LAPORAN TUGAS MEKATRONIKA PERANCANGAN ALAT PENYORTIR BENDA BERDASARKAN BERDASARKAN WARNA W ARNA
DISUSUN OLEH: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
EKO WAHYU SAPUTRO ALAN DARMA SAPUTRA FADEL MUHAMMAD M. FADHLI AFIF RADITYA IRFAN IRFAN DWI PUTRA
(21050115130104) (21050115130 104) (21050115130105) (210501151301 05) (21050115140148) (210501151401 48) (21050115130129) (210501151301 29) (21050115140123) (210501151401 23) (21050115140150) (21050115140 150)
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2018
1. DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ........................................................................................................... i DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ii 1.1
PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
1.2
TUJUAN ....................................................................................................... 2
1.3
DASAR TEORI ............................................................................................ 2
Arduino Nano .....................................................................................2 Mikrokontroller ...................................................................................2 Sensor Warna TCS3200......................................................................3 Konsep Warna.....................................................................................3 Bahasa Pemograman Arduino ............................................................3 1.4
PERALATAN .............................................................................................. 4
1.5
PROSEDUR PEMBUATAN ...................................................................... 7
1.6
1.7
1.6.1
Pembuatan Desain Prototype ..............................................................7
1.6.2
Perancangan Perangkat Lunak ............................................................8
1.6.3
Diagram Blok Alat Penyortir Permen ...............................................10
1.6.4
Perancangan Code dan Kalibrasi Sensor ..........................................11
1.6.5
Perancangan Alat ..............................................................................12
PENGUJIAN DAN HASIL ....................................................................... 13
1.6.1
Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Nano .......................13
1.6.2
Pengujian Motor Servo .....................................................................13
1.6.3
Pengujian Sensor Warna ...................................................................13
KESIMPULAN .......................................................................................... 14
1.7.1
Kesimpulan .......................................................................................14
1.7.2
Saran .................................................................................................14
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 15
i
2. DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Motor Servo............................................................................................5 Gambar 2. TCS3200 Color Sensor...........................................................................5 Gambar 3. Arduino Nano .........................................................................................5 Gambar 4. Kabel Jumper..........................................................................................6 Gambar 5. Kabel USB..............................................................................................6 Gambar 6. Power Bank ............................................................................................6 Gambar 7. Drawing Part dari Rangka .....................................................................7 Gambar 8. Diagram Alir Alat Sortir Permen ...........................................................9 Gambar 9. Diagram Blok .......................................................................................10 Gambar 10. Code Pemrograman Alat Penyortir Permen .......................................12 Gambar 11. Rancangan Alat Penyortir Permen .....................................................12
ii
1
1.1
PENDAHULUAN
Perkembangan mikrokontroler yang demikian pesat dari waktu kewaktu mengharuskan kita agar memahami teknologi tersebut, minimal mengetahui dasarnya dan cara penggunaannya. Penggunaan mikrokontroler dapat menghemat biaya operasional dibandingkan dengan menggunakan tenaga sumber daya manusia. Jika pada zaman dahulu untuk memindahkan atau mengangkat sebuah barang dari tempat satu ketempat yang lain dibutuhkan tenaga manusia yang cukup banyak, maka dari itu hal tersebut sepertinya dirasa kurang efisien. Hal ini dilatar belakangi oleh tingkat kualitas produksi dan tingkat biaya produksi, serta efesiensi waktu. Untuk itulah sejalan dengan perkembangan teknologi otomasi yang begitu pesat khususnya dalam dunia industri, maka diciptakanlah robot-robot otomatis yang dikendalikan oleh teknologi komputer yang tanpa kabel ( wireless) (Ardimansyah, 2014). Setiap warna bisa diukur ataupun dideteksi jika melihat dengan mata telanjang, warna yang sejenis dapat susah membedakannya, mislnya antara biru kehijau-hijauan dengan hijau paling muda, dan sebagainya. Dalam ilmu fisika, warna disusun dari warna dasar. Untuk cahaya, warna dasar penyusunannya adalah warna merah, hijau dan biru, atau lebih dikenal dengan istilah RGB ( Red-greenblue). Adapun parameter warna tersebut memiliki gelombang cahaya yang berbeda.
