PROPOSAL TUGAS AKHIR

PROPOSAL TUGAS AKHIR

A. JUDUL TUGAS AKHIR

Adapun judul dari tugas akhir yang akan saya ajukan adalah Mesin Pencuci Botol Gallon Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT 89C51B. JENIS TUGAS AKHIR

Pembuatan modul

C. PENDAHULUAN

Di zaman serba praktis seperti sekarang ini, selain untuk meringankan kerja manusia, sebuah alat juga dituntut untuk memiliki nilai lebih. Nilai lebih itu antara lain adalah kemampuan alat tersebut untuk lebih menghemat tenaga dan waktu yang diperlukan manusia dalam melakukan suatu kegiatan.Seperti halnya yang saya dapatkan dari praktek kerja lapangan di sebuah perusahaan air minum yaitu khususnya pada mesin gallon 350BPH. Mesin ini adalah mesin isi ulang air minum untuk botol gallon 19,1 liter yang dikontrol oleh PCL. Pada mesin galon tersebut hanya dilakukan pencucian gallon sebatas pembilasan dengan 4 proses, yaitu; air panas, air chemical (air campuran zat kimia/Teepol), bilasan air biasa dan yang terakhir rinser air ozon. Sedangkan pencucian dan penyikatan botol gallon yang menggunakan deterjen dilakukan oleh tenaga manusia. Hal ini dapat menyita waktu 15 s/d 30 menit sebelum dimasukkan ke mesin water refill otomatis (mesin gallon 350BPH).Di perusahaan-perusahaan air minum besar lainnya juga masih menggunakan tenaga manusia dalam hal mencuci botol dengan deterjen. Hal itulah yang membangkitkan sebuah ide untuk membuat suatu inovasi baru. Yaitu, merancang sebuah modul, agar mencuci gallon yang menggunakan detergen tidak lagi dilakukan oleh manusia. Tetapi dilakukan oleh sebuah mesin yang dikontrol oleh sebuah mikrokontroler.

Seperti yang kita lihat sekarang ini banyak orang mengkonsumsi air minum isi ulang dan umumnya menggunakan botol gallon 19,1 liter atau setara dengan G-5. Hal ini membuat kebutuhan pada botol tersebut menjadi meningkat sehingga sangat merepotkan pada saat pengisian ulang yang sebelumnya harus dicuci dulu dengan air deterjen sebelum dibilas. Karena itulah penulis mengajukan judul Mesin Pencuci botol Gallon Otomatis Berbasis Mikrokontroller AT89C51. Jika berhasil, penulis sangat berharap suatu saat nanti mesin ini dapat disempurnakan atau dapat digunakan di perusahaan-perusahaan air minum isi ulang. Dan tidak lagi merepotkan pekerja dalam hal mencuci gallon dengan deterjen.D. PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang permasalahan yang ada maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana cara mengatur mesin agar mencapai tiga tahap kerja yaitu mengisi botol dengan cairan deterjen lalu dilakukan brushing dan kemudian di bilas dengan senprotan air biasa. Pada modul ini, tidak dilakukan pembilasan dengan air anti bakteri karena masih ada proses selanjutnya yang akan dilakukan oleh mesin gallon.E. BATASAN MASALAH

Pada tugas akhir ini penulis hanya membahas masalah bagaimana cara pembuatan dan sistem kerja dari rangkaian mesin pencuci galon. Di modul ini penulis hanya menggunakan botol berukuran kecil sebagai simulasi karena modul yang akan dibuat ini masih merupakan sebuah modul percobaan.F. TINJAUAN PUSTAKA

Adapun alat dan bahan yang akan digunakan pada modul ini antara lain:1. Mikrokontroller AT89C51

Mikrokontroler AT89C51 merupakan minimum sistem yang membutuhkan sumber tegangan yang rendah. Mikrokontroler Memiliki ROM yang dapat ditulis dan dihapus dengan menggunakan listrik dan dikenal dengan EEPROM (Electrical Erasenable Programing ROM)

