BAB III PERANCANGAN SISTEM...13 BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dijelaskan tentang...
Transcript of BAB III PERANCANGAN SISTEM...13 BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dijelaskan tentang...
13
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan perangkat keras beserta perangkat
lunak sistem yang dibuat.
3.1. Gambaran Sistem
Skripsi yang dibuat ini adalah tentang pembacaan rotary encoder untuk mengukur
produktifitas dari mesin forming di PT. Kepuh Kencana Arum. Berikut adalah diagram
blok dari sistem yang dibuat :
Gambar 3.1. Diagram blok sistem
Rotary encoder sudah terpasang pada PLC dan sudah tercatu oleh PLC yang memiliki
tegangan operasi sebesar 24 Volt. Arduino memiliki tegangan operasi sebesar 5 Volt, oleh
sebab itu dibutuhkan rangkaian optocoupler untuk membaca rotary encoder. Rangkaian
optocoupler yang digunakan pada sistem ini merupakan pembeda level tegangan dengan
cara kerja dimana terdapat sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang
memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang
peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi
cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED. Sistem yang akan dirancang akan
14
mengukur perputaran rotary encoder yang sudah tercatu oleh PLC pada phase A dan phase
B dengan Arduino. Setelah Arduino membaca data pada rotary encoder, push button, limit
switch data yang didapat kemudian ditampilkan pada Serial Monitor yang dimiliki oleh
Arduino kemudian data juga dicatat pada MicroSD dengan tambahan data lain yaitu data
waktu yang didapat dari modul DS3231
3.2. Perancangan Perangkat Keras Sistem
Pada skripsi ini perangkat keras yang digunakan adalah Arduino UNO, rangkaian
optocoupler yang berupa rangkaian pemisah level tegangan operasi rotary encoder, limit
switch dan push button, sensor rotary encoder yang digunakan adalah Omron E6B2-
CWZ6C, modul real-time clock DS3231, trafo CT sebagai suplai daya dan modul SD card
read write. Pada prototipe perangkat keras yang dibuat memiliki dimensi 18 cm × 11.5 cm
× 6 cm. Berikut Foto perangkat keras sistem yang dibuat
Gambar 3.2. Desain perangkat keras sistem luar
15
Gambar 3.3. Desain perangkat keras sistem dalam
3.2.1. Arduino UNO
Pada skripsi ini, Arduino UNO berfungsi sebagai pengontrol utama dimana Arduino
UNO ini bekerja untuk membaca nilai sensor rotary encoder, push button, limit switch,
membaca waktu dari modul SD card read write dan menampilkannya pada serial monitor,
dan menulis data pada MicroSD. Digunakan Arduino UNO karena Arduino UNO memiliki
pin interrupt yang cukup untuk membaca rotary encoder. Pin interrupt ini digunakan
karena rotary encoder harus mengambil data terus menerus dan pembacaannya tidak boleh
tertinggal bila ada program lain yang berjalan. Bila pin interrupt ini terpicu maka program
lain akan dihentikan terlebih dahulu untuk menjalankan program interrupt. Pin interrupt
pada Arduino UNO terletak pada pin digital 2 dan pin digital 3. Untuk mengaktifkan pin
interrupt untuk pembacaan rotary encoder, salah satu kaki keluaran harus disambungkan
pada pin interrupt, sedangkan kaki keluaran yang lain tidak harus sambungkan dengan pin
interrupt. Pada rotary encoder output phase A disambungkan ke rangkaian optocoupler
lalu masuk ke pin digital 2 dan untuk output phase B disambungkan ke rangkaian
optocoupler juga lalu dimasukkan ke pin digital 3. Berikut adalah tabel sambungan dari
pin-pin dari Arduino UNO
16
Tabel 3.1. Koneksi Pin I/O Arduino UNO
No Pin Terhubung ke
1 D2 Terhubung dengan output phase A yang sudah diturunkan tegangannya
2 D3 Terhubung dengan output phase B yang sudah diturunkan tegangannya
3 5V Terhubung dengan rangkaian optocoupler
4 GND Terhubung dengan rangkaian optocoupler
Gambar 3.4. Arduino UNO
3.2.2. Rotary Encoder Omron E6B2-CWZ6C
Rotary encoder yang digunakan pada skripsi ini adalah Omron E6B2-CWZ6C.
