MODUL 4 : PENGHITUNG BARANG OTOMATIS CONVEYOR

PENGHITUNG BARANG OTOMATIS PADA CONVEYOR

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan
2. Tujuan
3. Alat dan Bahan
4. Dasar Teori
5. Percobaan
a.) Prosedur
b.) Hardware
c.) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
d.) Flowchart dan Listing Program
e.) Vidio demo
f.) Download File

1. Pendahuluan [back]

Industri manufaktur dan pengolahan modern menuntut efisiensi operasional dan akurasi yang tinggi dalam penghitungan dan pengendalian barang. Di era modern ini, otomatisasi menjadi kunci untuk meningkatkan produktivitas, meminimalkan kesalahan manusia, dan menghasilkan produk berkualitas tinggi. Salah satu solusi otomatisasi yang banyak digunakan dalam pabrik adalah sistem conveyor yang dilengkapi dengan berbagai sensor dan aktuator canggih.

Untuk mengatasi permasalahan di atas, proyek ini bertujuan untuk mengembangkan sebuah sistem conveyor otomatis yang tidak hanya efisien dan aman, tetapi juga hemat biaya dan mudah diadaptasi. Sistem ini menggunakan sensor dan aktuator yang dikontrol oleh arduino dengan komunikasi data melalui protokol UART, yang sangat cocok untuk skenario di mana hanya diperlukan komunikasi serial asinkron sederhana antara dua perangkat, hanya memerlukan dua jalur sinyal (Tx dan Rx) untuk komunikasi full duplex, yang mengurangi kebutuhan pin pada Arduino dan memudahkan pengkabelan, ekonomis dan mudah disesuaikan.

2. Tujuan [back]

a. Mengetahui rangkaian simulasi aplikasi sistem penghitung barang conveyor otomatis menggunakan mikrokontroller arduino uno dan sensor ultrasonic, infrared sensor, load cell sensor, rfid sensor, dan ldr sensor

b. Mengetahui rangkaian simulasi sistem penghitung barang conveyor otomatis menggunakan software proteus.

c. Memenuhi project demo modul 4 praktikum mikroprosesor dan mikrokontroller.

3. Alat dan Bahan [back]

A. Alat

1. Power Supply

Power supply, atau pasokan daya, adalah sebuah perangkat elektronik yang menyediakan energi listrik ke perangkat atau sistem lainnya. Tujuan utamanya adalah untuk mengubah arus listrik dari sumber listrik (misalnya, listrik AC dari saluran listrik rumah tangga) menjadi bentuk yang sesuai untuk digunakan oleh komponen elektronik lain, seperti komputer, perangkat elektronik, atau mesin industri

2. Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

Baterai bertujuan untuk memberikan tenaga listrik ke rangkaian agar rangkaian dapat hidup dengan baik.

B. Bahan

1. Mikrokontroller (Arduino Uno)

Arduino uno merupakan salah satu mikrokontroller yang dapat memudahkan penggunanya dalam mengendalikan komponen elektronika dengan program seperti LED, motor DC, relay, servo, modul, dan segala jenis sensor. Arduino uno sangat sering digunakan dalam pembuatan alat yang dapat bekerja otomatis, monitoring, maupun untuk pengontrolan.

Spesifikasi :

Microcontroller	ATmega328P – 8 bit AVR family microcontroller
Operating Voltage	5V
Recommended Input Voltage	7-12V
Input Voltage Limits	6-20V
Analog Input Pins	6 (A0 – A5)
Digital I/O Pins	14 (Out of which 6 provide PWM output)
DC Current on I/O Pins	40 mA
DC Current on 3.3V Pin	50 mA
Flash Memory	32 KB (0.5 KB is used for Bootloader)
SRAM	2 KB
EEPROM	1 KB
Frequency (Clock Speed)	16 MHz

Konfigurasi Pin :

Pin Category	Pin Name
Power	Vin, 3.3V, 5V, GND
Reset	Reset
Analog Pins	A0 – A5
Input/Output Pins	Digital Pins 0 - 13
Serial	0(Rx), 1(Tx)
External Interrupts	2, 3
PWM	3, 5, 6, 9, 11
SPI	10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) and 13 (SCK)
Inbuilt LED	13
TWI	A4 (SDA), A5 (SCA)
AREF	AREF

2. Load Cell Sensor (5 kg)

Features and Specifications :

·       Beban Maksimum: 5000 gram (5 Kg)

·       Rentang Tegangan Keluaran: 0,1 mV ~ 1,0 mV / V (skala 1:1000 terhadap tegangan masukan, margin kesalahan ≤ 1,5%)

·       Impedansi Masukan (Input Impedance): 1066 Ω ±20%

·       Impedansi Keluaran (Output Impedance): 1000 Ω ±10%

·       Tegangan Masukan Maksimum: 10 Volt DC

·       Rentang Suhu Operasional: -20 ~ +65°C

·       Material: Aluminium Alloy

·       Ukuran: 60 x 12,8 x 12,8 mm

·       Berat: 23 gram

3. RFID TAG Sensor

Spesifikasi:

4. LDR Sensor

Spesifikasi:
1.Tegangan maksimum (DC): 150V
2.Konsumsi arus maksimum: 100mW
3.Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 4.100KΩ
4.Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
5.Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

5. Ultrasonic Sensor

Spesifikasi (HC SR-04) :

Operating voltage: +5V
Theoretical Measuring Distance: 2cm to 450cm
Practical Measuring Distance: 2cm to 80cm
Accuracy: 3mm
Measuring angle covered: <15°
Operating Current: <15mA
Operating Frequency: 40Hz

6. infrared Sensor

Spesifikasi :

IR Sensor Module Features

5VDC Operating voltage
I/O pins are 5V and 3.3V compliant
Range: Up to 20cm
Adjustable Sensing range
Built-in Ambient Light Sensor
20mA supply current
Mounting hole
IR Sensor Module Pinout Configuration
Pin Name
Description
VCC
Power Supply Input
GND
Power Supply Ground
OUT
Active High Output

8. Motor Servo

Dimensions & Spesifications :

9. Motor DC

Spesifikasi :

10. LED

Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan:

Infra merah : 1,6 V
Merah : 1,8 V – 2,1 V
Oranye : 2,2 V
Kuning : 2,4 V
Hijau : 2,6 V
Biru : 3,0 V – 3,5 V
Putih : 3,0 – 3,6 V
Ultraviolet : 3,5 V

11. LCD (LM016L)

LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer Digital dan produk-produk elektronik lainnya.

