 3.9. Skema LCD 20x4 .............................................................................. 16
Gambar 3.10. Skema driver solenoid valve ........................................................... 18
Gambar 3.11. Skema Optocoupler ......................................................................... 20
Gambar 3.12. Solenoid valve yang digunakan ....................................................... 21
Gambar 3.13. (a) Wujud Fisik Flow sensor (b) Konfigurasi ................................. 22
Gambar 3.14. Rangkaian Fotodioda ...................................................................... 23
Gambar 3.15. Skema Sensor Ketinggian Level Cairan dengan menggunakan Transistor
sebagai Saklar ............................................................................... 24
Gambar 3.16. Pemasangan kawat kuningan pada penampungan .......................... 25
Gambar 3.17. Skema Power Supply 5V ................................................................ 26
Gambar 3.18. Diagram Alir Perangkat Lunak dan Diagram Alir Fungsi Proses Pengisian
............................................................................................................................... 27
Gambar 3.19. Sub Proses Input Takaran ............................................................... 28
Gambar 4.1. Output dari water flow sensor ........................................................... 32
Gambar 4.2. Diagram alir menghitung perubahan nilai pada keluaran Flow Sensor
............................................................................................................................... 33
Gambar 4.3. (a) Pengujian flow sensor (b) Gelas ukur 100ml............................... 34
Gambar 4.4. Tampilan 4 Grafik perhitungan PulseFlow .................................... 36
Gambar 4.5. Grafik Hasil Penakaran flow sensor .................................................. 38
Gambar 4.6. Desain mekanik ................................................................................. 39
Gambar 4.7.Pengukuran massa jenis ..................................................................... 40
Gambar 4.8. Model tangki penampung.................................................................. 41
Gambar 4.9. Komponen Solenoid Valve ............................................................... 46
Gambar 4.10. Pengukuran untuk 1200ml .............................................................. 46
Gambar 4.11. Pemasangan pada UD. Mitra Tani .................................................. 47
Gambar 4.12. Botol setelah pengisian .................................................................. 47
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Konfigurasi penggunaan pin R8C R5F21246....................................... 12
Tabel 4.1 Hasil perhitungan PulseFlow flow sensor ........................................... 35
Tabel 4.2 Hasil Penakaran dengan flow sensor ..................................................... 37
Tabel 4.3 Hasil Pegujian Waktu Pengisian ............................................................ 44
Tabel 4.4 Hasil pengukuran tiap outlet .................................................................. 46
MIKROKONTROLER
Oleh
Awang Sidhiastu Budidarsono
NIM: 612009065
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
2015
INTISARI
Alat yang direalisasikan ini adalah pengisi botol otomatis yang yang dapat
menakarkan jumlah cairan dari 100 ml sampai 5000 ml sesuai dengan yang diinginkan
oleh pengguna. UD. Mitra Tani adalah produsen pupuk cair yang membutuhkan alat ini.
Alat ini dibutuhkan di saat proses pengemasan pupuk cair ke dalam botol dikarenakan pada
saat ini, dengan proses yang masih manual tidak dapat mencapai target yang diharapkan
dalam 6 jam kerja. Alat ini mempunyai komponen-komponen seperti valve otomatis, flow
sensor , sensor keberadaan botol, dan ketinggian level air. Dengan komponen tersebut maka
alat ini akan bekerja otomatis dengan valve membuka otomatis jika terdapat botol, dan
akan tertutup jika sudah sesuai takaran. Dengan memiliki 4 buah outlet, maka jumlah
pengisian dalam satu waktu akan bertambah. Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan,
alat ini mempunyai ralat ±1% dan mampu mengisi 1000 botol kurang dari 6 jam. Maka alat
ini dapat memaksimalkan jumlah produksi yang saat ini belum dapat direalisasikan oleh
UD. Mitra Tani
ABSTRACT
This designed device is a device with packaging systems and automatic bottle filling with
variations in meassure from 100 ml to 5000 ml with two modes of inputs, the manual input
where user has to input manually the measure from number of keypad and optional input
which user can use two buttons only for choosing the measure with the interval of 100 ml.
This system does not require washing and drying times like as done as previously by UD.