Mikrokontroler 89c51 memiliki keistimewaan sebagai berikut :a) Sebuah CPU 8 bit

b) Osilator internal dan pewaktu

c) RAM internal 128 byte

d) Empat buah programmable port I/O, masing masing terdiri atas 8 buah jalur I/O

e) Dua Buah Timer/Counter 16 bit

f) Lima buah jalur interupsi (2 buah interupsi eksternal dan 3 buah interupsi internal)

g) Sebuah Port Serial dengan control serial Full Duplex UART

h) Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan Operasi Booleani) Kecepatan pelaksaan intruksi dari 4 MHZ sampai 24 MHZ

Blok diagram

Pena-Pena Mikrokontroler 89c51

Pena pena 89c51 diperlihatkan pada gambar diatas. Penjelasan masing-masing pena adalah sebagai berikut :

a) Pena 1 sampai 8 (Port 1) merupakan port pararel 8 bit dua arah (bidirectional) yang dapa digunakan untuk berbagai keperluan (general Purpose)

b) Pena 9 (reset) merupakan rest aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan mereset 8951. Pena ini dihubungkan ke power on reset

c) Pena 10 sampai 17 (port 3) adalah port parallel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TxD, RxD, Int0 (Interrupt 0), Int1 (Interrupt 1). T0, T1, WR(Write) dan RD(Read) Bila fungsi pengganti tidak dipakai, pena-pena ini dapat digunakan sebagai port parallel 8 bit serbaguna.

d) Pena 18 (XTAL 1) adalah pena masukan ke rangkaian osilator internal. Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.e) Pena 19 (Xtal 2) adalah pena keluaran ke rangkaian osilator internal. Pena ini dipakai bila menggunakan osilator kristal

f) Pena 20 (Ground) dihubungkan ke Vss atau Ground

g) Pena 21 sampai 28 (Port 2) adalah port pararel 2 (P2) selebar 8 bit dua arah. Port 2 ini digunakan sebagai pengalamat bila dilakukan pengaksesan memori eksternal

h) Pena 29 adalah pena PSEN (Program Store Enable) yang merupakan sinyal pengomtrol yang membolehkan program memory eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching)

i) Pena 30 adalah pena ALE (Addres Latch Enable) yang digunakan untuk menahan alamat memori eksternal selama proses pelaksanaan instruksi

j) Pena 31 (EA). Bila pena ini diberi logika tinggi (H) mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari ROM/EPROM. Ketika isi program counter kurang dari 4096. Bila diberi logika rendah (L), mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari program emori program luar.

k) Pena 32 sampai 39 (Port 0) merupakan port pararel 8 bit open drain dua arah. Biladigunakan untuk mengakses memori luar, port ini akan memultipleks alamat memoridengan data.

l) Pena 40 (Vcc) dihubungkan dengan ke Vcc + 5 volt

Struktur memori Mikrokontroler 8951

Mikrokontroler Intel 8951 memiliki 5 buah ruang alamat,yaitu

1. Ruang alamat kode (code addresss space) sebanyak 4k, yang seluruhnya merupakanruang alamat kode eksternal (off chip)

2. Ruang alamat data internal yang dapat dialamati secara langsung, yang terdiri atas:

RAM sebanyak 128 byte

Hardware register sebanyak 128 byte

3. Ruang alamat data internal yang dialamati secara tidak langung sebanyak 128 byte, seluruhnay diakses dengan pengalamatan tidak langsung.

4. Ruang alamat data eksternal 64K byte yang dapat ditambahkan oleh pemakai.

5. Ruang alamat bit. Dapat diakses dengan pengalamatan langsung.2. Motor DCGambar MTR-DSR01 Motor DC dengan Rotary EncoderMotor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang 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. Gambar dibawah memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama:

Gambar konstruksi motor DC

Kutub Medan. Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan.Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan. Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikkan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.3. Sensor

Adapun sensor yang akan digunakan pada modul yaitu sensor infra merah.Rangkaian sensor infra merah menggunakan foto transistor dan led infra merah yang dihubungkan secara optik. Foto transistor akan aktif apabila terkena cahaya dari led infra merah. Antara Led dan foto transistor dipisahkan oleh jarak. Jauh dekatnya jarak mempengaruhi besar intensitas cahaya yang diterima oleh foto transistor. Apabila antara Led dan foto transistor tidak terhalang oleh benda, maka foto transistor akan aktif. Transistor BC 547 akan tidak aktif karena tidak ada arus yang mengalir ke basis transistor BC 547. Karena transistor tersebut tidak aktif, maka tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor sehingga menyebabkan transistor BD 139 tidak aktif dan outputnya berlogik 1 dan Led padam. Apabila antara Led dan foto transistor terhalang oleh benda, foto transistor akan tidak aktif, sehingga transistor BC 547 akan aktif karena ada arus mengalir ke basis transistor BC 547. Dengan transistor dalam keadaan on, maka arus mengalir dari kolektor ke emitor sehingga menyebabkan transistor BD 139 on dan outputnya berlogik 0 serta Led menyala.