Spesifikasi :

1. Module size : 84W x 44H x 10.5T (max.) mm
2. Effective display area : 61W x 15.8H mm
3. Character size ( 5 x 7 dots ) : 2.96W X 4.86H mm
4. Character pitch : 3.55 mm
5. Dot size : 0.56W x 0.66H mm
6. Weight : about 35g

7. Ta = 25°C, VDD = 5.0 V ± 0.25 V

8. Input "high" voltage (ViH) = 2.2 Vmin

9. Input "Iow" voltage (ViL) = 0.6 Vmax

12. Potensiometer

Spesifikasi :

- Rentang resistansi: 10Ω-20KΩ
- Toleransi ketahanan: +/-5%
- Total mekanik perjalanan: 300
- Peringkat daya: 1.2 w

- Hidup: 15000

13. Relay

Relay sebagai pengatur otomatis untuk mengubung atau memutus rangkaian

Spesifikasi :
- Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
- Trigger Current (Nominal current) : 70mA
- Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
- Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
- Compact 5-pin configuration with plastic moulding
- Operating time: 10msec Release time: 5msec
- Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)
Konfigurasi Pin
- Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.
- Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.
- Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

4. Dasar Teori [back]

PWM (Pulse Width Modulation)

PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.

Duty Cycle adalah perbandingan antara waktu ON (lebar pulsa High) dengan perioda. Duty Cycle biasanya dinyatakan dalam bentuk persen (%).

Gambar 1. Duty Cycle

· Duty Cycle = tON / ttotal

· tON = Waktu ON atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high atau 1)

· tOFF = Waktu OFF atau Waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (low atau 0)

· ttotal = Waktu satu siklus atau penjumlahan antara tON dengan tOFF atau disebut juga dengan “periode satu gelombang”

Pada board Arduino Uno, pin yang bisa dimanfaatkan untuk PWM adalah pin yang diberi tanda tilde (~), yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan pin 11. Pin-pin tersebut merupakan pin yang bisa difungsikan untuk input analog atau output analog. Oleh sebab itu, jika akan menggunakan PWM pada pin ini, bisa dilakukan dengan perintah analogWrite();

PWM pada arduino bekerja pada frekuensi 500Hz, artinya 500 siklus/ketukan dalam satu detik. Untuk setiap siklus, kita bisa memberi nilai dari 0 hingga 255. Ketika kita memberikan angka 0, berarti pada pin tersebut tidak akan pernah bernilai 5 volt (pin selalu bernilai 0 volt). Sedangkan jika kita memberikan nilai 255, maka sepanjang siklus akan bernilai 5 volt (tidak pernah 0 volt). Jika kita memberikan nilai 127 (kita anggap setengah dari 0 hingga 255, atau 50% dari 255), maka setengah siklus akan bernilai 5 volt, dan setengah siklus lagi akan bernilai 0 volt. Sedangkan jika jika memberikan 25% dari 255 (1/4 * 255 atau 64), maka 1/4 siklus akan bernilai 5 volt, dan 3/4 sisanya akan bernilai 0 volt, dan ini akan terjadi 500 kali dalam 1 detik.

Gambar 2. Siklus Sinyal PWM pada Arduino

ADC (Analog Digital Converter)

ADC atau Analog to Digital Converter merupakan salah satu perangkat elektronika yang digunakan sebagai penghubung dalam pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. Fungsi utama dari fitur ini adalah mengubah sinyal masukan yang masih dalam bentuk sinyal analog menjadi sinyal digital dengan bentuk kode-kode digital. Ada 2 faktor yang perlu diperhatikan pada proses kerja ADC yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan sampling menyatakan seberapa sering perangkat mampu mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk sinyal digital dalam selang waktu yang tertentu. Biasa dinyatakan dalam sample per second (SPS). Sementara Resolusi menyatakan tingkat ketelitian yang dimilliki. Pada Arduino, resolusi yang dimiliki adalah 10 bit atau rentang nilai digital antara 0 - 1023. Dan pada Arduino tegangan referensi yang digunakan adalah 5 volt, hal ini berarti ADC pada Arduino mampu menangani sinyal analog dengan tegangan 0 - 5 volt. Pada Arduino, menggunakan pin analog input yang diawali dengan kode A (A0- A5 pada Arduino Uno). Fungsi untuk mengambil data sinyal input analog menggunakan analogRead(pin);

MIKROKONTROLLER (ARDUINO UNO)

Arduino Uno adalah salah satu papan mikrokontroller yang paling populer dan banyak digunakan dalam komunitas elektronika dan pemrograman. Dikembangkan berdasarkan platform open-source, Arduino Uno dirancang untuk memudahkan pengembangan berbagai proyek elektronika. Berikut merupakan gambar konfigurasi pin beserta penjelasan Arduino Uno :

1) Power USB, fungsi dari power usb pada modul Arduino adalah sebagai berikut:

- Media pemberi tegangan listrik ke Arduino

- Media tempat memasukkan program dari komputer ke Arduino

- Sebagai media untuk komunikasi serial antara komputer dan Arduino R3 maupun sebaliknya.

