Belajar Mikrokontroler: PEMISAH TUTUP BOTOL BERBAHAN METAL ATAU BUKAN METAL

PEMISAH TUTUP BOTOL BERBAHAN METAL ATAU BUKAN METAL

Panji Hanindita Windjati Janardana¹, Rida Nur Yuliani², Samuel BETA.³

Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektrionika, Jurusan Teknik Elektro,

Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia

E-mail : panjihaninditawj97@gmail.com ¹, ridayuliani28@gmail.com², sambetak2@gmail.com³

Intisari – Pada era modern sekarang ini pemisah bahan pada suatu produk diperlukan dengan teknologi yang lebih modern. Tidak hanya itu, kita harus menggunakan secara cepat dan efisien. Seiring perkembangan teknologi, dibutuhkan alat pemisah tutup botol yang efisiensi waktu yang tinggi. Maka pada proyek ini dibuatlah aplikasi ARM NUC120 menggunakan Proximity Switch sebagai penyeleksi bahan pada tutup botol. Mikrokontroler ARM NUC120 tipe ini memiliki cortex M0 12 MHz, 8KB RAM, 64KB memori program (APROM), 4KB memori data (data flash), 45 pin I/O (GPIO), 8 channel ADC 12 bit, 3 serial UART dengan 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V compatible, programmable via USB Pesan. Alat akan secara otomatis menyeleksi bahan non metal maupun metal saat objek pada jarak tertentu dan terdeteksi oleh sensor ultrasonik. Dan motor servo digunakan sebagai pemisah benda. Terdapat indikatir status berupa LED RGB yang menandai status dari beda yang terdeteksi, sekaligus ada sepiker yang berfungsi sebagai keluaran yang drivernya berasal dari dfplayer miini yang nantinya akan mengeluarkan keluaran berupa suara

Kata Kunci : ARM NUC120, Proximity Switch, LED RGB, Df Player Mini, Sepiker, Sensor Ultrasonik, Motor Servo

Abstract -- In today's modern era, material separation in a product is required with more modern technology. Not only that, we have to use it quickly and efficiently. Along with technological developments, high-efficiency bottle caps are needed. So on this project made ARM NUC120 application using Proximity Switch as material selection on bottle cap. The ARM NUC120 microcontroller of this type has a 12 MHz M0 cortex, 8KB RAM, 64KB program memory (APROM), 4KB data memory (flash data), 45 pin I / O (GPIO), 8 channel 12 bit ADC, 3 serial UART with 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V compatible, programmable via USB Messages. The tool will automatically select non metal and metal materials when the object is at a certain distance and detected by ultrasonic sensors. And servo motors are used as object separators. There is a status indicator in the form of RGB LED that marks the status of the detected difference, as well as there is a sepiker that serves as an output driver derived from this miini dfplayer which will output sound output

Keywords: ARM NUC120, Proximity Switch, LED RGB, Mini Df Player, Speaker, Ultrasonic Sensor, Servo Motor

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Manusia merupakan makhluk hidup yang menginginkan segala sesuatu instant. Sebagai contoh penanggulangan terhadap sampah dan pentingnya memisahkan sampah sesuai dengan bahan-bahan yang digunakan. Dan sampai sekarang masih kurangnya keperdulian tiap individu terhadap hal tersebut,

Salah satu upaya dalam meningkatkan kesadaran akan pentingnya kebersihan lingkungan, adalah dengan membuat suatu hal yang tidak biasa atau unik agar tiap-tiap individu tertarik, sehingga tak segan untuk membuang sampah pada tempatnya. Cara unik tersebut salah satunya dengan membuat Pemisah Tutup Botol Berbahan Metal Atau Bukan. Alat ini adalah sebuah alat yang digunakan sebagai pemisah tutup botol secara otomatis antara bahan metal dan non metal yang drive motor servonya bergerak memisahan antara dua jenis benda itu.

Memiliki indicator status beupa LED RGB yang berubah saat mendeteksi benda yang berbeda. Warna merah untuk benda non logam sedangkan warna biru untuk benda logam. Selain itu terdapat keluaran suara yang mengeluarkan suara yang mendeteksi benda yang berbeda, “Benda Non Logam” saat mendeteksi benda non logam dan “Benda Logam” saat mendeteksi benda logam.