Omron E6B2-CWZ6C digunakan karena kemampuannya untuk menahan gangguan berupa
goncangan dan getaran, kemampuan ini sangat berguna bila diterapkan pada mesin pabrik
karena di beberapa pabrik memiliki kondisi lingkungan yang penuh getaran dan goncangan.
Omron E6B2-CWZ6C di skripsi ini dicatu oleh PLC. Output phase A dan phase B
diparalel dari PLC ke Arduino UNO melalui rangkaian optocoupler. Sambungan antara
output rotary encoder dengan Arduino UNO dan PLC harus melalui rangkaian optocoupler
agar Arduino tidak menerima tegangan operasi PLC secara langsung, karena jika menerima
tegangan sebesar 24 Volt dapat merusak Arduino. Berikut adalah Tabel sambungan rotary
encoder dengan PLC dan Arduino melalui rangkaian optocoupler.
17
Tabel 3.2 Sambungan antara rotary encoder, Arduino dan PLC
Rotary Encoder PLC Arduino
Output Phase A X0 D2
Output Phase B X1 D3
Output Phase Z - -
VCC 24V 5V
GND 0V GND
Gambar 3.5 Omron E6B2-CWZ6C
3.2.3. Optocoupler
Komponen yang terpasang pada mesin produksi galvalum sudah terpasang dengan
PLC sehingga memiliki tegangan operasi 24 Volt. Sedangkan pada Arduino UNO memiliki
tegangan operasi 5 Volt, oleh sebab itu dibutuhkan pemisah level tegangan operasi dari
tegangan operasi 24 Volt yang dimiliki oleh PLC ke tegangan operasi yang dimiliki
Arduino UNO yaitu 5 Volt tanpa mengganggu kinerja dari PLC dan mesin forming. Pada
skripsi ini digunakan IC optocoupler. Untuk memisahkan tegangan operasi output rotary
encoder, limit switch dan push button dari 24 Volt menjadi 5 Volt digunakan IC
optocoupler CT 817B
3.2.3.1 Rangkaian optocopler
Untuk mengatasi perbedaan tegangan operasi antara Arduino UNO dan PLC pada
output rotary encoder, push button dan limit switch digunakan rangkaian optocoupler yang
18
bekerja sebagai pembeda level tegangan dari 24 Volt ke 5 Volt. Berikut adalah rangkaian
optocoupler yang digunakan
Gambar 3.6 Rangkaian optocoupler
Perhitungan If pada kaki anoda :
If = Vsumber − Vfm
𝑅 (1)
= 24𝑣 −3𝑣
10𝑘Ω
= 21𝑣
10𝑘Ω
= 2,1 mA
Perhitungan Ic pada kaki collector :
Ic = Vsumber − 0,7 𝑣
𝑅 (2)
= 5𝑣 −0,7𝑣
10𝑘Ω
= 4,3𝑣
10𝑘Ω
= 0,43 mA
Ic optocoupler yang digunakan adalan CT 817B. Terdapat empat rangkaian
optocoupler digunakan untuk output rotary encoder (phase A dan phase B), push button
dan limit switch jadi dibutuhkan empat rangkaian optocoupler.
Ic optocoupler memiliki cara kerja sama seperti saklar komponen dimana LED (Light
Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen
semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan
untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED.
19
3.2.4. Limit Switch
Pada skrispi ini limit switch sudah terpasang pada mesin produksi galvalum pada
bagian pemotong. Limit switch dicatu oleh PLC dengan tegangan 24 Volt dan terhubung
pada pin input PLC juga. Oleh sebab itu output limit switch harus disambungkan pada
rangkaian optocoupler terlebih dahulu kemudian barulah dihubungkan pada Arduino UNO.
Berikut adalah tabel sambungan limit switch dengan Arduino UNO dan PLC. Pada
sambungan Arduino dengan limit switch dihubungkan dengan pin D5.