2) Crystal Oscillator, fungsi crystal oscillator adalah sebagai jantung Arduino yang membuat dan mengirimkan detak ke mikrokontroler agar beroperasi setiap detaknya.

3) Voltage Regulator, berfungsi menstabilkan tegangan listrik yang masuk ke Arduino.

4) Power Jack, fungsi dari power jack pada modul Arduino adalah sebagai media pemberi tegangan listrik ke Arduino apabila tak ingin menggunakan Power USB.

5) Pin Reset, berfungsi untuk mereset Arduino agar program dimulai dari awal. Cara penggunannya yaitu dengan menghubungkan pin reset ini langsung ke ground.

6) Pin Tegangan 3,3 Volt, berfungsi sebagai pin positif untuk komponen yang menggunakan tegangan 3,3 volt.

7) Pin Tegangan 5 Volt, berfungsi sebagai pin positif untuk komponen yang menggunakan tegangan 5 volt. Pin 5 volt sering juga disebut pin VCC.

8) Pin Ground (GND), fungsi pin GND adalah sebagai pin negatif pada tiap komponen yang dihubungkan ke Arduino.

9) Pin Penambah Tegangan (VIN), berfungsi sebagai media pemasok listrik tambahan dari luar sebesar 5 volt bila tak ingin menggunakan Power USB atau Power Jack.

10) Pin Analog, berfungsi membaca tegangan dan sinyal analog dari berbagai jenis sensor untuk diubah ke nilai digital.

11) Main Microcontroller, berfungsi sebagai otak yang mengatur pin-pin pada Arduino.

12) Tombol Reset, komponen pendukung Arduino yang berfungsi untuk mengulang program dari awal dengan cara menekan tombol.

13) Pin ICSP (In-Circuit Serial Programming), berfungsi untuk memprogram mikrokontroler seperti Atmega328 melalui jalur USB Atmega16U2.

14) Lampu Indikator Power, berfungsi sebagai indikator bahwa Arduino sudah mendapatkan suplai tegangan listrik yang baik.

15) Lampu TX (transmit), berfungsi sebagai penanda bahwa sedang terjadi pengiriman data dalam komunikasi serial.

16) Lampu RX (receive), berfungsi sebagai penanda bahwa sedang terjadi penerimaan data dalam komunikasi serial

17) Pin Input/Output Digital, berfungsi untuk membaca nilai logika 1 dan 0 atau mengendalikan komponen output lain seperti LED, relay, atau sejenisnya. Pin ini termasuk paling banyak digunakan saat membuat rangkaian.

Untuk pin yang berlambang “~” artinya dapat digunakan untuk membangkitkan PWM (Pulse With Modulation) yang fungsinya bisa mengatur tegangan output. Biasanya digunakan untuk mengatur kecepatan kipas atau mengatur terangnya cahaya lampu.

18) Pin AREF (Analog Reference), fungsi pin Arduino Uno yang satu ini untuk mengatur tegangan referensi eksternal yang biasanya berada di kisaran 0 sampai 5 volt.

19) Pin SDA (Serial Data), berfungsi untuk menghantarkan data dari modul I2C atau yang sejenisnya.

20) Pin SCL (Serial Clock), berfungsi untuk menghantarkan sinyal waktu (clock) dari modul I2C ke Arduino.

KOMUNIKASI ARDUINO

1) Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.

Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.

2) Serial Peripheral Interface (SPI)

Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, MISO, dan SCK. Melalui komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroller maupun antara mikrokontroller dengan peripheral lain di luar mikrokontroler.

· MOSI : Master Output Slave Input Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MOSI sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MOSI sebagai input.

· MISO : Master Input Slave Output Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MISO sebagai input tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MISO sebagai output.

· SCLK : Clock Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK berlaku sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin CLK berlaku sebagai input.

· SS/CS : Slave Select/ Chip Select adalah jalur master memilih slave mana yang akan dikirimkan data.

Cara Kerja Komunikasi SPI :

Sinyal clock dialirkan dari master ke slave yang berfungsi untuk sinkronisasi. Master dapat memilih slave mana yang akan dikirimkan data melalui slave select, kemudian data dikirimkan dari master ke slave melalui MOSI. Jika master butuh respon data maka slave akan mentransfer data ke master melalui MISO

3) Inter Integrated Circuit (I2C)

Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya.

Cara Kerja Komunikasi I2C :

Pada I2C, data ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data Frame 1, Data Frame 2, dan kondisi Stop.

· Kondisi start dimana saat pada SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL.

· Kondisi stop dimana saat pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.

· R/W bit berfungsi untuk menentukan apakah master mengirim data ke slave atau meminta data dari slave. (logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta data dari slave)

· ACK/NACK bit berfungsi sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address frame telah diterima receiver.

INFRARED SENSOR

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar dan fototransistor sebagai penerima cahaya infra merah.

Cara Kerja Sensor Infrared:

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 3. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat.

LOAD CELL SENSOR

Sensor Loadcell merupakan transduser yang bekerja sebagai konversi dari berat benda menjadi elektrik, perubahan ini terjadi karena terdapat resistansi pada strain gauge. Pada satu sensor loadcell memiliki 4 susunan strain. Sensor ini memiliki nilai konduktansinya berbanding lurus dengan gaya/beban yang diterima dan bersifat resistif. Jika loadcell tidak ada beban besar resistansi nya akan bernilai sama pada setiap sisinya, tetapi ketika loadcell memiliki beban maka nilai resistansinya akan menjadi tidak seimbang. Proses inilah yang dimanfaatkan untuk mengukur berat pada suatu benda.

