Alat Ukur Tinggi
dan Penyeleksi Benda Logam
Devi Khoirun Nisa’1, Muhammad Fauzi Achdiyat2, Rofiq Hidayat3,
Pengampu Dr. Samuel BETA, Ing. Tech.,M.T.4
Prodi Elektronika Jurusan Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Sudarto, S.H., Tembalang, Semarang, 50275.
E-mail : devi.annisa19@gmail.com1, devilozy@gmail.com2, rofiqhidayat07@gmail.com3, sambetak2@gmail.com4,
Pengampu Dr. Samuel BETA, Ing. Tech.,M.T.4
Prodi Elektronika Jurusan Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Sudarto, S.H., Tembalang, Semarang, 50275.
E-mail : devi.annisa19@gmail.com1, devilozy@gmail.com2, rofiqhidayat07@gmail.com3, sambetak2@gmail.com4,
Intisari
– Alat ukur tinggi dan penyeleksi benda logam ini digunakan untuk mengukur
tinggi benda yang kemudian diseleksi menurut bahan dari benda tersebut. Alat
ini menggunakan Arduino UNO sebagai pemroses keseluruhan kerja alat. Adapun
komponen pendukung yang digunakan alat ini terdiri dari komponen masukan dan
luaran. Komponen masukan antara lain, Tombol (push button) yang digunakan untuk memulai pengukuran, sensor
ultrasonik SRF04 yang digunakan untuk mengukur tinggi benda dan proximity metal yang digunakan untuk
mendeteksi benda logam. Komponen luaran terdiri dari LCD 16x2 yang digunakan
untuk menampilkan hasil pengukuran tinggi benda dan jenis benda apakah logam
atau non logam, Motor Servo yang digunakan untuk menyeleksi benda logam atau
non logam dan Buzzer sebagai
indikator bahwa benda yang terdeteksi adalah benda logam.
Kata
Kunci - Alat ukur tinggi, penyeleksi benda logam, Arduino, sensor ultrasonik, proximity metal, LCD 16x2, motor servo, buzzer.
Abstract - Height measuring tool and metal objects selectors are used to measure the height of the object in the form of beams which are then selected according to the material of the beam. This tool uses an Arduino UNO as the overall processing tools work. The supporting components that use this tool consists of component inputs and outputs. Among other input components, Button (push button) that is used to initiate a review of Measurement SRF04 ultrasonic sensor is used to measure the height and proximity of metal objects that are used to detect metal objects. Component output consists of 16x2 LCD is used to display the measurement results of high objects and object types whether metal or non-metal, Motor Servo used for selecting metallic or nonmetallic objects and Buzzer as an indicator that the detected object is a metal object.
Keywords - High measuring tools, selectors metal objects, Arduino, ultrasonic sensors, proximity of metal, 16x2 LCD, servo motors, buzzer.
1. PENDAHULUAN
Abstract - Height measuring tool and metal objects selectors are used to measure the height of the object in the form of beams which are then selected according to the material of the beam. This tool uses an Arduino UNO as the overall processing tools work. The supporting components that use this tool consists of component inputs and outputs. Among other input components, Button (push button) that is used to initiate a review of Measurement SRF04 ultrasonic sensor is used to measure the height and proximity of metal objects that are used to detect metal objects. Component output consists of 16x2 LCD is used to display the measurement results of high objects and object types whether metal or non-metal, Motor Servo used for selecting metallic or nonmetallic objects and Buzzer as an indicator that the detected object is a metal object.