Berdasarkan hasil latar belakang di atas, terdapat penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan oleh: Ledi Dianto dari Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Guna Darma, Jakarta. Dengan judul alat pendeteksi warna menggunakan sensor TCS3200 berbasis mikrokontroler Atmega8535 (2012). Untuk mengaktifkan sensor warna perlu pengambilan data setiap objek warna yang didekatkan. Pengambilan data menggunakan switch yang berfungsi untuk menggantikan sensor posisi. Dalam perancangan alat penyortir permen pendeteksi warna ini, terdapat beberapa teori dasar yang meliputi komponen utama dan software-nya. Disini penulis membahas software serta hardware pendukung ( main function) untuk menjalankan program tersebut. Yang mana komponen utama sebagai otak programnya adalah Arduino Nano dan sebagai pendeteksi warna menggunakan sensor TCS3200.
2
1.2
TUJUAN
Tujuan pembuatan alat ini adalah sebagai berikut: 1.
Mengetahui cara kerja dari sistem alat penyortir warna.
2.
Mengetahui cara kerja dari pemrograman arduino.
3.
Mengetahui penerapan dan aplikasi dari alat penyortir warna di industri .
1.3
DASAR TEORI Arduino Nano
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino mampu men-support mikrokontroller , dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB. Arduino sebagai pengendali mikro singleboard yang bersifat open source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk
memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka-pustaka (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler (Andrianto, 2010). Mikrokontroller Microcontroller adalah piranti elektronik berupa IC ( Integrated Circuit )
yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer. Microcontroller merupakan sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, RAM ( Random Access Memory), memori program, dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, microcontroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja microcontroller sebenarnya membaca dan menulis data.
3
Sensor Warna TCS3200
Modul sensor warna TCS3200 menggunakan chip TAOS TCS3200 RGB. Modul ini telah terintegrasi dengan 4 LED. Sensor warna TCS3200 dapat mendeteksi dan mengukur intensitas warna tampak. Beberapa aplikasi yang menggunakan sensor ini diantaranya: pembacaan warna, pengelompokkan barang berdasarkan warna, ambient light sensing and calibration, pencocokan warna, dan banyak aplikasi lainnya (Artha, 2012). Chip TCS3200 memiliki beberapa photodetector , dengan masing-masing filter warna yaitu, merah, hijau, biru, dan
clear. Filter-filter tersebut didistribusikan pada masing-masing array. Modul ini memiliki oscilator yang menghasilkan pulsa square yang frekuensinya sama dengan warna yang dideteksi.
Konsep Warna
Dalam pengolahan image, dikenal dua macam warna paling populer yang menjadi standart international, yaitu RGB 1.
RGB adalah singkatan dari Red -Green- Blue . Ada 3 warna dasar yang dijadikan patokan warna secara universal ( primary colors). Dengan basis RGB, seorang desainer bias mengubah warna
kedalam kode-kode angka sehingga warna tersebut akan tampil universal. 2.
CMYK (CyanMagenta-Yellow) dan K mewakili warna hitam. Seperti halnya RGB, CMYK menggunakan standardisasi warna dalam koordinat. Rangenya antara 0-100 sehingga kehadiran unsur K sangat menentukan. Berapapun koordinat CMY-nya, selama K-nya 100 maka warna tersebut akan jadi warna hitam. . Bahasa Pemograman Arduino
Arduino sendiri menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun demikian, sebagian besar dari programer profesional masih tetap memilih Bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasanalasannya:
4
1.
Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru.
2.
Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat di jalankan di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
3.
Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemrograman telah banyak disediakan oleh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah. Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi ( function) dan fungsi-fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan
program-program
lainnya
tanpa
harus
menulis
ulang
implementasinya. 4.
Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah ( middle level language) sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras (Silalahi, 2017).
1.4
PERALATAN
Pada pembuatan prototype ini peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut: 1.
Motor Sevo 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.
5
Gambar 1. Motor Servo
2.
TCS3200 Color Sensor Sensor warna yang sering digunakan pada aplikasi mikrokontroler untuk
pendeteksian suatu objek atau warna dari objek yang dimonitor. Sensor warna TCS3200 juga dapat digunakan sebagi sensor gerak, dimana sensor mendeteksi gerakan suatu objek berdasarkan perubahan warna yang diterima oleh se nsor.
Gambar 2. TCS3200 Color Sensor
3.
Arduino Nano Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang
berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard . Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x).
Gambar 3. Arduino Nano
6
4.