. Prinsip Kerja Sensor Loadcell

Prinsip kerja load cell ketika mendapat tekanan beban.Ketika bagian lain yang lebih elastic mendapat tekanan, maka pada sisi lain akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh strain gauge, hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan pada sisi lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah menjadi nilai tegangan oleh rangkaian IC HX711. Dan berat dari objek yang diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai tegangan yang timbul.

Sensor berat atau sensor loadcell memilki prinsip kerja berupa timbangan digital yaitu dengan cara memberikan output pada tegangan dari adanya perubahan pada resistansi yang dihasilkan pada perubahan posisi penyangga beban. Sehingga perubahan itu akan menghasilkan output pada amplifier. (Priskila M.N. Manege, dkk).

Loadcell merupakan komponen utama pada timbangan yang berupa digital. Cara kerja sensor loadcell bila diberikan suatu beban pada inti besi penimbangan maka yang terjadi adalah nilai dari strain gauge dan resistansi akan berubah melalui empat kabel pada komponen sensor loadcell. Yang dimana dua kabel tersebut merupakan eksitasi dan dua kabel sebagai sinyal keluaran yang berfungsi sebagai penghubung ke kontrol (Mirfan).

Loadcell atau yang lebih dikenal dengan sensor berat merupakan alat pendeteksi perubahan pada massa yang dihasilkan oleh nilai suatu benda yang sudah terkena nilai gravitasi dan gaya yang nantinya akan dijadikan suatu sinyal analog yang diteruskan kepada tranduser. Tranduser berfungsi sebagai alat yang mengubah nilai sinyal analog menjadi besaran listrik

Gambar 2.2Foil Strain Gauge merenggang dan merapat

Pada gambar diatas, apabila adanya tekanan pada sensor loadcell terjadi perubahan pada saat mengalami tekanan akibat beban. Pada gambar 2.3 adalah penjelasan dari polaritas sensor loadcell yang dimana memiliki 4 kutub yaitu kutub positif, kutub negatif, tegangan kabel (Vout +) (Vout -). Kabel berwarna hitam merupakan tegangan V-, kabel berwarna merah merupakan tegangan luaran V+, kabel berwarna putih merupakan Vout- dan kabel berwarna merah merupakan tegangan luaran Vout+.

Cara kerja dari sensor loadcell adalah dengan menggunakan jembatan wheatstone berikut adalah cara kerja dari jembatan wheatstone.

Gambar Rangkaian Jembatan Wheatstone

Jembatan wheatstone memiliki rangkaian yang telah dijelaskan pada gambar diatas dimana nilai dari R1=R3 dan nilai dari R2=R4, yang dimana arus akan mengalir dari sisi nilai R1 untuk mencari nilai pada Va yaitu tagangan pada R1 dan R3 menggunakan rumus

Sedangkan untuk mencari tegangan pada Vb yaitu tegangan pada R2 dan R4 menggunakan rumus

Untuk mencari nilai tegangan dari rangkaian jembatan wheatstone tersebut menggunakan

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑎 −𝑉𝑏

RFID TAG SENSOR

Sensor tag RFID adalah jenis tag RFID yang tidak hanya memancarkan pengenal unik, tetapi juga memiliki sensor internal yang dapat mendeteksi kondisi lingkungan seperti suhu, tekanan, atau kelembaban. Tag ini menggabungkan kemampuan pelacakan RFID dengan kemampuan untuk memantau kondisi lingkungan.

Setiap sistem RFID terdiri dari tiga komponen: antena pemindaian, transceiver, dan transponder. Ketika antena pemindaian dan transceiver digabungkan, mereka disebut sebagai pembaca atau interogator RFID. Ada dua jenis pembaca RFID - pembaca tetap dan pembaca seluler. Pembaca RFID adalah perangkat yang terhubung ke jaringan yang dapat portabel atau terpasang secara permanen. Ini menggunakan gelombang radio untuk mengirimkan sinyal yang mengaktifkan tag. Setelah diaktifkan, tag mengirimkan gelombang kembali ke antena, di mana ia diterjemahkan ke dalam data.

Transponder ada di tag RFID itu sendiri. Rentang baca untuk tag RFID bervariasi berdasarkan faktor-faktor termasuk jenis tag, jenis pembaca, frekuensi RFID dan gangguan di lingkungan sekitar atau dari tag dan pembaca RFID lainnya. Tag yang memiliki sumber daya yang lebih kuat juga memiliki jangkauan baca yang lebih panjang.

Tag RFID terdiri dari sirkuit terpadu (IC), antena dan substrat. Bagian dari tag RFID yang mengkodekan informasi identifikasi disebut inlay RFID.

Ada dua jenis utama sensor tag RFID:

Tag bertenaga baterai: Tag ini memiliki baterai kecil yang memberikan daya pada sensor dan chip yang memancarkan data. Mereka biasanya memiliki jangkauan baca yang lebih panjang dan dapat mengumpulkan data yang lebih kompleks daripada tag pasif.

Tag tanpa baterai: Tag ini memanen energi dari medan elektromagnetik pembaca RFID untuk memberi daya pada sensor dan mentransmisikan data. Mereka memiliki jangkauan baca yang lebih pendek daripada tag bertenaga baterai tetapi lebih kecil dan lebih hemat biaya.

Manajemen rantai pasokan: Melacak dan memantau kondisi barang selama transportasi dan penyimpanan, memastikan bahwa barang disimpan pada suhu dan kelembaban yang tepat. Hal ini sangat penting untuk barang yang mudah rusak seperti makanan dan obat-obatan.

Pelacakan aset: Melacak dan memantau lokasi dan kondisi aset, seperti peralatan, peralatan, dan kendaraan. Ini dapat membantu meningkatkan pemanfaatan aset dan mencegah pencurian.

Pemantauan lingkungan: Memantau kondisi lingkungan di gedung, pabrik, dan lokasi lain. Data ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi energi, memastikan keselamatan, dan menjaga kualitas produk.