Tabel 3.3 Sambungan limit switch
PLC Limit Switch Arduino UNO
Y4 Normally Open D5
- Normally Close -
24V Common -
3.2.5. Push Button
Pada mesin produksi galvalum terdapat sensor push button yang sudah terhubung
dengan PLC. Push button dihubungkan terlebih dahulu dengan rangkaian optocoupler
kemudian baru dihubungkan dengan Arduino. Push button yang digunakan pada skripsi ini
adalah push button yang berjenis normally open. Jadi saat kondisi push button tidak ditekan
atau kondisi normal, saklar tidak terhubung dan saat kondisi push button ditekan maka
saklar akan terhubung. Berikut adalah sambungan dari push button
Tabel 3.4 Sambungan push button
PLC Push Button Arduino
Y6 Terminal + D6
0V Terminal - -
3.2.6. Suplai Daya
20
Pada sistem yang dibangun suplai yang digunakan bersumber pada trafo. Trafo
yang digunakan pada sistem ini adalah trafo CT karena sumber yang diinginkan adalah
sumber DC. Trafo CT membutuhkan rangkaian penyearah berupa dua dioda. Untuk
membuang gangguan berupa ripple dan sinyal AC yang terbawa, digunakan rangkaian.
Gambar 3.7 Rangkaian penyearah power supply
3.2.7. Pengolahan Data pada MicroSD
Untuk pengolahan data pada MicroSD digunakan modul SD card read write
sebagai reader dan writer MicroSD dan digunakan modul DS3231 untuk mendapatkan data
waktu. Digunakan kedua modul ini adalah karena untuk persamaan data dari yang dikirim
ke database dan yang disimpan di MicroSD. Jadi bila terjadi kesalahan atau gangguan pada
server data produksi tetap tersimpan pada MicroSD.
3.2.7.1. Penggunaan Modul SD Card Read Write
Modul ini digunakan untuk menuliskan dan membaca data yang sudah disimpan.
Pada Arduino data pada MicroSD yang dapat ditulis dan dibaca adalah yang berformat .txt
saja. Pada awal mula pembacaan program nantinya file yang akan ditulis atau dibaca harus
dibuka terlebih dahulu kemudian pada saat terjadi pemotongan ditulis data waktu yang
didapatkan dari modul DS3231 dan data nilai dari rotary encoder. Berikut adalah
sambungan dari modul dengan Arduino
Tabel 3.5 Sambungan modul MicroSD dengan Arduino
21
Modul SD Card Read Write Arduino
MOSI D11
MISO D12
CLK D13
CS D4
3.2.7.2. Penggunaan Modul DS3231
Modul DS3231 atau modul RTC ini digunakan untuk mengetahui waktu
sesungguhnya saat terjadi pemotongan. Data waktu digunakan untuk ketelitian data yang
akan ditulis pada MicroSD. Sehingga bila ada gangguan pada server maka data yang
didapat pada MicroSD sama telitinya dengan data yang dikirim ke server. Pada modul ini
terdapat 6 pin, tetapi yang digunakan dalam pembacaan real-time clock hanya 4 pin saja.
Berikut adalah sambungan modul dengan Arduino
Tabel 3.6 Sambungan DS3231 dengan Arduino
DS3231 Arduino
VCC 5V
GND Ground
SDA SDA
SCL SCL
22
3.3. Perancangan Perangkat Lunak Sistem
Gambar 3.8 Diagram alir sistem
23
Penjelasan dari Diagram alir sistem :
Inisialisasi Variabel sebagai contoh untuk rotary encoder, push button,limit switch
Inisialisasi Variabel untuk modul RTC dan modul SD Card
Mengetahui mesih sedang dalam keaadan ON / OFF , apabila ON akan berlanjut
pada tahan ada bahan atau tidak jika OFF akan langsung menuju END
Ketika sudah terdapat bahan “RUN” kemudian akan dilanjutkan pada pembacaan
rotary encoder , akan tetapi bila tidak akan langsung menuju END
DigitalRead phase A dan phase B mengetahui arah putaran atau pembacaan posisi
oleh rotary encoder
If potong, setelah pembacaan rotary encoder akan dilakukan pemotongan pada
bahan tetapi jika tidak akan langsung menuju END
Pengelompokan berdasar panjang setelah dilakukan pemotongan dan diketahui
panjang produk dari pembacaan rotary encoder akan di mulai pengelompokan
dimana bila pembacaan rotary encoder berada pada <5500 - >6500 akan di
golongkan “real cutting” sedangan bila pembacaan rotary encoder berada pada
>5500 akan di golongkan “trial cutting”
Jumlah potong ++ , akan di lakukan penjumlahan berdasarkan pengelompokan
panjang produk yang telah di kakukan
Melakukan penulisan hasil produksi kedalam Mikro SD
Reset pembacaan rotary encoder menjadi 0 kembali