TranduserElektromekanik_Troli Otomatis Berbasis Arduino

AMASTUTI KISMIA SASANTI

TK-1B (03)

D3- TEKNIK TELEKOMUNIKASI

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2017

ELEKTROMEKANIK

TROLI OTOMATIS BERBASIS ARDUINO

Alat ini dibuat untuk membantu kinerja manusia di sebuah industri tepatnya di bagian pergudangan. Troli mempunyai dua sensor utama yaitu Pixy Cam untuk mendeteksi keberadaan pengguna dengan identitas warna pada rompi yang dikenakan dan HC-SR04 untuk mengontrol jarak antara pengguna dengan troli. Saat alat dinyalakan, sistem akan menginisialisasi perangkat terlebih dahulu sebelum memasuki tahap berikutnya. Setelah dilakukan inisialisasi, alat masuk dalam kondisi standby. Pada kondisi standby lampu tanda akan berkedip dan buzzer akan berbunyi, indikator akan terus menyala selama sistem bekerja. Sistem troli ini mempunyai dua kondisi yaitu standby dan run. Saat posisi standby lampu indikator sistem akan berkedip dan saat posisi run lampu indikator sistem akan menyala. Troli akan berjalan apabila pengguna menekan tombol Run/Standby. Dalam posisi run sensor Pixy Cam dan sensor Ultrasonic akan mendeteksi posisi dan jarak pengguna. Ketika pengguna mulai berjalan troli akan mengikuti tepat di belakang pengguna kemana pun pengguna berjalan dengan jarak troli terhadap pengguna ± 32cm. Kecepatan troli menyesuaikan jarak antara pengguna dengan troli, jika jarak pengguna dengan troli >32cm troli akan berjalan cepat sampai jarak pengguna dengan troli ± 32cm. Semakin jauh jarak troli dengan pengguna semakin cepat troli akan berjalan. Pengguna dapat menghentikan troli dengan menekan tombol Run/Stanby kembali.

Spesifikasi troli

•       Nama                :           “Automated Trolley Based on Arduino”

•       Dimensi            :           60 cm x 50 cm x 111 cm

•       Berat                 :           12 kg

•       Control Input    :           Pixy Cam dan Ultrasonic HC-SR04

•       Microcontroller:           Arduino Mega 2560

•       Output              :           Motor DC, Motor Servo, buzzer, Indicator LED

•       Catu Daya        :           24 VDC/5A

•       Program           :           Arduino IDE, PixyMon

•       Volume Box     :           34,371 l

•       Max Beban      :           38 kg

•       Max Kecepatan:           0,58 m/s

Bahan Pembuat Troli

•       Bagian dalam   :           Triplek, Akrilik

•       Box                  :           Stainless steel

•       Frame              :           Alumunium Hollow

Block Sistem

Flow chart

Masukan troli

Keluaran troli

 ARDUINO MEGA 2560

Arduino mega 2560 adalah papan mikrokontroler berbasiskan atmega 2560. Arduino mega 2560 memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog, dan 4 pin sebagai UART (port serial hardware), 16 mhz kristal osilator, koneksi USB, jack power, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya. Arduino mega2560 kompatibel dengan sebagian besar shield yang dirancang untuk arduino duemilanove atau arduino diecimila. Arduino mega2560 adalah versi terbaru yang menggantikan versi arduino mega. Arduino mega2560 berbeda dari papan sebelumnya, karena versi terbaru sudah tidak menggunakan chip driver FTDI USB to serial. Tapi, menggunakan chip atmega16u2 (atmega8u2 pada papan revisi 1 dan revisi 2) yang diprogram sebagai konverter USB to serial. Arduino mega2560 revisi 2 memiliki resistor penarik jalur HWB 8U2 ke ground, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.

PIXY CAM CMU 5

Pixy cmu cam 5 merupakan image sensor dengan prosesor yang powerful yang diprogram untuk mengirimkan informasi berupa data gambar, sehingga mikrokontroler tidak terbebani dengan proses pembacaan data.  proses pengiriman data pada pixy cmu cam 5 dapat dilakukan dengan berbagai jalur komunikasi data, diantaranya uart serial, spi, i2c, digital out maupun analog out. pixy cmu cam 5 juga menggunakan warna dan saturasi sebagai sasaran utama pada pendeteksi gambar. sensor ini juga mampu mengingat tujuh warna yang berbeda, menemukan ratusan benda pada saat yang sama dengan kecepatan 50 fps. pixy cmu cam 5 memiliki aplikasi open source yang disebut pixymon. Setiap pixy cmu cam 5 dilengkapi dengan 6 – 10 pin kabel ide.

ULTRASONIC HC-SR04

Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin vcc, gnd, trigger, dan echo. Pin vcc untuk listrik positif dan gnd untuk ground-nya. Pin trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda. Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada pin trigger selama 10us, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40khz. 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.

MOTOR SERVO

Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor servo. Untuk menjalankan atau mengendalikan motor servo berbeda dengan motor DC. Karena untuk mengedalikan motor servo perlu diberikan sumber tegangan dan sinyal kontrol. Besarnya sumber tegangan tergantyung dari spesifikasi motor servo yang digunakan. Sedangkan untuk mengendalikan putaran motor servo dilakukan dengan mengirimkan pulsa kontrol dengan frekuensi 5° hz dengan periode 20ms dan duty cycle yang berbeda. Dimana untuk menggerakan motor servo sebesar 90° diperlukan pulsa dengan ton duty cycle pulsa posistif 1,5ms dan unjtuk bergerak sebesar 180° diperlukan lebar pulsa 2ms. Berikut bentuk pulsa kontrol motor servo dimaksud.