B. Tujuan

Tujuan pembuatan alat ini adalah :

Tujuan dari pembuatan alat ini adalah merancang dan membuat sistem kerja otomatis yang dapat mengelompokan tutup botol sesuai dengan bahan dasarnya (logam dan non logam) menggunakan komponen-komponen masukan dan luaran yang sudah diselaraskan agar dapat bekerja sesuai dengan harapan dan dapat dengan mudah digunakan dalam proses pengoperasiannya.

C. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan beberapa rumusan masalah, yaitu :

1. Bagaimana membuat “Pemisah Tutup Botol Berbahan Metal Atau Bukan” ?

2. Bagaimana cara mengatur serta menyelaraskan masukan yang digunakan dan luaran pada “Pemisah Tutup Botol Berbahan Metal Atau Bukan” ?

3. Bagaimana cara menyeleksi tutup botol logam dan non logam ?

4. Bagaimana pengaplikasiannya pada lingkungan masyarakat ?

D. Pembatasan Masalah

Adapun yang membatasi alat ini adalah :

1. Alat ini hanya bias mendeteksi dua benda yang berbeda jenis bendanya.

2. Sensor Ultrasonik mendeteksi suatu benda dengan sudut sebesar 15 drajat maka sering mendeteksi benda yang disampingnya.

E. Metodologi

Target proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat. Langkah - langkah pembuatan Proyek ARM dapat didefinisikan sebagai berikut :

1. Studi pustaka alat dan bahan

2. Perancangan perangkat lunak dan program

3. Implementasi program

4. Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras

5. Analisa

6. Laporan

II. TINJAUAN PUSTAKA

Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.

A. Mikrokontroler ARM NUC120

ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.

Gambar 2.1 ARM NUC120

Spesifikasi :

· Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).

· Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.

· Terintegrasi dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock RTC.

· Memiliki 1x Port USB.

· Memiliki 1 port RS-485.

· Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC.

· Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal.

· Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.

· Memiliki 45 jalur GPIO.

· Terintegrasi dengan sensor suhu internal.

· Memiliki port input 8 kanal ADC 12-bit.

· Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.

· Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.

B. Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik HC-SRF 04 menggunakan sonar untuk menghitung jarak suatu objek seperti yang dilakukan oleh burung Kalelawar atau Lumba-lumba. Sensor ini menawarkan deteksi jarak tanpa sentuhan langsung dengan akurasi yang tinggi dan pembacaan yang stabil. Pembacaan mulai dari 2 cm sampai 400 cm. Sensor ini beroperasi tidak terpengaruh cahaya matahari atau alat pendeteksi jarak lainnya. Sensor ini sudah tersedia modul transmitter dan receiver gelombang.

Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik

C. Proximity Switch

Sensor proximity merupakan suatu sensor atau saklar yang mendeteksi adanya target (jenis logam) dengan tanpa adanya kontak fisik, sensor jenis ini biasanya terdiri dari alat elektonis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindunginya dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor ini dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil/lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. Prinsip kerjanya adalah dengan memperhatikan perubahan amplitudo suatu lingkungan medan frekuensi tinggi.

Prinsip kerja dari jenis sensor jarak ini menggunakan metode induktif dan kapasitif didasarkan oleh sebuah medan elektromagnetik (field) di sekitar permukaan sensor yang ditimbulkan oleh osilator frekuensi tinggi. Jenis materi logam yang memiliki pengaruh induktif dan materi kapasitif lainnya akan mempengaruhi amplitudo osilasi di sekitar sensor. Jadi benda-benda tersebut terdeteksi oleh sensor. Perubahan nilai osilasi yang terjadi karena pengaruh benda-benda tersebut diidentifikasi oleh sirkuit pembatas yang mengubah keadaan output pada sensor. Alat ini menggunakan sensor proximity untuk mendeteksi bahan dari benda yang terdeteksi oleh sensor, apakah benda tersebut terbuat dari logam atau non logam.

Gambar 2.3 Proximity Switch

D. LED RGB

Lampu RGB (Red Green Blue) adalah perangkat yang digunakan sebagai tanda. Pada alat ini lampu RGB akan menyala warna campuran antara warna hijau dan warna biru pada kondisi awal, sedangkan jika terdeteksi objek logam maka lampu warna biru akan menyala, namun jika terdeteksi objek non-logam lampu warna hijau akan menyala.