4. RelayRelay adalah komponen yang menggunakan prinsip kerja medan magnet untuk menggerakan saklar. Saklar ini digerakan oleh magnet yang dihasilkan oleh kumparan di dalam relay yang dialiri arus listrik. Susunan sederhana relay ditunjukan pada gambar.

Gambar diatas terdiri dari kumparan kawat penghantar yang digulung memutari inti magnet.Jika kumparan dialiri arus, maka akan terjadi medan magnet yang akan menarik armatur berporos dan memaksanya bergerak- cepat kearah atas. Gerakan armatur ini akan menyebabkan kontak membuka atau menutup.Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada 3 jenis,yaitu:

1. Normally Open (NO), apabila kontak-kontaktertutup saat relay dicatu.

2. Normally Closed (NC), apabila kontakkontakterbuka saat relay dicatu.

Change Over (CO), relay mempunyai kontaktengah yang normal tertutup, tetapi ketika relaydicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.Relay digunakan karena komponen Transistor tidak dapat berfungsi sebagai switch (saklar)tegangan AC atau tegangan tinggi

Relay elektromekanis digunakan sebagai alat penghubung pada rangkaian dan pada beberapa aplikasi pada industri dan kontrol proses memerlukan relay sebagai elemen kontrol penting.

Syarat-syarat sebuah relay :

a.Dapat diandalkan

b.Bekerjadengan cepat

c.Selektif

d.Ekonomis

Prinsip Kerja

Relay pengendali elektromekanis adalah saklar magnetis. Relay ini menghubungkan rangkaian beban on dan off dengan pemberian energi elektro magnetis yang membuka dan menutup pada rangkaian.

Relay biasanya mempunyai satu kumparan, tetapi relay dapat mempunyai beberapa kontak. Bentuk fisik relay dapat dilihat pada gambar berikut :

Relay elektromekanis berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai Normally Open ( NO ) dan Normally Close( NC ). Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan membuka kontak NC. Kontruksi relay jenis ini diperlihatkan pada gambar berikut :

Kontak NO akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak NC akan tertutup apabila tidak diberi daya dan membuka ketika kumparan diberi daya.symbol relay NO dan NC dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Level tegangan pada kumparan relay yang diberi tegangan, menyebabkan penghubungan kontak yang disebut tegangan pick up ( tegangan tarik ). Setelah relay diberi energi, level tegangan pada kumparan relay dimana kontak kembali pada kondisi tidak dioperasikan disebut tegangan drop out ( tegangan lepas ). Kumparan relay dirancang untuk tidak lepas sampai penurunan tegangan pada penurunan tegangan minimum sekitar 85 % dari tegangan kerja. Kumparan relay juga tidak akan menarik (memberi energi ) sampai tegangan meningkat pada 85 % tegangan kerja, tanpa merusakan kumparan. Kumparan relay sekarang dibuat dari konstruksi cetakan. Hal ini membantu mengurangi penyerapan kelembaban dan meningkatkan kekuatan mekanis.5. KontaktorKontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak bekerja apabila kumparan diberi energi. The National Manufacture Assosiation (NEMA) mendefinisikan kontaktor magnetis sebagai alat yang digerakan secara magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik. Tidak seperti relay, kontaktor dirancang untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik tanpa merusak. Beban-beban tersebut meliputi lampu, pemanas, transformator, kapasitor, dan motor listrik.