Keywords - High measuring tools, selectors metal objects, Arduino, ultrasonic sensors, proximity of metal, 16x2 LCD, servo motors, buzzer.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi
di era modern ini berkembang sangat pesat. Banyak manusia yang menciptakan
berbagai alat untuk membantu berbagai macam pekerjaan yang membutuhkan
penglihatan dan ketelitian seperti alat - alat yag ada pada bidang industri. Namun
ada beberapa industri – industri kecil yang masih mengukur tinggi benda dan
menyeleksi benda logam dan non logam secara manual. Maka penulis mencoba
membuat alat yang bisa mengukur dan mendeteksi benda logam. Salah satu contoh
alat modern ini adalah alat ukur tinggi dan penyeleksi benda logam. Alat ini
telah membantu manusia terutama pada bidang industri untuk mengukur tinggi
suatu benda dengan batasan tinggi tertentu dan dapat menyeleksi bahan dasar benda yang terbuat dari logam atau non logam. Dengan
menggunakan Arduino sebagai pemroses keseluruhan kerja alat, maka alat ini akan
berfungsi sesuai sistem kerja. Sebagai pengukur tinggi benda alat ini
menggunakan sensor ultrasonik SRF04 . Dan sebagai pendeteksi benda logam dan
non logam alat ini menggunakan sensor proximity
metal dan motor servo sebagai penyeleksi bahan dari benda tersebut. Alat ini
tetap memiliki batasan – batasan tertentu sehingga diharapkan sistem ini dapat
dikembangkan lebih lanjut lagi.
2.
TINJAUAN
PUSTAKA
Penjelasan dan uraian teori penunjang
yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman
tentang cara kerja rangkaian dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.
Teori-teori yang akan dijelaskan dalam bab ini meliputi Arduino Uno, Sensor
Proximity Metal, Sensor Ultrasonik SRF04, Motor Servo, LCD 16x2, Saklar, Buzzer.
2.1 Arduino Uno
Arduino
adalah sebuah pengendali mikro board tunggal
yang memiliki sifat terbuka (open source)
yang diturunkan dari platform berbasis Wiring. Pengendali ini dirancang untuk
mempermudah penggunaan dalam berbagai bidang elektronik. Hardware arduino
mengandung prosesor jenis Atmel AVR, dan memiliki bahasa pemrograman
tersendiri. Platform ini disusun pada sebuah software yang diberi nama Arduino
IDE. Software inilah yang paling utama, membantu menjembatani antara bahasa
mesin yang begitu rumit sehingga menjadi bahasa dan logic yang lebih mudah
dimengerti manusia.
Tabel 2.1. Spesifikasi
Arduino UNO
Chip
mikrokontroller
|
ATmega328P
|
Tegangan operasi
|
5V
|
Tegangan input (yang direkomendasikan,
via jack DC)
|
7V - 12V
|
Tegangan
input (limit, via jack DC)
|
6V - 20V
|
Digital I/O pin
|
14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM
|
Analog Input pin
|
6 buah
|
Arus DC per pin I/O
|
20 mA
|
Arus DC pin 3.3V
|
50 mA
|
Memori Flash
|
32 KB, 0.5 KB telah digunakan untuk
bootloader
|
SRAM
|
2 KB
|
EEPROM
|
1 KB
|
Clock speed
|
16 Mhz
|
Dimensi
|
68.6 mm x 53.4 mm
|
Berat
|
25 g
|
2.2 Sensor Proximity Metal
Sensor
proximity merupakan suatu sensor atau
saklar yang mendeteksi adanya target (jenis logam) dengan tanpa adanya kontak
fisik, sensor jenis ini biasanya terdiri dari alat elektonis solid-state yang
terbungkus rapat untuk melindunginya dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi,
dan korosif yang berlebihan. Sensor Proximity Metal memiliki 3 pin yaitu Gnd, Signal,
Vcc. Sensor ini dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang
dianggap terlalu kecil/lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. Prinsip
kerjanya adalah dengan memperhatikan perubahan amplitudo suatu lingkungan medan
frekuensi tinggi.
Prinsip
kerja dari jenis sensor jarak ini menggunakan metode induktif dan kapasitif didasarkan oleh
sebuah medan elektromagnetik (field) di sekitar permukaan sensor yang ditimbulkan
oleh osilator frekuensi tinggi. Jenis materi logam yang memiliki pengaruh induktif dan materi kapasitif
lainnya akan mempengaruhi amplitudo osilasi di sekitar sensor. Jadi benda-benda
tersebut terdeteksi oleh sensor. Perubahan nilai osilasi yang terjadi karena
pengaruh benda-benda tersebut diidentifikasi oleh sirkuit pembatas yang
mengubah keadaan output pada sensor. Alat ini menggunakan sensor proximity untuk mendeteksi bahan dari
benda yang terdeteksi oleh sensor, apakah benda tersebut terbuat dari logam
atau non logam.