Gambar 2.4 LED RGB

E. Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Gambar 2.5 Motor Servo

F. DF Player Mini

DFPlayer mini adalah modul mp3 dengan output yang telah disederhanakan langsung ke pengeras suara (speaker). Modul ini dapat digunakan berdiri sendiri dengan baterai, speaker dan push button, atau dapat juga dikombinasikan dengan Arduino UNO atau perangkat lainnnya dengan kemampuan RX/TX.

DFPlayer menghubungkan modul decoding yang rumit dengan sempurna, yang mendukung format audio pada umumnya seperti MP3, WAV, WMA. Selain itu, juga mendukung TF card dengan sistem file FAT16, FAT32. Melalui port serial yang sederhana, pengguna dapat memainkan musik yang dipilih tanpa perintah-perintah rumit untuk melakukannya.

Gambar 2.7 DF Player Mini

G. Sepiker

Speaker ini berguna untuk anda yang ingin mencoba rangkaian sound atau suara dengan Arduino. Dengan daya 0.5 watt, sudah cukup bisa menghasilkan suara yang cukup kencang.

Spesifikasi alat sebagai berikut :

· Speaker 0.5W 8 Ohm

· Diameter 5.5 cm

· Tinggi 1.7 cm

Gambar 2.8 Sepiker

III. PERANCANGAN ALAT

A. Alat

1. Bor PCB

2. Solder

3. Tenol

4. Tang Potong

5. Gergaji

6. Kabel USB

7. Akrilik

8. Papan Partikel

9. Setrika

10. Larutan FeCl₃

B. Bahan

1. Board ARM Nuvoton NUC120

2. Proximity Switch

3. Sensor Ultrasonik

4. LED RGB

5. Motor Servo

6. DF Player Mini

7. Sepiker

8. Port input output female 1 x 40 pin

9. Port input output male 2 x 40 pin

10. Port input output male 1 x 10 pin

11. Port input output female 2 x 10 pin

12. Rangkaian Regulator

13. Rangkaian Connector

14. Box

15. Kabel jumper

C. .Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Gambar 3.1 Diagram Blok Pemisah Tutup Botol Berbahan Metal Atau Bukan

Berikut keterangan singkat dari gambar blok diagram di atas :

1. Sensor Ultrasonic, sebagai masukan saat mendeteksi benda yang akan diseleksi bahannya mengirimkan data ke Mikrokontroler ARM NUC 120.

2. Proximity Switch, sebagai pendeteksi benda logam dan non logam mengirimkan data ke Mikrokontroler ARM NUC 120.

3. Catu Daya untuk memberi supply pada Mikrokontroler ARM NUC 120.

4. Mikrokontroler ARM NUC 120 sebagai modul pemrograman untuk menjalankan alat sesuai perintah.

5. Motor Servo, sebagai keluaran yang memisahkan kedua jenis benda tersebut.

6. DF Player Mini, sebagai keluaran yang digunakan sebagai driver dari sepiker untuk membuat keluaran suara

7. LED RGB, sebagai indikator status pembeda antara logam dan non logam.

D. Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram Alir

E. Diagram Pengawatan

Gambar 3.3 Diagram Pengawatan Luar

Gambar 3.4 Diagram Pengawatan Dalam

Gambar 3.5 Gambar Rangkaian

F. Program

/* ==============================================================

Pemrogram : Kelompok EK-3C/7

1. 10-Panji Hanindita Windujati Janardana NIM:3.32.15.2.14

2. 11-Rida Nur Yuliani NIM:3.32.15.2.15

Tgl.Praktikum : Senin, 10 Desember 2017

=================================================================

Proyek ARM NUC120

Pemisah Tutup Botol Berbahan Metal Atau Bukan

-----------------------------------------------------------------

Materi baru:

- pengenalan ARM

- bahasa C u ARM (CooCox)

- penggunaan pustaka

DrvGPIO.h (masukan-luaran)

DrvSYS.h (sistem ARM)

DrvUART.h (sistem UART)

DrvPWM.h (sistem PWM)

DFPlayer.h (sistem DFPlayer)

-----------------------------------------------------------------

Komponen:

- Modul NUC120

- Sensor Ultrasonik HC SR04

- Sensor Proximity

- LED RGB

- Motor Sevo

- DFPlayer Mini

- Speaker

===============================================================*/

// =============== Program Utama =================

while(1){

jarak = baca_jarak(); // baca sensor jarak

if(jarak < BATAS_JARAK){

delay_ms(50);

// jika proximity aktif -----------

if(DrvGPIO_GetBit(sensorPort,sensorPin) == 0){

BiruOn(); // led Biru on