ALAT PENGHITUNG BOLA PINGPONG BERBASIS ARM

ALAT PENGHITUNG BOLA PINGPONG BERBASIS ARM

Hamrolie Ichsan Fathhar¹, Nur Fajri Al Faridi Hadi², Samuel Beta K³.

Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : ¹ichsan0103@gmail.com, ²nurfajri@email.com, ³sambetak2@gmail.com.

Abstrak – Alat pengisi bola pingpong berdasar warna berbasis ARM adalah sebuah system yang digunakan untuk mengisikan bola pingpong kedalam wadah sesuai dengan warnanya. Sensor warna dan photodiode sebagai input yang akan mendeteksi warna bola pingpong. LCD sebagai output yang akan menampilkan indicator warna dan jumlah bola pingpong. Buzzer sebagai output yang akan berbunyi apabila jumlah bola pingpong yang dimasukan ke wadah sudah sebanyak lima buah. Motor servo sebagai output akan bergerak untuk mendorong bola pingpong agar masuk ke dalam wadah Jumlah wana yang dapat dideteksi sebanyak dua warna (kuning dan putih).

Kata Kunci : ARM, Photodioda, LCD, Motor Servo, Buzzer, Sensor Warna.

I.     Pendahuluan

Pada saat ini kegiatan produksi berlangsung semakin cepat dan efisien. Tenaga kerja manusia sudah mulia digantikan dengan alat elektronik dengan tujuan mempercepat proses produksi dan menghemat biaya produksi, termasuk pada produksi bola pingpong. Oleh karena itu dibutuhkan alat yang dapat mensortir dan memasukkan bola pingpong ke dalam wadah seacara otomatis. Namun lama kelamaan seiring kemajuan teknologi muncul ide-ide untuk membuat Alat pengisi bola pingpong berdasar warna agar kegiatan produksi berlangsung lebih efisien.

Alat pengisi bola pingpong berdasarkan warna wadah berbasis ARM ini sangat bergina apabila digunakan pada industry yang ingin meminimalisir campur tangan manusia dalam proses produksi.

II.     Tinjauan Pustaka

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

_{A. ARM NUC120}

DT-ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal.

sehingga tidak diperlukan lagi device programm eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB

Gambar 1. Arduino Uno

• Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).
• Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.
• Terintegrasi dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock RTC.
• Memiliki 1x Port USB.
• Memiliki 1 port RS-485.
• Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC.
• Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal.

• Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.
• Memiliki 45 jalur GPIO.
• Terintegrasi dengan sensor suhu internal.
• Memiliki port input 8 kanal ADC 12-bit.
• Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.
• Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.

B. Sensor Warna TCS3200

TCS3200 and TCS3210 merupakan konverter yang diprogram untuk mengubah warna menjadi frekuensi yang tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan konverter arus ke frekuensi dalam IC CMOS monolithic yang tunggal. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya (irradiance). Keluaran frekuensi skala penuh dapat diskalakan oleh satu dari tiga nilai-nilai yang ditetapkan via dua kontrol pin input. Masukan digital dan keluaran digital memungkinkan antarmuka langsung ke mikrokontroler atau sirkuit logika lainnya. Tempat output enable (OE) output dalam keadaan impedansi tinggi untuk beberapa unit dapat berbagi jalur masukan mikrokontroler. didalam TCS3200, konverter cahaya ke frekuensi membaca sebuah array 8x8 dari photodioda, 16 photodioda mempunyai penyaring warna biru
, 16 photodioda mempunyai penyaring warna merah, 16 photodioda mempunyai penyaring warna hijau, dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring. Dalam TCS3210, converter cahaya ke frekuensi membaca sebuah array 4x6 dari photodiode, 6 photodioda mempunyai penyaring warna biru, 6 photodioda mempunyai penyaring warna hijau, 6 photodioda mempunyai penyaring warna merah, dan 6 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring. 4 tipe warna dari photodiode telah diintegrasikan untuk meminimalkan efek ketidak seragaman dari insiden irradiance. Semua photodiode dari warna yang sama telah terhubung secara parallel. Pin S2 dan S3 digunakan untuk memilih grup dari photodiode(merah, hijau, biru, jernih) yang telah aktif.

Fitur
-Konversi Tinggi Resolusi Intensitas Cahaya ke Frekuensi
-Warna Diprogram dan Full Skala Frekuensi Keluaran
-Berkomunikasi Langsung Dengan Microcontroller
-Pasokan tunggal Operasi (2,7 V sampai 5,5 V)
-Mempunyai Power Down Fitur
-Kesalahan Nonlinier Biasanya 0,2% pada 50 kHz
-Stabil 200 ppm / ° C Koefisien Suhu
-Bebas Timbal (Pb) dan RoHS
-Kompatibel Paket “Surface Mount”

 

Gambar 2. Sensor Warna TCS3200

C. Photodioda

Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya berubah-ubah kalau cahaya yang jatuh pada dioda berubahubah intensitasnya.Dalam gelap nilai tahanannya sangat besar hingga praktis tidak ada arus yang mengalir.Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka makin kecil nilai tahanannya, sehingga arus yang mengalir semakin besar. Jika photodioda persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut. Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Biasanya yang dipakai adalah silicon (Si) atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide (InSb), indium arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS). Bahan-bahan ini menyerap cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang gelombang, misalnya: 250 nm ke 1100 untuk nm silicon, dan 800 nm ke 2,0 μm untuk GaAs.

