Selasa, 27 Januari 2015

Penyeleksi Kemasan Botol Bahan Gelas Berlabel dan Tidak Berlabel

Penyeleksi Kemasan Botol Bahan Gelas Berlabel dan Tidak Berlabel

Mestuti Intan Choirunnisa1 dan Muhamad Choerul Umar2
 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : 1choirunnisamestutiintan@yahoo.co.id, 2muhamadc.umar@gmail.com
Intisari - Untuk mengetahui adanya label pada botol berbahan gelas, dibutuhkan alat untuk mendeteksi botol yang berlabel atau tidak berlabel. Maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi ARM (Advanced RISC Machine) menggunakan masukan sensor berupa phototransistor dan laser, sedangkan luaran berupa motor servo. Phototransistor digunakan untuk mendeteksi label yang ada di kemasan botol dengan laser sebagai sumber cahaya. Dan untuk menyeleksi botol yang berlabel atau tidak berlabel digunakan motor servo. Sedangkan ARM sebagai kontroler dan pemroses sinyal.
Kata Kunci : ARM Cortex M0, Phototransistor, Laser, Motor Servo, LED

Abstract – to know there is a label on bottle that made from glasses, needs a tool to detect bottle labeled or no labeled. So in this project we make an ARM application using sensor as input from phototransistor and laser. The output is a motor servo.  Photo Transistor used to detect label on bottle with laser as light source . And motor servo used to select bottle labeled or no labeled. While ARM as controller and signal processor.
Keyword : ARM Cortex M0, Phototransistor, Laser, Motor Servo, LED

I.     Pendahuluan


Di bidang industri, suatu produk dapat menjadi terkenal dikarenakan brand yang ada pada label produk itu sendiri. Maka suatu produk harus memiliki kemasan yang menarik serta tidak memiliki kecacatan. Dan untuk itu, proses penyeleksi terpasangnya label pada kemasan produk dirasa sangat penting. Khususnya di Indonesia, banyak industri yang masih menyeleksi label secara manual. Hal ini akan menimbulkan potensi kesalahan saat penyeleksian, dikarenakan human error. Selain itu, proses penyeleksian yang dilakukan secara manual dirasa tidak efisien jika label produk yang diseleksi banyak dan akan memerlukan tenaga manusia yang banyak pula. Dalam prinsip ekonomi, hal ini akan membebani biaya produksi. Maka proses penyeleksian label produk ini perlu digantikan oleh mesin sehingga dapat berjalan secara otomatis dan lebih modern.

II.     Tinjauan Pustaka


Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan ARM  cortexM0 ini.

A.     ARM CortexM0

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.


Gambar 1. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai apli
kasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor­-prosesor di keluarga seri Cortex­M telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM Cortex­M0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8­/16­bit dengan tipe ARM NUC120. [1]
ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikronkontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 2. DT-ARM NUC120

Spesifikasi       :
  1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
  2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
  3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
  4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
  5. Mendukung Peripheral DMA mode.
  6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
  7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
  8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
  9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
  10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I2C.
  11. Memiliki 1 channel I2C.
  12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
  13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
  14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
  15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
  16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
  17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
  18. Tersedia rangkaian reset manual.
  19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
  20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB. [2]

 

B.     Phototransistor

Phototransistor merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai penangkap cahaya atau detektor cahaya. Phototransistor terdiri dari satu buah transistor dan satu buah led. Bahan utama dari phototransistor adalah silikon atau gemanium. Kepekaan phototransistor sangat tinggi karena phototransistor telah memiliki penguat terintegrasi. Cahaya yang diterima menimbulkan arus pada daerah basis phototransistor, dan menghasilkan penguatan arus mulai dari seratus hingga beberapa ribu kali.

Gambar 3. Phototransistor dan Simbolnya

Saat phototransistor dikenai cahaya dari laser pointer, terdapat arus IB maka Vout = 0 Volt dan sistem akan menerima pesan bahwa tidak ada label pada kemasan botol. Dan pada saat phototransisitor tidak terkena cahaya (IB = 0 makaVout = Vcc), berarti sistem menerima pesan bahwa terdapat label pada kemasan botol.
Berdasarkan prinsip kerjanya maka phototransistor dapat digunakan sebagai sensor yang mendeteksi ada atau tidaknya label pada kemasan botol berbahan gelas. Jika phototransistor tidak mendeteksi cahaya karena terhalang benda, berarti botol tersebut sudah berlabel dan jika phototransistor mendeteksi cahaya karena tidak terhalang oleh benda, berarti botol tersebut belum berlabel.

C.     Laser

Laser adalah suatu divais yang memancarkan gelombang elektromagnetik melewati suatu proses yang dinamakan emisi spontan. Istilah laser merupakan singkatan dari light amplification by stimulated emission of radiation. Berkas laser umumnya sangat koheren, yang mengandung arti bahwa cahaya yang dipancarkan tidak menyebar dan rentang frekuensinya sempit (monochromatic light). Laser merupakan bagian khusus dari sumber cahaya.
Secara umum suatu divais laser terdiri dari media penguat berkas cahaya (gain medium), sumber energi pemompa (pumping source), dan resonator optik (optical resonator). 