Sensor tag RFID digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:

Grafik di atas menunjukkan prinsip kerja dasar sensor tag RFID. Pembaca RFID memancarkan gelombang radio (1), yang menginduksi arus listrik pada antena tag RFID (2). Arus ini memberi daya pada chip tag (3), yang kemudian membaca informasi yang disimpan di memorinya (4). Chip tag memodulasi sinyal yang dipantulkan kembali ke pembaca RFID (5). Pembaca RFID mendemodulasi sinyal dan meneruskan informasi ke perangkat lunak (6). Perangkat lunak ini kemudian memproses informasi dan menggunakannya untuk melacak objek, memantau kondisi lingkungan, atau memicu tindakan tertentu (7).

Sensor tag RFID adalah teknologi yang kuat dan serbaguna yang dapat digunakan untuk melacak dan memantau berbagai objek dan kondisi lingkungan. Dengan pemahaman yang baik tentang prinsip kerja, spesifikasi, dan aplikasi sensor tag RFID, Anda dapat memilih solusi yang tepat untuk kebutuhan Anda.

Selain itu, chip RFID memiliki sensor suhu terintegrasi penuh dan dua input untuk sensor eksternal. Kami menggunakan chip RFID ini dalam pekerjaan sebelumnya di mana dua sensor ditangani tanpa MCU [24]. Sekarang, kami telah menyertakan MCU untuk memperluas kemungkinan pembacaan sensor dengan strategi baru berdasarkan pengendalian array daya rendah sakelar analog seperti yang akan dijelaskan di bawah ini. Tag memiliki arsitektur pasif, di mana antena memanen energi yang diperlukan untuk menyalakan sistem dari bidang EM pembaca. Antena dirancang untuk beresonansi pada 868 MHz, sesuai dengan pita RFID Eropa UHF. Antarmuka frekuensi radio mencakup induktor RF Surface Mount Device (SMD) agar sesuai dengan impedansi input chip [48].

Chip RFID terhubung langsung ke mikrokontroler, yang dipilih karena konsumsi dayanya yang rendah (teknologi nanoWatt XLP). Mikrokontroler berkomunikasi dengan chip RFID melalui bus Serial Peripheral Interface (SPI). Sensor warna RGB dan fotodioda IR dan UV terhubung ke Sensor Front End (SFE) chip RFID, yang terdiri dari tahap pengkondisian sensor yang berbeda dan Analog to Digital Converter (ADC) 10-bit. Rentang input tegangan ADC terintegrasi diatur dengan dua referensi tegangan (VO1 dan VRef) dapat dipilih dalam langkah 50 mV dari 160 mV hingga 610 mV. Selain itu, VO1 Referensi tegangan dapat langsung diikat ke ground. Itu VRef tegangan mendefinisikan batas tegangan bawah, sedangkan batas tegangan atas didefinisikan oleh 2VRef - VO1. Referensi tegangan ini memungkinkan pemilihan resolusi dan rentang tertentu. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, tahap pengkondisian sensor secara internal terdiri dari penguat operasional dengan umpan balik negatif, dikombinasikan dengan resistor umpan balik R yang dapat dipilihf (185, 400, 875, 1875, atau 3875 kΩ). Input non-pembalik ditetapkan pada 135 mV. Oleh karena itu, konfigurasi ini adalah tahap konversi arus-ke-tegangan dengan penguatan yang dapat dipilih dengan memilih nilai resistor umpan balik. Ini memungkinkan pengukuran dengan sensor optik berdasarkan arus dioda bias balik, seperti fotodioda. Tegangan input dalam ADC Viklan terkait dengan arus dioda terbalik:

Pengaturan geometri 45°/0° digunakan untuk melakukan pengukuran reflektansi difus dengan karton berwarna polos dan pisang.

Perbandingan respons spektral yang dinormalisasi diukur dengan spektrometer dan sidik jari spektral yang diperoleh dengan tag RFID untuk berbagai jenis iluminan: LED putih dingin, lampu ultraviolet, cahaya halogen tungsten, dan siang hari. Garis adalah output spektrofotometer dan titik adalah koordinat sidik jari spektral.

Empat iluminan ditempatkan langsung menghadap fotodioda dalam tag untuk gambar ini. Prosedur yang dihasilkan untuk menghitung sidik jari spektral adalah estimasi berdasarkan sensitivitas spektral yang disediakan oleh masing-masing produsen fotodioda. Meskipun demikian, hasil eksperimen yang dinormalisasi dapat disesuaikan dengan emisi spektral masing-masing iluminan. Oleh karena itu, setelah proses optimasi ini dan memperhitungkan koreksi faktor normalisasi, sidik jari spektral yang diperoleh memungkinkan identifikasi sumber iluminan yang diterapkan pada tag.

ULTRASONIC SENSOR

Sensor ultrasonik merupakan sensor yang menggunakan gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik yaitu gelombang yang umum digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu benda dengan memperkirakan jarak antara sensor dan benda tersebut. Sensor ini berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik begitu pula sebaliknya.

Sensor ultrasonik HC-SR04 merupakan sensor siap pakai yang berfungsi sebagai pengirim, penerima dan pengontrol gelombang ultrasonik. Sensor ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2 cm – 4 m dengan akurasi 3 mm. Sensor ultrasonik memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc digunakan sebagai listrik positif dan Gnd sebagai ground. Pin Trigger digunakan untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Cara menggunakan sensor ini yaitu ketika diberikan tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut.

Grafk HC SR-04 Ultrasonic Sensor

LDR SENSOR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

Grafik Waktu Respon sensor LDR:

Spesifikasi :

1.Tegangan maksimum (DC): 150V
2.Konsumsi arus maksimum: 100mW
3.Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 4.100KΩ
4.Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
5.Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

1.1.