Adapun peralatan elektromekanis jenis kontaktor magnet dapat dilihat pada gambar berikut :

Prinsip Kerja

Sebuah kontaktor terdiri dari koil, beberapa kontak Normally Open ( NO ) dan beberapa Normally Close ( NC ). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan dalam keadaan bekerja kontak NC akan membuka. Koil adalah lilitan yang apabila diberi tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi perubahan atau bekerja. Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetis adalah salah satu mekanisme yang paling bermanfaat yang pernah dirancang untuk penutupan dan pembukaan rangkaian listrik maka gambar prinsip kerja kontaktor magnet dapat dilihat pada gambar berikut :

Kontaktor termasuk jenis saklar motor yang digerakkan oleh magnet seperti yang telah dijelaskan di atas. Bila pada jepitan a dan b kumparan magnet diberi tegangan, maka magnet akan menarik jangkar sehingga kontak-kontak bergerak yang berhubungan dengan jangkar tersebut ikut tertarik. Tegangan yang harus dipasangkan dapat tegangan bolak balik ( AC ) maupun tegangan searah ( DC ), tergantung dari bagaimana magnet tersebut dirancangkan. Untuk beberapa keperluan digunakan juga kumparan arus ( bukan tegangan ), akan tetapi dari segi produksi lebih disukai kumparan tegangan karena besarnya tegangan umumnya sudah dinormalisasi dan tidak tergantung dari keperluan alat pemakai tertentu.

Karakteristik

Spesifikasi kontaktor magnet yang harus diperhatikan adalah kemampuan daya kontaktor ditulis dalam ukuran Watt / KW, yang disesuaikan dengan beban yang dipikul, kemampuan menghantarkan arus dari kontak kontaknya, ditulis dalam satuan ampere, kemampuan tegangan dari kumparan magnet, apakah untuk tegangan 127 Volt atau 220 Volt, begitupun frekuensinya, kemampuan melindungi terhadap tegangan rendah, misalnya ditulis 20 % dari tegangan kerja. Dengan demikian dari segi keamanan dan kepraktisan, penggunaan kontaktor magnet jauh lebih baik dari pada saklar biasa.

Aplikasi

Keuntungan penggunaan kontaktor magnetis sebagai pengganti peralatan kontrol yang dioperasikan secara manual meliputi hal :

a) .Pada penangan arus besar atau tegangan tinggi, sulit untuk membangun alat manual yang cocok. Lebih dari itu, alat seperti itu besar dan sulit mengoperasikannya. Sebaliknya, akan relatif sederhana untuk membangun kontaktor magnetis yang akan menangani arus yang besar atau tegangan yang tinggi, dan alat manual harus mengontrol hanya kumparan dari kontaktor.

b) Kontaktor memungkinkan operasi majemuk dilaksanakan dari satu operator (satu lokasi) dan diinterlocked untuk mencegah kesalahan dan bahaya operasi.

c) Pengoperasian yang harus diulang beberapa kali dalam satu jam, dapat digunakan kontaktor untuk menghemat usaha. Operator secara sederhana harus menekan tombol dan kontaktor akan memulai urutan event yang benar secara otomatis.

d) Kontaktor dapat dikontrol secara otomatis dengan alat pilot atau sensor yang sangat peka.

e) Tegangan yang tinggi dapat diatasi oleh kontaktor dan menjauhkan seluruhnya dari operator, sehingga meningkatkan keselamatan / keamanan instalasi.

f) Dengan menggunakan kontaktor peralatan kontrol dapat dipasangkan pada titik-titik yang jauh. Satu-satunya ruang yang diperlukan dekat mesin adalah ruangan untuk tombol tekan.

g) Dengan kontaktor, kontrol otomatis dan semi otomatis mungkin dilakukan dengan peralatan seperti kontrol logika yang dapat diprogram seperti Programmable Logic Controller (PLC).

G. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan pembuatan tugas akhir ini untuk mewujudkan suatu alat yang mempermudah dan membantu pekerja dalam hal mencuci botol gallon di perusahaan air minum isi ulang, disamping untuk menerapkan ilmu pengetahuan baik secara teori maupun praktek yang didapatkan dibangku kuliah dalam perancangan dan pembuatan alat dan menambah wawasan berpikir mahasiswa tentang penggunaan mikrokontroler sebagai kontrol. Adapun maksud dalam pembuatan alat ini adalah untuk menyelesaikan tugas akhir.H. METODE PENILITIAN

1. Rancangan Blok Diagram

2. Metode Yang DigunakanUntuk menyelesaikan masalah seperti yang diuraikan pada bagian masalah di atas, penulis menggunakan beberapa metode yaitu :a) Metode studi literatur.