Jump Wires
Kabel jumper
ini dapat digunakan untuk menyambungkan komponen
elektronik yang satu dengan yang lainnya pada saat membuat projek prototipe dengan menggunakan breadboard .
Gambar 4. Kabel Jumper
5.
Kabel USB Kabel USB adalah kabel yang digunakan untuk menghubungkan sumber
arus (Power Bank) ke arduino.
Gambar 5. Kabel USB
6.
Power Bank Power bank berfungsi sebagai sumber arus listrik.
Gambar 6. Power Bank
7
1.5
PROSEDUR PEMBUATAN
1.6.1 Pembuatan Desain Prototype
Perancangan desain alat penyortir dibuat dengan menggunakan software Solidworks. Bagian-bagian dari model kemudian dibuat dan di assembly untuk
membentuk strukturnya.
Gambar 7. Drawing Part dari Rangka
8
1.6.2 Perancangan Perangkat Lunak
Alur dari sistem secara umum adalah pertama ketika alat di hidupkan maka antrian permen akan bergerak menuju pendeteksian, sensor warna akan membaca cahaya warna dari objek permen tersebut. Jika warna pada permen sesuai dengan kalibrasi yang telah ditentukan maka motor servo akan bergerak untuk mengelompokan permen sesuai dengan warnanya masing-masing. Jika permen yang dideteksi tidak ada dalam ketentuan maka motor servo akan mengarahkannya pada kelompok terpisah. Sistem yang digambarkan merupakan sistem ber basis mikrokontroler, dengan demikian diagram yang digunakan untuk menggambarkan analisis fungsional adalah control flow diagram. Berdasarkan hasil analisis diatas control flow diagram yang dapat digambarkan adalah sebagai berikut:
9
Mulai Inisialisasi Motor Servo Posisi Default Baca Warna Objek Bandingkan nilai hasil pembacaan dengan nilai kalibrasi warna yang telah ditentukan
Objek Terdeteksi
Tampilkan jenis warna yang terdeteksi
Motor servo mengarahkan objek pada tempat berdasarkan warnanya masing-masing
Delay
Power Off
Selesai Gambar 8. Diagram Alir Alat Sortir Permen
10
Untuk alur kerja yang dapat digambarkan pada control flow diagram diatas adalah sebagai berikut : 1.
Power On Alat.
2.
Motor servo berada pada posisi default
3.
Baca warna objek dengan sensor warna.
4.
Membandingkan nilai hasil pembacaan dengan nilai kalibrasi warna yang telah ditentukan.
5.
Membaca ketersediaan objek.
6.
Motor servo mengarahkan objek pada tempat berdasarkan warnanya masing-masing.
1.6.3 Diagram Blok Alat Penyortir Permen
Diagram Blok digunakan untuk memudahkan proses penganalisaan terhadap sistem yang dirancang secara keseluruhan. Dalam hal ini diagram blok berfungsi sebagai media yang terdiri dari suatu proses dan beberapa buah external entity. Adapun blok diagram yang dimaksud dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 9. Diagram Blok
11
Pada context diagram di atas terdiri dari satu proses alat penyortir permen. Sistem ini berinteraksi dengan beberapa yang akan diuraikan sebagai berikut: 1.
Servo Continous Servo Continous yang dipakai pada alat penyortir permen ini terdiri dari 2 servo continous. Servo yang pertama sebagai alat penurunnya permen,
sedangkan servo yang kedua sebagai pemutar letaknya permen dalam suatu wadah. 2.
Sensor Warna Sensor warna berfungsi untuk mendeteksi warna, j uga pemberi tegangan input untuk menjalankan program.
3.
Arduino Nano Arduino Nano berfungsi untuk memproses intruksi sensor dan mentransferkan informasinya kebagian output.
4.
Modul Program Disebut sebagai modul program. Dalam hal ini program yang mengendalikan alat adalah Arduino. Jadi seluruh proses input/output dikendalikan oleh program ini.