MOTOR SERVO

Motor servo adalah jenis motor DC dengan sistem umpan balik tertutup yang terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol, dan juga potensiometer. Jadi motor servo sebenarnya tak berdiri sendiri, melainkan didukung oleh komponen-komponen lain yang berada dalam satu paket.

Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan motor servo.

1. Kelebihan Motor Servo

a. Daya yang dihasilkan sebanding dengan berat atau ukuran motor.

b. Penggunaan arus listrik sebanding dengan beban.

c. Tidak bergetar saat digunakan.

d. Tidak mengeluarkan suara berisik saat dalam kecepatan tinggi.

e. Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan mudah.

2. Kekurangan Motor Servo

a. Harga relatif lebih mahal dibanding motor DC lainnya.

b. Bentuknya cukup besar karena satu paket.

Prinsip Kerja Motor Servo

Sebenarnya prinsip kerja dari motor servo tak jauh berbeda dibanding dengan motor DC yang lain. Hanya saja motor ini dapat bekerja searah maupun berlawanan jarum jam. Derajat putaran dari motor servo juga dapat dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam motor tersebut.

Motor servo akan bekerja dengan baik bila pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Frekuensi tersebut dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat di tengah-tengah alias sudut nol derajat atau netral.

Pada saat kondisi Ton duty cycle kurang dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar berlawanan arah jarum jam. Sebaliknya pada saat kondisi Ton duty cycle lebih dari angka 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam. Berikut ini adalah gambar atau skema pulsa kendali motor servo.

Untuk dapat mengontrol motor servo kita perlu memberikan pulsa high dan pulsa low dengan lebar tertentu. Frekuensi yang diperlukan adalah 50 Hz. Pulsa ini dapat dihasilkan dengan port I/O biasa pada mikrokontroler. Namun terkadang dengan cara ini pergerakan servo menjadi kurang akurat. Oleh karena itu digunakan metode Pulse Width Modulation (PWM). Dengan metode PWM dapat dihasilkan gerakan servo yang cukup akurat dengan resolusi yang kita sesuaikan dengan keinginan kita

Berikut ini adalah salah satu contoh pulsa yang dihasilkan untuk menggerakan servo dengan sudut 0o,90o, dan 180o

Pulsa ini dapat dihasilkan dari pin OCR pada mikrokontroler. Perlu pengaturan register timer pada mikrokontroler agar dapat dihasilkan pulsa dengan lebar yang sesuai kita inginkan. Hal yang sangat penting adalah pengaturan frekuensi dan lebar pulsa on dan pulsa off. Oleh karena itu perlu dihitung berapa konstanta-konstanta timer yang di atur pada mikrokontroler.

MOTOR DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

LED

LED adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. 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 mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati LED. Ini menyebabkan LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

Prinsip Kerja LED:

Karena LED adalah salah satu jenis dioda maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. Led memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada led maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan 10mA- 20mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan.

LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)

Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes). Berikut merupakan tabel internal pin connection dari LED:

BATERAI

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.

POTENSIOMETER

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :

a) Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan

b) Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

c) Sebagai Pembagi Tegangan

d) Aplikasi Switch TRIAC

e) Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

f) Sebagai Pengendali Level Sinyal

RELAY

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Berikut merupakan grafik pengukuran tegangan pada driver relay kondisi sensor aktif:

IC HX711

IC HX711 adalah modul timbangan, yang memiliki prinsip kerja mengkonversi perubahan yang terukur dalam perubahan resistansi dan mengkonversinya ke dalam besaran tegangan melalui rangkaian yang ada. Modul melakukan komunikasi dengan computer/mikrokontroller melalui TTL232.

Spesifikasi Teknis modul HX711 Weight Scale ADC Module:

Dua kanal ADC (dapat digunakan untuk 2 load cell) dengan keluaran TTL (serial tersinkronisasi, DI dan SCK).

Tegangan opersional 5 Volt DC

Tegangan masukan diferensial ±40 mV pada skala penuh

Akurasi data 24 bit (24-bit ADC)

Frekuensi pembacaan (refresh rate) 80 Hz

Konsumsi arus kurang dari 10 mA

Ukuran: 38 x 21 mm dengan berat 20 gram

Prinsip Kerja IC HX711

Prinsip kerja sensor regangan ketika mendapat tekanan beban. (sumber datasheet HX711) Ketika bagian lain yang lebih elastic mendapat tekanan, maka pada sisi lain akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh straingauge, hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan pada sisi lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah menjadi nilai tegangan oleh rangkaian pengukuran yang ada.

Dan berat dari objek yang diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai tegangan yang timbul.

Prinsip operasi rangkaian strain gauge. (sumber datasheet HX711)

IC Driver L298N

Modul Driver Motor L298N ini adalah sebuah sebuah H-Bridge Dual Motor Controller 2A yang memungkinkan kita untuk mengatur arah putaran maupun kecepatan dari satu atau dua motor DC. Selain itu, dengan modul driver motor ini kita juga dapat mengontrol sebuah motor DC bipolar dengan mudah.

Modul driver motor ini dapat digunakan untuk motor dengan rentang tegangan DC antara 5 Volt - 35 Volt. Pada modul ini terdapat regulator 5V sehingga jika membutuhkan sumber tegangan 5V kita bisa mendapatkannya dari board ini.

Berikut ini adalah spesifikasi dari Modul Driver Motor L298N:

· Double H-Bridge drive chip: L298N

· Logical voltage: 5V

· Logical current: 0-36 mA

· Drive voltage: 5V sampai dengan 35V

· Drive current: 2A untuk setiap motor DC

· Ukuran: 43x43x27 mm

· Berat: 30 gram

Berikut ini adalah bentuk fisik dari Modul Driver Motor L298N :

IC PCF8574

Ekspander input/output (I/O) 8-bit untuk bus dua arah dua arah (I2C) ini dirancang untuk operasi Vcc 2,5-V hingga 6-V.