2.3 Sensor Ultrasonik SRF04
Sensor
ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis
(bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerjanya yaitu Sensor
memancarkan sinyal ultrasonik sesaat dan menghasilkan pulsa output sesuai
dengan waktu pantul sinyal ultrasonik kemudian dikembalikan menuju sensor. Dengan mengukur lebar pulsa pantulan tersebut
jarak target didepan sensor dapat diketahui. Disebut sebagai sensor ultrasonik
karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik. Sensor
RF04 ini mempunyai 4 pin yaitu VCC, Trigger, Output dan Gnd.
Sensor
ini merupakan sensor ultrasonik SRF04 siap pakai, satu alat yang berfungsi
sebagai pengirim (transmitter),
penerima (receiver), dan pengontrol
gelombang ultrasonik.. 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.
Pada alat ini sensor
ultrasnik digunakan untuk mengukur tinggi benda dengan memantulkan gelombang
ultrasonik.
Tabel 2.2. Spesifikasi
Sensor SRF04
Tegangan kerja
|
5V DC
|
Konsumsi arus
|
30mA (max 50 mA)
|
Frekuensi kerja
|
40 KHz
|
Jangkauan
|
3 cm - 300 cm
|
Input trigger
|
10us, level pulsa TTL
|
Dimensi
|
PxLxT (24
x 20 x 17) mm
|
2.4 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. Dalam Proyek arduino ini Motor Servo digunakan untuk menyeleksi benda
logam.
Motor
Servo memiliki 3 pin yaitu GND,VCC,dan PWM.
2.5 LCD 16x2
LCD
(Liquid Cristal display) adalah suatu
komponen yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf
ataupun grafik. LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil
yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alat–alat elektronik seperti kalkulator, layar
laptop ataupun layar hp. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD
dot matrik dengan jumlah karakter 16x2. LCD sangat berfungsi sebagai penampil
yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan hasil data dan status kerja alat.
Tabel 2.3. Spesifikasi LCD 16x2
Pin
|
Simbol dan Fungsi
|
1
|
GND
|
2
|
VCC (+5)
|
3
|
Pengaturan Kontras
|
4
|
(RS) è
0 = Input instruksi / 1= Input data
|
5
|
(R/W) è
0 = Menulis pada Modul LCD/
1 = Membaca dari Modul LCD
|
6
|
(E) è
0 = Sinyal Enable
|
7
|
(DB0) è
Data Pin 0
|
8
|
(DB1) è
Data Pin 1
|
9
|
(DB2) è
Data Pin 2
|
10
|
(DB3) è
Data Pin 3
|
11
|
(DB4) è
Data Pin 4
|
12
|
(DB5) è
Data Pin 5
|
13
|
(DB6) è
Data Pin 6
|
14
|
(DB7) è
Data Pin 7
|
15
|
(VB+) è
(+5V)
|
16
|
(VB-) è
(GND)
|
2.6 Saklar
Saklar
push button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus
atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik. Suatu sistem
saklar tekan push button terdiri
dari saklar tekan start, stop reset dan saklar tekan untuk emergency. Pada alat
ini menggunakan saklar push button yang digunakan untuk meng-ON dan meng-OFF
kan konfigurasi alat.
2.7 Buzzer
Buzzer adalah komponen yang berfungsi mengubah
getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer
sering digunakan dan ditemukan dalam perangkat elektronik yag sudah umum
dipasaran. Pada alat ini buzzer
digunakan sebagai indikator bahwa sensor proximity
metal telah mendeteksi benda yang berbahan dasar logam.
3.
METODE
PENELITIAN
1. Persiapan
Melakukan
penelitian dan studi kasus mengenai masalah terkait.