Yaitu metode pemecahan masalah dengan membaca buku-buku referensi di perpustakaan atau mencari informasi melalui sumber eksternal/internal seperti berkunjung langsung ke perusahaan yang bersangkutan.

Melakukan studi kepustakaan terhadap berbagai referensi yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan. Topik-topik yang akan dikaji antara lain meliputi:

Sensor yang dipakai oleh modul

Motor yang akan digunakan pada modul seperti konveyor dan pump

Komponen-komponen yang akan digunakan pada rangkaian

Cara kerja system dari modul yang direncanakan

b) Perancangan dan Pengujian Sistem. Melakukan pelatihan pada sistem dengan training data set yang telah disiapkan sebelumnya.

Merancang modul dari system pencucian botol secara otomatis, kemudian membuat program aplikasinya. Melakukan percobaan rangkaian untuk mendapatkan hasil yang baik. Merancang dan membuat layout PCB agar rangkaian terlihat rapi dan mudah dalam penerapannya.

Melakukan pengujian unjuk kerja system hingga melakukan tes percobaan modul.c) Metode Observasi

Melakukan survey pasar, hal ini dimaksudkan untuk memastikan apakah komponen-komponen dan peralatan yang akan digunakan tersedia, sehingga tidak terjadi kesulitan dalam hal perakitan.d) Metode interview

Yaitu melakukan tanya jawab dengan dosen pembimbing tentang modul yang akan dibuat untuk mendapatkan keterangan-keterangan tambahan yang diperlukan.. Kemudian bertanya langsung pada orang yang kepala teknik yang berada di perusahaan air minum isi ulang.I. KERANGKA PROPOSALDalam penulisan tugas akhir ini, sistematika penulisan terbagi atas lima bagian utama yang masing-masing dijelaskan seperti yang disebut dibawah ini :

BAB I: PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang1.2 Rumusan Masalah1.3 Batasan Masalah1.4 Tujuan penelitan1.5 Sistematika Penulisan

BAB II: TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kajian Pustaka

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Mikrokontroller AT89S512.2.2 Sensor

2.2.3 Motor DC

2.2.4 Relay dan Kontaktor

BAB III: PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM

3.1 Deskripsi Alat

3.2 Blok Diagram Sistem

3.3 Perancangan Perangkat keras

3.3.1 Perancangan Sensor

3.3.2 Perancangan Sistem Mikrokontroller

3.3.3 Perancangan Driver Motor

3.4 Perancangan Perangkat Lunak MikrokontrollerBAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sensor

4.2 Pengujian Rangkaian Pembanding4.3 Pengujian Mikrokontroller4.4 Pengujian Driver

4.5 Pengujian KeseluruhanBAB V: KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

5.2 SaranJ. JADWAL PELAKSANAAN

Adapun jadwal pelaksanaan kegiatan penelitian yang diusulkan selama 6 (Enam) bulan yaitu :

NOKEGIATANWAKTU (BULAN)

IIIIIIIVVVI

1Pengumpulan data referensi

2Pembuatan Proposal

3Persiapan Infrastruktur

4Pembuatan Sistem

5Pengujian Sistem

6Analisis Data

7Penulisan Laporan

8Revisi dan Jilid Laporan Akhir

K. DAFTAR PUSTAKA1. PT. Ima Montaz Sejahtera 2009-2010. Sistem Kerja Mesin Gallon, Lhokseumawe 2. Paulus Andi Nalwan, Teknik Antarmuka Dan Pemrograman Mikrokontroller AT89c51, Elex Media Komputindo, 20053. http://www.atmel.com , 10-12-20094. http://dhenk.blogdetik.com/tag/relay-elektromekanis/,3-1-20105. http://lip.atmajaya.ac.id/default.aspx?tabID=61&src=k&=153119, 08-12- 20096. http://dhenk.blogdetik.com/tag/kontaktor-magnet/,01-01-20107. http://tbn0.google.com/images?q=tbn:sgVPP8NCz1LwKM:http://www.currentcare.co.uk/images/relay/3-1-2010

Motor

Brushing

Motor

Belt Conveyor

Motor

Conveyor 2

Pump 2

Pump 1

Motor

Conveyor 1

Micro

controller

AT89C51

PAGE 1