Perangkat PCF8574 menyediakan ekspansi I/O jarak jauh untuk keperluan umum untuk sebagian besar keluarga mikrokontroler melalui antarmuka I2C [serial clock (SCL), serial data (SDA)].

Perangkat ini dilengkapi port I/O kuasi-dua arah 8-bit (P0-P7), termasuk output terkunci dengan kemampuan penggerak arus tinggi untuk menggerakkan LED secara langsung. Setiap I/O kuasi-dua arah dapat digunakan sebagai input atau output tanpa menggunakan sinyal kontrol arah data. Saat dihidupkan, I/O tinggi. Dalam mode ini, hanya sumber arus ke Vcc yang aktif.

Perangkat PCF8574 adalah ekspander I/O 8-bit untuk bus dua arah dua arah (I2C) yang dirancang untuk operasi Vcc 2,5-V hingga 5,5-V. Ini menyediakan ekspansi I/O jarak jauh untuk tujuan umum untuk sebagian besar keluarga pengontrol mikro melalui antarmuka I2C (jam serial, SCL, dan data serial, SDA, pin).

Perangkat PCF8574 menyediakan output saluran terbuka (INT) yang dapat dihubungkan ke input interupsi mikrokontroler. Interupsi dihasilkan oleh naik atau turunnya tepi input port dalam mode input. Setelah beberapa waktu, tiv, INT valid. Menyetel ulang dan mengaktifkan kembali rangkaian interupsi dicapai ketika data pada port diubah ke pengaturan asli atau data dibaca dari, atau ditulis ke, port yang menghasilkan interupsi. Penyetelan ulang terjadi dalam mode baca pada bit pengakuan setelah tepi naik sinyal SCL, atau dalam mode tulis pada bit pengakuan setelah transisi sinyal SCL tinggi ke rendah. Interupsi yang terjadi selama pulsa clock pengakuan dapat hilang (atau menjadi sangat pendek) karena pengaturan ulang interupsi selama pulsa ini. Setiap perubahan I/O setelah reset dideteksi dan, setelah kenaikan clock berikutnya, ditransmisikan sebagai INT. Membaca dari, atau menulis ke, perangkat lain tidak mempengaruhi rangkaian interupsi. Perangkat ini tidak memiliki konfigurasi internal atau register status. Sebaliknya, baca atau tulis ke I/O perangkat secara langsung setelah mengirimkan alamat perangkat (lihat Gambar 16 dan Gambar 17).

Dengan mengirimkan sinyal interupsi pada saluran ini, I/O jarak jauh dapat menginformasikan mikrokontroler jika ada data masuk pada portnya tanpa harus berkomunikasi melalui bus I²C. Oleh karena itu, PCF8574 dapat tetap menjadi perangkat budak yang sederhana.

Pullup tambahan yang kuat ke Vcc memungkinkan peningkatan tepi yang cepat menjadi output yang banyak muatannya. Perangkat ini menyala ketika output ditulis tinggi dan dimatikan oleh tepi negatif SCL. I/O harus tinggi sebelum digunakan sebagai input.

5. Percobaan [back]

a.) Prosedur [back]

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen

3. Cari kompnen yang diperlukan di library proteus

4. Pasang dan simulasikan rangkaian tersebut

Pada rangkaian PENGHITUNG BARANG OTOMATIS CONVEYOR system ini, untuk komunikasi arduino Master dan Slave menggunakan komunikasi UART menggunakan pin Rx dan Tx untuk transfer data, dimana pin Tx Master dihubungkan dengan Rx Slave dan Rx Master dihubungkan dengan Tx Slave. Kemudian pin sensor sebagai inputan dihubungkan dengan pin pada arduiono master dan output dihubungkan pada pin arduino slave seperti yang di deklarasikan pada program.

Pada Arduino Master masing-masing sensor sebagai inputan, outputnya dihubungkan pada pin yang ada pada arduino yaitu, untuk sensor load cell dihubungkan ke pin D8 untuk sck dan pin D9 untuk pin dout, pin D12 sensor infrarred, ldr sensor terhubung ke A3, Pin D6 dan D7 terhubung kesensor ultrasonik pin echo dan triger pin D1 dan D0 terhubung keuart pin A1 dan A0 kearduino slave

Pada Arduino Slave masing-masing pin dihubungkan dengan outputan sistem conveyor otomatis dan indicator lain seperti LED, motor DC, Motor Servo dan LCD dengan I2C. Masing-masing output pada pin digital arduino slave yaitu, LED hijau pada pin D6, motor dc (penggerak conveyor) , dan motor servo pada pin D5 dan pin D3 . Selanjut LCD dengan I2C dihubungkan dengan pin SCL dan SDA pada masing-masing pin arduino slave ( A4 Dan A5)

Setelah itu dilakukan perakitan dan penguploadan program pada mikrokontroller sesuai dengan kondisi yang sudah ditentukan sebelumnya untuk project Penghitung Otomatis Conveyor System ini.

b.) Hardware [back]

1. Load Cell 5kg Sensor
2. LDR Sensor
3. Breadboard
4. Motor DC
5. L298N Motor Driver
6. Arduino
7. Liquid Crystal Display (LCD)
8. Potensiometer
9. Lampu Cabe E-12
10. HX711 Amplifier untuk Load Cell
11. 3 buah Baterai lithium ion (3,7 V)
12. Resistor
13. Jumper
14. PCF8574 I/O Expander

c.) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [back]

Rangkaian Simulasi :

Prinsip Kerja:

Pada proyek ini, digunakan beberapa sensor, antara lain sensor load cell untuk mengukur berat barang, sensor ultrasonic untuk mendeteksi jarak barang, sensor RFID untuk mendeteksi tag barang, sensor infrared untuk menghitung barang yang melewati motor servo, dan sensor LDR untuk pencahayaan.