2. Perencanaan
Konsep
Merancang
konsep yang akan dikembangkan dan mulai menyusun diagram blok dari gambaran
cara kerja alat yang akan dibuat.
3. Perancangan
Sistem
Metode
ini terdiri dari perancangan hardware dan
software. Perancangan hardware dimulai dari menentukan
komponen yang diperlukan yaitu komponen masukan, pemroses dan keluaran. Perancangan
software dilakukan dengan merancang flow cart, serta algoritma program.
4.
Pembuatan
Alat
Dimulai
dengan pembuatan mekanik , pemasangan sensor input dan output / modul yang terdiri dari sensor
ultrasonik, sensor proximity metal, saklar push button, arduino UNO, LCD dan
buzzer serta hardware pelengkap dan pemrograman mikrokontroller arduino UNO.
5.
Pengujian
Alat
Memastikan bahwa alat
bekerja dengan respon sesuai yang diinginkan, dan untuk mengetahui apakah masih
ada kesalahan yang perlu diperbaiki dalam sistem.
6. Analisa
Hasil Pengujian
Hasil dari pengujian alat dianalisa dan dibandingkan
dengan rencana dan tujuan awal penelitian. Apa bila terjadi error maka dicari penyebab serta mencari solusi yang paling efektif agar alat dapat bekerja
dengan lebih baik lagi.
7. Penyajian
Alat
Penyajian alat pada para penguji dan pembuatan hasil
laporan.
4. HASIL RANCANGAN
1. Skema
Rangkain
2. Gambar
Perkawatan
1. Perkawatan
dalam
2. Perkawatan
luar
3. Cara
Kerja Alat Secara Keseluruhan
Alat
ini berfungsi untuk mengukur tinggi suatu benda dan mendeteksi bahan dasar
benda yang terbuat dari logam atau non logam. Alat ini terdiri dari masukan
sensor ultrasonik, sensor proximity
metal dan saklar. Sedangkan LCD, motor servo, dan buzzer sebagai output.
Untuk
menghidupkan alat harus meng-ON kan saklar. Data yang diterima dari sensor
ultrasonik yang mendeteksi adanya benda akan diproses oleh arduino menggunakan
pantulan ultasonik untuk mengukur tinggi benda tersebut. Data yang diterima
dari sensor proximity metal akan mendeteksi
bahan dasar dari benda tersebut baik logam maupun non logam. Jika sensor proximity metal mendeteksi adanya benda
logam maka buzzer akan berbunyi. Jika sensor proximity metal tidak mendeteksi
adanya logam buzzer tidak menyala. LCD akan menampilkan data tinggi benda dan
jenis bahan dasar dari benda tersebut. Data yang diterima yaitu tunggi benda
dan jenis logam atau non logam akan ditampilkan di tampilan layar LCD. Alat
dapat dimatikan dengan meng-OFF kan saklar.
4. Diagram
Blok
Keterangan :
Sensor 1 :Sensor Ultrasonik digunakan sebagai
sensor jarak untuk mengukur tinggi benda
Sensor 2 :
Sensor Proximity Metal digunakan sebagai pendeteksi benda logam
Tombol uji : Saklar yang digunakan untuk menghidupkan alat
Pemroses :
Arduino digunakan sebagai otak dari keseluruhan alat
Catu Daya DC: Power Supply 12V/1A
sebagai catu daya keseluruhan alat.
Tampilan :
LCD 2x16 digunakan sebagai penampil tampilan
Motor servo : Digunakan sebagai penyeleksi benda logam dan non logam
Penanda : Buzzer digunakan
sebagai penanda bahwa benda yang terdeteksi terbuat dari logam
5. Diagram
Alir
Gambar 4.6. Diagram Alir
6. Hasil
Pengujian
Dalam
proyek yang kami buat, kami memerlukan program supaya dapat menjalankan sensor
yang terdeteksi oleh benda. Karakter “Ada Logam” dan “ Tidak Ada Logam” yang
akan ditampilkan pada LCD.