MOTOR DC

Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Dengan komponen utama:Kutub Medan Magnet, Kumparan Motor DC, Comutator Motor DC.

 DRIVER MOTOR L298N

Sebuah driver motor murah menggunakanic L298 dual h-bridge. Modul ini akan memungkinkan untuk 2 buah motor DC secara mandiri atau dua-phasa bipolar motor menggunakan input tingkat logika dari arduino atau mikrokontroler lainnya. Sebuah regulator ( 7805) 5V disertakan dalam modul, bersama dengan output untuk daya modul atau proyek tanpa regulator terpisah. Semua pin penting yang rusak ke terminal blok atau 0,1 "header berpusat.
Untuk mengendalikan putaran motor DCMP menggunakan h-bridge pada IC L298 perlu melibatkan 3 buah pin/kaki IC L298, yaitu:
pertama dan kedua, kaki in1 (input 1) dan kaki in2 (input 2) yang diatur secara bersamaan (berpasangan namun berkebalikan logikanya) untuk menentukan arah putaran as motor DCMP yang dikendalikan, apakah berputar CW atau berputar CCW.
Ketiga, kaki ena (enable A) yang berfungsi untuk mengaktifkan atau menonaktifkan rangkaian h-bridge pada IC L298. Aktif ketika kaki ena diberi logika high (1 atau 5 volt) dan nonaktif ketika kaki ena diberi logika low (0 atau 0 volt)

 LOGIKA DRIVER MOTOR L298N

AKI (ACCUMULATOR)

Akumulator atau storage battery adalah sebuah sel atau elemen sekunder dan merupakan sumber arus listrik searah yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Di  dalam  sebuah  akumulator  terdapat banyak sel sekunder nan menghasilkan arus listrik. Sel sekunder akumulator tersebut memunyai sifat tak boros energi daripada sel primer. Satuan dalam standart internasional satu sel aki memunyai tegangan sebesar 2 volt. Apabila sebuah akumulator memiliki enam sel maka tegangan yang dihasilkan ialah 12 volt (contohnya akumulator untuk sepeda motor).

REGULATOR DC-DC

Small-Tiny Adjustable Step-Down Modul yaitu modul regulator yang menggunakan IC LM2596 dan mempunyai satu input dan satu output. Input yang dapat diberikan pada modul ini adalah sebesar 3 Volt hingga 40 Volt sesuai dengan spesifikasinya, sedangkan outputnya dapat diubah sesuai yang dibutuhkan dengan potensiometer yang ada pada modul dari 1,5 Volt hingga 35  Volt.  Modul Regulator dapat  menampung beban  dengan  arus maksimal  sebesar 3A.

         •IN masukan + positif IN-masukkan negatif

         •OUT + output positif OUT-output negatif  

         •Input: DC 3V ke 40V, (tegangan input harus lebih tinggi dari 1.5v tegangan output)

         •Output: DC 1.5V ke 35V, tegangan terus menerus disesuaikan, tinggi-efisiensi maksimum

         •Arus keluaran 3A.

Rangkaian flip flop sebagai indikator

Rangkaian flip-flop digunakan untuk mengontrol indikator pada troli berupa led dan buzzzer. rangkaian ini menggunakan ic flip-flop 555, untuk menentukan rentan kedip indikator dapat ditentukan dengan mengatur nilai resistor r1, r4, dan kapasitor c2. duty cycle adalah perbandingan antara durasi nilai tinggi dengan periode pada gelobang kotak dinyatakan dalam presentase (%), agar duty cycle kurang dari 50% maka ditambahkan dioda d2 yang dihubungkan paralel dengan r1 yang berfungsi sebagai jalan pintas arus atau arus tidak melewati r1 saat pengisisan kapasitor c2. 

WARNA KOMBINASI YANG TERDETEKSI PIXY CAM CMU 5

PENGOPERASIAN ALAT

Dalam pengoperasian alat ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan oleh pengguna, salah satunya pengguna harus menggunakan rompi khusus yang sudah dimodifikasi untuk acuan sensor pada troli. Setelah pengguna siap dan sudah mengenakan rompi, pengguna dapat langsung menjalankan sistem pada troli dengan menghidupkan sakelar bagian depan bawah troli. Sistem akan bekerja setelah pengguna mengaktifkannya dengan cara menekan sakelar pada troli. Pada kondisi awal sistem bekerja troli dalam keadaan standby, sehingga troli belum dapat berjalan megikuti pengguna tetapi sensor Pixy Cam sudah dapat mengidentifikasi rompi yang dikenakan pengguna. Agar troli dapat berjalan mengikuti pengguna langkah selanjutnya pengguna harus menekan tombol Run/Standby. Kemudian pengguna harus berdiri di depan membelakangi troli agar identifikasi warna pada rompi yang dikenakan pengguna teridentifkasi oleh sensor Pixy Cam. Setelah itu pengguna dapat berjalan kemanapun pengguna pergi dan diikuti oleh troli secara otomatis. Selama troli bekerja, troli dilengkapi dengan indikator LED dan buzzer agar saat diterapkan pada sebuah industri orang-orang disekitar troli mengetahui bahwa troli sedang bekerja disekitar orang tersebut.