Mitra Tani. In the first hour of operation, this tool is able to fill 227 bottles with 4 outlets
that it has for 1200 ml dose with each filling times is 27 seconds. So far, UD. Mitra Tani
only able to produce 500 bottles every 6 hours / day because of the need for washing and
drying process. With tolerance of ± 1% and the number of bottles which obtained in 1
hour, the tool is expected to be able maximize the amount of UD. Mitra Tani’s production.
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus Yang
Maha Pengasih dan Penyayang sehigga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan
baik dan lancar. Dengan Berkat-Nya jugalah penulis dapat menyelesaikan masa studi di
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer. Terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari
berkat, semangat, doa, bimbingan dan dukungan serta bantuan dari berbagai pihak, baik
selama melakukan penelitian maupun di dalam pembuatan skripsi. Pada kesempatan ini
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Mama Aniek Sri Handayani yang tidak pernah lelah memberikan doa dan tepak
untuk bekal di lab dan Papa Suseno Budidarsono yang selalu memberikan
semangat dalam mengerjakan skripsi. Mbak Inggit buat kejudesannya bikin tambah
semangat mengerjakan dan adik-adik Agam Sunupradipta, Anya Sitara dan Tante
Jeanny Wawolumaya I love you both.
2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M. Sc dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
selaku pembimbing I dan II, terimakasih atas bimbingan dan arahan serta kesediaan
waktu dan tenaga untuk membingging penulis selama pengerjaan skripsi ini.
3. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan ilmu dan moral
selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
4. Wani Wiradharma ST, Daniel Kristianto ST, atas wejangan-wejangan dalam
menyelesaikan skripsi ini sehingga penulis lebih terbuka dalam berfikir.
5. Bang Deka, terimakasih karena tidak pernah bosan untuk member jawaban dan
penjelasan disaat penulis mendapatkan sebuah masalah yang “konyol”.
6. Trisno ST dan Andika Tan ST terimakasih sudah memberikan pembelajaran dalam
mendesain sesuatu, terimakasih bantuannya.
7. Adit “Tolgung” , Ivan Kimpan, Wikan Iteng, terimakasih untuk waktu dan tempat
yang selalu tersedia bagi penulis dikala penat melanda.
8. Teman-teman di Lab skripsi FTEK, terimakasih untuk semua bantuan selama
penulis berada di lab dan selalu dibantu.
9. Agnes Niken Prameswari Putri, terimakasih untuk segala dukungan.
10. Kafe Rindang.
11. Keluarga FTEK 2009 dan adik-adik angkatan di FTEK. Mari kita menangkan, dan
kami menunggumu untuk rayakan!!!
12. Seluruh pihak yang telah membantu pengerjaan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu
penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi
ini dapat lebih berguna, khisisnya bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir kata semoga
pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi inspirasi bagi
siapapun yang membacanya
Salatiga, 28 Maret 2015
Penulis
DAFTAR ISI
INTISARI ....................................................................................................................i
ABSTRACT .................................................................................................................ii
KATA PENGANTAR .................................................................................................iii
DAFTAR ISI ................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................................ix
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................................1
1.2 Spesifikasi Sistem ......................................................................................3
1.3 Sistematika Penulisan ................................................................................4
BAB II KONSEP DASAR PEMBUATAN BOTTLE FILLER ...................................5
2.1 Gambaran Sistem .......................................................................................5
2.2 Cara Kerja Sistem ......................................................................................7
2.3 Komponen yang Digunakan ......................................................................8
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT ..............................................9
3.1 Perancangan Perangkat Keras ....................................................................9
3.1.1 Mekanik ......................................................................................9
3.1.1.1 Rangka Utama .................................................................9
3.1.1.2 Slot Botol ........................................................................10
3.1.1.3 Sambungan Pipa .............................................................11
3.1.1.4 Penampungan ..................................................................12
3.1.2 Komponen Elektronik .......................................................................13
3.1.2.1 Modul Mikrokontroler ....................................................13
3.1.2.2 Keypad ............................................................................15
3.1.2.3 Penampil LCD 20x4 .......................................................16
3.1.2.4 Modul Saklar ...................................................................18
3.1.2.5 Solenoid Valve ................................................................21
3.1.2.6 Flow Sensor .................................................................... 22
3.1.2.7 Sensor Keberadaan Botol ................................................22