Cara
kerja program yaitu apabila ada benda metal / logam yang terdeteksi maka pada
LCD akan tampil “Ada Logam” dan buzzer berbunyi. Ketika sensor tidak mendeteksi
benda metal/logam maka pada LCD akan tampil
“Tidak Ada Logam” dan buzzer tidak berbunyi.
Gambar
dibawah ini adalah display dan tempat dimana alat ditempatkan untuk diukur
tinggi benda dan jenis logam atau non logam. Pada display tertera tampilan awal
ketika program telah dijalankan.
Gambar 4.7. Display pada LCD 16x2 Proyek Arduino
Gambar
dibawah ini adalah display dimana sensor mendeteksi adanya benda logam dan
buzzer akan berbunyi sebanyak 5 kali. Setelah itu hasil pengukuran akan tertera
pada LCD, “Jarak = 4 cm” dan “Metal
Terdeteksi”.
Gambar
dibawah ini adalah display dimana sensor mendeteksi adanya benda non logam. Setelah
itu hasil pengukuran akan tertera pada LCD, “Jarak = 10 cm” dan “Bukaan Metal”.
Gambar 4.8. Pengerjaan dan Display pada Benda Logam
Gambar 4.9. Pengerjaan dan Display pada Benda Non Logam
Gambar
dibawah ini adalah gambar Alat Ukur Tinggi dan Penyeleksi Benda Logam tampak
depan, tampak atas dan tampak belakang.
5.
KESIMPULAN
Setelah dilakukan perancangan, pembuatan,
serta pengujian dan analisis ,dapat diambil kesimpulan bahwa Alat dapat
digunakan dan bekerja sesuai dengan perencanaan sistem yang diinginkan dimana sensor
ultrasonik memancarkan sinyal ultrasonik sesaat dan menghasilkan pulsa output
sesuai dengan waktu pantul sinyal ultrasonik kemudian dikembalikan menuju
sensor. Dengan mengukur lebar pulsa
pantulan tersebut jarak target didepan sensor dapat diketahui dan sensor proximity metal, perubahan amplitudo
suatu lingkungan medan frekuensi tinggi mempengaruhi jenis benda yang dideteksi.
LAMPIRAN
Program : unduh
Presentasi : unduh
Laporan : unduh
REFERENSI
[1] http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/
[2] http://abi-blog.com/jenis-sensor-jarak-proximity-sensor-dan-prinsip-kerjanya/
[3] http://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-ultrasonik.html
[4] id.wikipedia.org
[2] http://abi-blog.com/jenis-sensor-jarak-proximity-sensor-dan-prinsip-kerjanya/
[3] http://www.elangsakti.com/2015/05/sensor-ultrasonik.html
[4] id.wikipedia.org
Nama penulis Devi
Khoirun Nisa’. Penulis dilahirkan di kota Semarang 19 Januari 1996.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Tribakti, SDN Jatingaleh Dalam
01 , MTs Futuhiyyah 2, dan MAN 1 Semarang. Tahun 2014 penulis telah
menyelesaikan pendidikan MAN. 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 3.32.14.2.04.
Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan
mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email devi.annisa19@gmail.com
Nama penulis Muhammad
Fauzi Achdiyat. Penulis dilahirkan di kota Kudus 31 Agustus 1995.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK ABA 1 Purwosari Kudus, MI
Muhammadiyah Kudus, SMP N 2 Kudus, dan STM Pembangunan. Tahun 2014 penulis telah
menyelesaikan pendidikan STM. 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 3.32.14.2.12.
Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan
mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email devilozy@gmail.com
Nama penulis Rofiq
Hidayat. Penulis dilahirkan di kota Semarang 29 Juli 1996. Penulis telah
menempuh pendidikan formal di TK PGRI 20, SDN Bulusalan, SMP N 40 Semarang, dan
SMK 4 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK 14
Semarang. 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 3.32.14.2.17. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai
penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email rofiqhidayat07@gmail.com
^_^ TERIMAKASIH ^_^
^_^
SELAMAT MENCOBA