1.6.4 Perancangan Code dan Kalibrasi Sensor
Perancangan prosedural akan digambarkan dalam bentuk pseudocode, pseudecode merupakan imitasi atau mirip atau menyerupai
dab code
menunjukan kode dari program, berarti pseudocode adalah kode yang mirip dengan instruksi kode program yang sebenarnya. Pseudecode dibuat dengan acuan diagram alir yang sudah dibuat. Setelah preudecode dibuat, dilakukan kalibrasi sensor warna TCS3200 sebagai komponen utama yang mendeteksi warna. Sensor dikalibrasi agar dapat mengetahui tingkat sensitivitas dalam pembacaan warna permen biru, kuning dan hijau. Percobaan kalibrasi dilakukan dengan cara mendekatkan permen pada sensor selama 30 detik kemudian data yang diambil adalah data nilai tingkat warna yang dikeluarkan oleh sensor.
12
Gambar 10. Code Pemrograman Alat Penyortir Permen
1.6.5 Perancangan Alat
Objek Permen Sensor Warna
Servo Konveyor
Wadah Penampung
Gambar 11. Rancangan Alat Penyortir Permen
Uraian gambar : 1. Objek permen sebagai objek yang akan dipindahkan. 2. Konveyor miring mengarahkan permen pada tempat pendeteksian. 3. Arduino Nano digunakan sebagai pusat kendali be rupa sistem dengan mikrokontroler Atmega168.
13
4. Sensor Warna digunakan untuk mendeteksi warna dari objek permen. 5. Motor servo berfungsi untuk mengatur dan mengarahkan objek pe rmen. 6. Gelas tempat untuk menampung permen yang telah ditentukan warnanya.
1.6
PENGUJIAN DAN HASIL
1.6.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Nano
Pemograman
menggunakan
mode
ISP
( In
System
Programming)
mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program Arduino.cc. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu Arduino Nano. Apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler Arduino Nano bekerja dengan baik dengan mode ArduinoISP-nya.
1.6.2 Pengujian Motor Servo
Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat status Motor servo apakah aktif atau tidak saat sensor TCS3200 mendeteksi warna permen. Dari hasil pengujian didapatkan hasil yaitu apabila sensor TCS3200 mendeteksi warna permen maka servo akan memutar, gerakan ini ditujukan agar proses memilah warna permen berpindah sesuai keberadaan yang telah ditentukan.
1.6.3 Pengujian Sensor Warna
Pengujian rangkaian sensor TCS3200 dengan cara mengukur tegangan yang dikirimkan ke mikrokontroler pada saat pancaran led dihalangi dengan tidak dihalangi. Pengujian ini bertujuan, baik atau tidaknya sensor untuk di gunakan. Kemudian pada alat ini, pengaplikasian sensor TCS3200 ini sebagai pendeteksi warna pada objek benda padat berwarna yang bersifat menyerap cahaya dari sensor tersebut.
14
1.7
KESIMPULAN
1.7.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan perancangan alat penyortir permen dapat disimpulkan sebagai berikut: 1.
Pembuatan prototipe alat penyortir permen secara otomatis berbasis arduino memanfaatkan sensor warna TCS3200 sebagai pendeteksi warna.
2.
Alat penyortir permen dapat menjadi dasar suatu sistem penyortiran benda agar mempercepat prosesnya.
3.
Objek warna yang didekatkan pada sensor warna TCS3200 harus tepat agar hasil yang ditampilkan akurat
1.7.2 Saran
1.
Sensor warna TCS3200 sebaiknya diganti menjadi sensor warna yang lebih bagus dan lebih akurat.
2.
Peralatan diberi LCD untuk menampilkan indikator warna permen yang terbaca oleh sensor warna.
3.
Perlu kalibrasi yang lebih bagus agar warna dapat didete ksi dengan lebih akurat.
15
1. DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, Heri. 2010. Arduino Belajar Cepat dan Pemrograman. Penerbit Informatika. Ardimansyah, M.I dan Bagenda, D.N. 2010. Prototipe Alat Sortir Bola berdasarkan Perbedaan Warna menggunakan Led RGB dan LDR berbasis Mikrokontroler. Politeknik Negeri Bandung: Bandung. Artha, Richa Sari. 2012. Pendeteksi Warna Menggunakan Sensor TCS3200 Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Program Studi Teknik Informatika, STT Harapan Medan. Dianto, Ledi. 2011. Alat Pendeteksi Warna Menggunakan Sensor TCS3200 Berbasis Mikrokontroler Atmega8535. Fakultas Teknik, Universitas Guna Darma, Jakarta. Silalahi, N.S. 2017. Alat Penyortir Buah Jeruk Menggunakan TCS3200 Berbasis Arduino Uno. Universitas Sumatra Utara. Medan