3.1.2.8 Sensor Ketinggian Level Cairan .....................................23
3.1.2.9 Catu Daya 5V ..................................................................26
3.2 Perancangan Perangkat Lunak ...................................................................27
3.2.1 Penjelasan Diagram Alir .............................................................29
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ....................................................................31
4.1 Metode Pengujian Bottle Filler yang Berbasis Mikrokontroler ................31
4.1.1 Water Flow Sensor ..............................................................31
4.1.2 Pengujian Fow Sensor ....................................................... 34
4.1.2 Pengujian dalam Proses Penakaran ....................................36
4.2 Pengujian Keseluruhan Bottle Filler yang Berbasis Mikrokontroler ........38
4.2.1 Pengujian Waktu Pengisian ...............................................39
4.2.2 Pengujian Pengisian di UD. Mitra Tani ..............................46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................49
5.1Kesimpulan .................................................................................................49
5.2 Saran Pengembangan .................................................................................50
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram blok sistem ........................................................................... 5
Gambar 2.2. Modul mikrokontroler dan User Interface .......................................... 5
Gambar 3.1. Perancangan mekanik ........................................................................ 9
Gambar 3.2. Rangka Utama ................................................................................... 10
Gambar 3.3. Botol untuk takaran (a) 5 liter (b) 1.2 liter ........................................ 11
Gambar 3.4. Slot untuk botol ................................................................................. 11
Gambar 3.5. Sambungan Pipa ................................................................................ 12
Gambar 3.6. Bak Penampungan............................................................................. 12
Gambar 3.7. Skema board mikrokontroler Renesas R5F2124 .............................. 15
Gambar 3.8. Keypad 4x4 ....................................................................................... 16
Gambar 3.9. Skema LCD 20x4 .............................................................................. 16
Gambar 3.10. Skema driver solenoid valve ........................................................... 18
Gambar 3.11. Skema Optocoupler ......................................................................... 20
Gambar 3.12. Solenoid valve yang digunakan ....................................................... 21
Gambar 3.13. (a) Wujud Fisik Flow sensor (b) Konfigurasi ................................. 22
Gambar 3.14. Rangkaian Fotodioda ...................................................................... 23
Gambar 3.15. Skema Sensor Ketinggian Level Cairan dengan menggunakan Transistor
sebagai Saklar ............................................................................... 24
Gambar 3.16. Pemasangan kawat kuningan pada penampungan .......................... 25
Gambar 3.17. Skema Power Supply 5V ................................................................ 26
Gambar 3.18. Diagram Alir Perangkat Lunak dan Diagram Alir Fungsi Proses Pengisian
............................................................................................................................... 27
Gambar 3.19. Sub Proses Input Takaran ............................................................... 28
Gambar 4.1. Output dari water flow sensor ........................................................... 32
Gambar 4.2. Diagram alir menghitung perubahan nilai pada keluaran Flow Sensor
............................................................................................................................... 33
Gambar 4.3. (a) Pengujian flow sensor (b) Gelas ukur 100ml............................... 34
Gambar 4.4. Tampilan 4 Grafik perhitungan PulseFlow .................................... 36
Gambar 4.5. Grafik Hasil Penakaran flow sensor .................................................. 38
Gambar 4.6. Desain mekanik ................................................................................. 39
Gambar 4.7.Pengukuran massa jenis ..................................................................... 40
Gambar 4.8. Model tangki penampung.................................................................. 41
Gambar 4.9. Komponen Solenoid Valve ............................................................... 46
Gambar 4.10. Pengukuran untuk 1200ml .............................................................. 46
Gambar 4.11. Pemasangan pada UD. Mitra Tani .................................................. 47
Gambar 4.12. Botol setelah pengisian .................................................................. 47
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Konfigurasi penggunaan pin R8C R5F21246....................................... 12
Tabel 4.1 Hasil perhitungan PulseFlow flow sensor ........................................... 35
Tabel 4.2 Hasil Penakaran dengan flow sensor ..................................................... 37
Tabel 4.3 Hasil Pegujian Waktu Pengisian ............................................................ 44
Tabel 4.4 Hasil pengukuran tiap outlet .................................................................. 46