Gambar 3. Photodioda

D. LCD 2x16

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD merupakan lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan  tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

Pada aplikasi ini, LCD yang digunakan memiliki jumlah karakter 16x2. LCD ini berfungsi sebagai penampil yang akan digunakan untuk menampilkan karakter password yang diproses oleh mikrokontroller Arduino Uno.  

 

Gambar 4. LCD 16 x 2

Fungsi Pin LCD (Liquid Cristal Display) Dot Matrix 2×16 M1632

• DB0 – DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.
• RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.
• R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.
• Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.

 E. Motor Servo 

Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada motor servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.

Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50 Hz

tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5 ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0°/ netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5 ms, maka rotor akan berputar ke berlawanan arah jarum jam (Counter Clock wise, CCW) dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut. Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam (Clock Wise, CW)  dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut.

  

Gambar 5. Motor Servo

 

II.     PERANCANGAN ALAT

A. Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :

1.       Mikrokontroller

1.       Sensor Warna

2.       Photodioda

3.       LCD 16 x 2

4.       Motor Servo

5.       Buzzer

Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram hubungan komponen utama pada alat ini adalah ARM terhubung dengan masukan sensor warna dan photodioda dengan  keluaran berupa LCD, motor servo, dan buzzer seperti yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 7. Blok Diagram Komponen Utama

B. Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras ini Mikrokontroller ARM NUC120 mendapatkan supply tegangan 5 Volt DC, Motor Servo mendapatkan supply tegangan 9 Volt DC, sedangkan LCD mendapatkan supply tegangan 12 Volt DC.

 

Gambar 8. Pengawatan Keseluruhan

C, Perangkat Lunak

Diagram alir pada program aplikasi Sistem Pengaman Ruangan Menggunakan Password ini adalah sebagai berikut:

 

 

Gambar 9. Diagram Alir

III.     Pengujian Alat

Pengujian alat ini bertujuan untuk mengetahui apakah penghitung bola pingpong ini dapat bekerja atau tidak. 
 

  

Gambar 10. Tampilan Hardware

Gambar 11. Tampilan ARM NUC120

Pada kondisi awal LCD akan menampilkan tulisan ‘’BISMILLAH TEST TCS 3200” .

Gambar 12. Tampilan Awal LCD

Kemudian bola pingpong akan dideteksi oleh sensor warna. Jumlah bola pingpong

Gambar 13. Tampilan LCD saat bola pingpong terdeteksi sensor

 Apabila sensor warna mendeteksi warna yang tidak di kalibrasi dalam prograam maka warna tersebut tidak akan dihitung dan tidak ditampilkan pada LCD. Untuk mereset hitungan warna yang terdeteksi bisa dilakukan dengan menekan tombol reset pada modul ARM.

IV. Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada penelitian ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1.     Alat Penghitung Bola Pingpong ini sangat berguna dalam industry bola pingpong untuk mempercepat proses pengepakan.

2.     Apabila warna yang dideteksi tidak terdapat dalam program atau belum di kalibrasi maka tidak akan terjadi apapun..

3.     Untuk mereset jumlah bola pingpong yang terdeteksi bisa dengan cara menekan tombol reset pada modul ARM..

4.     Untuk mereset apabila terjadi kesalah dalam memasukkan password, maka perlu menekan tombol (#) yang difungsikan sebagai tombol reset dalam sistem pengaman ruangan ini.

REFERENSI

[1]     http://www.geraicerdas.com/mikrokontroler/module/sensor-warna-tcs3200-detail diakses pada tanggal 07 Januari 2016.

[2]     http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC diakses pada tanggal 07 Januari 2016.

[3]     http://www.embeddedcraft.org/armtutorials.html diakses pada tanggal 08 Januari 2016.

[4]     www.ee.ic.ac.uk/pcheung/teaching/DE1_EE/stores/sg90_datasheet.pdf diakses pada tanggal 08 Januari 2016.

[5]     www.engineersgarage.com/electronic-components/16x2-lcd-module-datasheet diakses pada tanggal 09 Januari 2016

Nama penulis Hamrolie Ichsan Fathhar. Penulis dilahirkan di kota Semarang, 17 Juni 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N Ungaran 06, SMP N 1 Ungaran, dan SMA N 4 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.0.10. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email ichsan0103@gmail.com

Nama penulis Nur Fajri Al Faridi Hadi.  Penulis dilahirkan di kota Semarang, 2 Desember 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Nasima Semarang, SMP Negeri 2 Semarang, dan SMA N 1 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada Tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru D3 dengan Jalur UMPN dan diterima menjadi mahasiwa dikampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.0.17. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email nurfajri@gmail.com

 
Lampiran :
1. Gambar Diagram Alir
2. Gambar Diagram Pengawatan
3. Jurnal Word
4. Jurnal PDF
5. Presentasi Power Point
6. program cek warna (kalibrasi)
7. program penghitung bola ping pong