Sensor load cell mengukur berat barang dengan output motor conveyor yang bergerak. Jika berat barang yang terukur di atas load cell kurang dari 5 kg, maka sensor ultrasonic yang ditempatkan di atas load cell akan mendeteksi barang sesuai dengan jarak yang ditetapkan, misalnya 10 cm.

Sensor ultrasonic ini digunakan untuk mendeteksi barang yang ada di conveyor. Ada motor servo di bagian depan yang mendorong barang tersebut untuk lanjut ke conveyor. Saat sensor ultrasonic mendeteksi barang, motor servo akan mendorong barang yang diam tadi, dan setelah belt conveyor berjalan, sensor RFID akan mendeteksi barang yang sesuai dengan tag. Jika barang tidak cacat, LED hijau akan menyala dan barang akan lanjut ke sensor infrared yang menghitung barang yang telah melewati motor servo. Outputnya ditampilkan pada LCD. Jika barang tidak lolos RFID, maka barang dianggap cacat dan motor servo akan menutup jalan sebelum sampai ke sensor infrared. Sensor LDR berfungsi untuk pencahayaan di pabrik; jika pencahayaan kurang, maka lampu akan menyala.

d.) Flowchart dan Listing Program [back]

Flowchart:

Listing Program:

- MASTER

#include "HX711.h" #include <LiquidCrystal.h> #include <Wire.h> // Include the Wire library #define calibration_factor 1796.68 // Updated calibration factor #define IN1 4 #define IN2 5 #define DOUT 9 #define CLK 8 #define Trigger 6 #define Echo 7 #define LDR A4 float weight; HX711 scale; LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); void forward() { digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW); } void stopage() { digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW); } void setup() { pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW); Serial.begin(9600); scale.begin(DOUT, CLK); scale.set_scale(calibration_factor); scale.tare(); Serial.println("HX711 scale initialized"); Wire.begin(); // Initialize I2C communication lcd.begin(16, 2); // Initialize LCD with 16 columns and 2 rows lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Alat Penghitung"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Jumlah Barang ..."); delay(500); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Ready ... "); delay(2000); } void loop() { weight = scale.get_units() / 2; Serial.print("Weight measured: "); Serial.print(weight, 1); Serial.println(" Kg"); if (weight < 5) { forward(); Serial.println("Motor moving forward"); } else { stopage(); Serial.println("Motor stopped"); } delay(1000); int status1 = digitalRead(12); // Assuming pin 12 is used for the infrared sensor static int hitung = 0; static int kondisi1 = 0; if (status1 == HIGH) { kondisi1 = 0; } else if (status1 == LOW && kondisi1 == 0) { hitung += 1; kondisi1 = 1; } lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Jumlah Barang: "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(hitung); delay(100); digitalWrite(Trigger, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(Trigger, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(Trigger, LOW); long durasi = pulseIn(Echo, HIGH); float jarak = microsecondsToCentimeters(durasi); int nilai = analogRead(LDR); Serial.print("Distance: "); Serial.print(jarak); Serial.print(" cm, LDR: "); Serial.println(nilai); } long microsecondsToCentimeters(long microseconds) { return microseconds / 29 / 2; }

- SLAVE

#include <Servo.h> // Library untuk servo motor #include <Wire.h> // Library untuk I2C #include <LiquidCrystal_I2C.h> // Library untuk LCD I2C #define LED 6 #define Lamp 4 #define Trigger 6 #define Echo 7 #define LDR A4 Servo myServo1,myServo2; // Membuat objek servo bernama myServo LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // Membuat objek LCD dengan alamat I2C 0x27 dan ukuran 16x2 void setup() { myServo1.attach(5); // Menghubungkan servo ke pin D9 myServo2.attach(3); pinMode (LED, OUTPUT); pinMode (Lamp, OUTPUT); pinMode(Trigger, OUTPUT); pinMode(Echo, INPUT); Serial.begin(9600); myServo1.write(0); myServo2.write(0); lcd.init(); // Inisialisasi LCD lcd.backlight(); // Nyalakan backlight LCD lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Alat Penghitung"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Jumlah Barang ..."); delay(500); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Ready ... "); delay(2000); } void loop() { if(Serial.available()>0){ char data = Serial.read(); if (data == '1'){ myServo.write(180); digitalWrite (LED, HIGH); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Servo ON"); Serial.println ("1"); } else if (data == '2'){ digitalWrite (LED, LOW); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Servo OFF"); Serial.println ("2"); delay (1000); } else if (data == '3'){ digitalWrite (Lamp, LOW); Serial.println ("3"); } else if (data == '4'){ digitalWrite (Lamp, HIGH); delay(1000); myServo.write(0); Serial.println ("4"); } } }

e.) Vidio demo [back]

-VIDIO PENJELASA PROGRAM

- VIDIO PENJELASAN PROTOTYPE

- VIDIO PENJELASAN RANGKAIAN SIMULASI PROTEUS

f.) Download File [back]

1. Download File Rangkaian Di Sini

2. Download Video Percobaan:

- Vidio Penjelasan Prototype Di Sini

- Vidio Penjelasan Program Di Sini

- Vidio Penjelasan Rangkaian Simulasi Proteus Di Sini

3. Download Kode Program :

- Program Master Di Sini

- Program Slave Di Sini

4. Download Flowchart Di Sini

5. Download Datasheet Infared Sensor Di Sini
6. Download Datasheet LDR Sensor Di Sini
7. Download Datasheet Load Cell Sensor Di Sini

Cari Blog Ini

Ruri Nabillah 2110951043