Alat Ukur Tinggi dan Penyeleksi Benda Logam

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, 

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

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. 

Gambar 2.1. Arduino UNO

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.

    Gambar 2.2. Sensor Proximity Metal

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.

Gambar2.3. Sensor Ultrasonik SRF04

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.

Gambar 2.4. Motor Servo

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. 

Gambar 2.5. LCD 16x2

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.

Gambar 2.6. Saklar Push Button

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.

 Gambar 2.7. Buzzer

 

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

Gambar 4.1. Skema Rangkaian

Gambar 4.2. Rangkaian Regulator & Catu Daya

2.      Gambar Perkawatan

   1.     Perkawatan dalam

Gambar 4.3. Perkawatan Dalam

  

   2.      Perkawatan luar

Gambar 4.4. 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

Gambar 4.5. Diagram Block

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 4.8. Pengerjaan dan Display pada Benda Logam 

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 4.9. 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.

    

   Gambar 4.10. Hardware Alat

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

Jurnal         : 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

  

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