Gambar 4. Laser

D.     Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol closed feedback (umpan balik loop tertutup), sehingga dapat di atur untuk menetukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor, di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, rangkaian gear , potensiometer dan rangkaian kontrol. Rangkaian gear yang ada 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.
Motor servo dikendalikan dengan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation/PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo.


Gambar 5. Motor Servo
Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang diinginkan atau belum dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. [5]
Berdasarkan prinsipnya jadi motor servo dapat digunakan sebagai output dari hasil penyeleksi botol berlabel, Jadi saat pada botol terdapat label, maka poros akan berputar ke arah kiri dan saat tidak ada label pada botol, maka poros akan berputar ke arah kanan.

E.     LED

LED (light emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang mampu memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai. Sama seperti dioda normal. Led terdiri dari sebuah chip yang diisi penuh, atau didopping untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut P-N Junction. Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya bergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk P-N junction.



Gambar 6. Light Emitting Diode.

Tak seperti lampu pijar atau neon, Led memiliki kecenderungan pada polarisasinya. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (P-N) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengalirkan arus listrik dari satu arah dan tidak berbalik. Karakteristik chip LED pada umumnya sama dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun, bila diberi tegangan yang terlampau besar , LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju. 

F.     Limit Switch

Limit switch adalah suatu alat yang berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada suatu rangkaian, berdasarkan struktur mekanik dari limit switch itu sendiri.  Limit switch memiliki tiga buah terminal, yaitu: central terminal, normally close (NC) terminal, dan normally open (NO) terminal. Sesuai dengan namanya, limit switch digunakan untuk membatasi kerja dari suatu alat yang sedang beroperasi. Terminal NC, NO, dan central dapat digunakan untuk memutuskan aliran listrik pada suatu rangkaian atau sebaliknya.

Gambar 7. Simbol Dan Bentuk Limit Switch

III.     PERANCANGAN ALAT


A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :
1.      DT-ARM NUC120
2.      Phototransistor
3.      Laser
4.      Motor Servo
5.      LED
6.      Limit Switch

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama


Blok diagram aplikasi ARM menggunakan masukan sensor cahaya dengan luaran motor dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 8. Blok Diagram Komponen Utama

C.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi ARM menggunakan masukan sensor cahaya dan keluaran motor.

Gambar 9. Diagram Alir

IV.     Pengujian Alat


A.     Pengujian Sensor Cahaya

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kepekaan sensor cahaya dalam mendeteksi ketika terhalang benda serta bertujuan untuk menentukan nilai ambang yang akan menjadi set point pada program






Tabel 1. Pengujian Sensor Cahaya


 Gambar 10 Rancang Alat

V.     KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1.      Pendeteksi label pada botol memanfaat prinsip kerja dari phototransistor yakni ketika phototransistor terkena cahaya laser berarti botol tidak terdapat label begitu juga sebaliknya ketika tidak terkena laser maka botol terdapat label.
2.      Cahaya laser yang melewati botol sebagian terbias karena sifat cahaya yang terkena kaca akan membias.

REFERENSI

[1]     http://www.kelas-mikrokontrol.com/e-learning/mikrokontroler/mengenal-arm-cortex%C2%ADm0.html
[2]     Manual DT-ARM NUC120 Board.pdf
[3]     ssptpolsri-gdl-bayutriatm-4467-3-babii.pdf
[4]     http://optics-optics.blogspot.com/2013/03/prinsip-kerja-laser-adalah.html
[5]     http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/03/Pengertian-Motor-Servo.html
[6]     http://belajarduino.blogspot.com/2014/07/tempat-sampah-pintar-smart-trash-bin.html#more
[7]     http://diditnote.blogspot.com/2013/02/limit-switch.html








Nama penulis Mestuti Intan Choirunnisa. Penulis lahir di Kota Semarang tanggal 15 Agustus 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK ‘Aisyiyah Bustanul Athfal, SDN Tlogosari Kulon 04, SMPN 9 Semarang, dan SMAN 1 Semarang. Pada tahun 2012, penulis melanjutkan pendidikannya di Politeknik Negeri Semarang dengan mengambil Prodi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik  Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.12.2.10. Apabila ada kritik dan saran silahkan hubungi penulis melalui via e-mail: choirunisamestutiintan@yahoo.co.id

Nama penulis Muhamad Choerul Umar. Penulis lahir di Kota Semarang tanggal 23 Maret 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Pertiwi 29 Semarang, SDN Mangunsari 01 Semarang, MTs N Salatiga, SMK N 7 Semarang. Pada tahun 2012, penulis melanjutkan pendidikannya di Politeknik Negeri Semarang dengan mengambil Prodi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.12.2.11. Apabila ada kritik dan saran silahkan hubungi penulis melalui via e-mail: muhamadc.umar@gmail.com


Diposting oleh di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)