Rancang Bangun Konveyor Untuk MengetahuiHasil Output Produksi Mengunakan Arduino Uno Dan C#.Net

Hendri Setiawanhndr_setiawan@yahoo.co.id

Jurusan Teknik Elektro Universitas MercubuanaJl Raya Meruya Selatan, No 1 Kembangan Jakarta barat, 11650, INDONESIA

AbstrakPada proses produksi di sebuah industri, khususnya industri makanan yang selalu menghasilkan output

begitu banyak di akhir produksinya, sehingga terkadang faktor dari kelemahan manusia bisa membuat kelacaran proses produksi terhambat sebagai contoh hasil proses produksi yang sudah jadi sebelum di kirim ke konsumen, sebuah industri makanan selalu menyimpan di gudang peyimpanan akhir. Terkadang dari line produksi ke gudang peyimpanan akhir sangat lah jauh jarak antara line produksi ke line gudang penyimpanan, dan juga cara menghitung output produksi masih mengunakan manual tanpa di dampingi proses secara otomatis menggunakan perangkat elektronik yang mempuni, Sehingga hasil hitung manual yang di lakukan manusia(operator) dari line produksi terkadang berbeda dengan gudang penyimpanan akhir. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk membuat kelancaran proses produksi dan meminimalkan kesalahan dalam penghitungan hasil ouput produksi, dengan sebuah rancang bangun konveyor memakai sinar Infrareduntuk sensor penanda bahwa barang yang terkena sinar inflared, akan dihitung oleh aplikasi dengan mengunakan software Microsoft visual studio dengan mengunakan bahasa C#.Dari hasil penilitian didapatkan bahwa Rancang Bangun Konveyor Untuk Mengetahui Hasil Output Produksi Mengunakan Arduino Uno Dan C#.Net. dapat mempermudah proses produksi di sebuah industri.

Kata kunci : Proses Produksi, Konveyor, inflared

1. Latar Belakang Masalah

Teknologi saat ini berkembang sangat pesat seiring dengan kemajuan zaman. Pada zaman dahulu pemindahan bahan baku dalam industri masih menggunakan tenaga hewan atau manusia. Karena manusia atau hewan memiliki keterbatasan dan tidak dapat bekerja terus menerus dalam jangka waktu lama, maka secara perlahan tenaga hewan atau manusia mulai tergantikan oleh tenaga mesin Penggantian tenaga manusia dengan mesin dapat mengoptimalkan dan memaksimalkan proses produksi dalam industrialisasi. Saat ini banyak Industri mulai

mengunakan mesin yang serba praktis dan ekonomis. Mesin tersebut berfungsi untuk meringankan dan mempermudah pekerjaan manusia, salah satunya adalah konveyor. Konveyor di industri digunakan untuk

memindahkan bahan baku dari satu tempat ke tempat lain.

Oleh karena penemuan di lapangan, realita tentang proses pemuatan barang hasil produksi pada gudang penyimpanan masih menggunakan tenaga manusia dan proses penghitungan jumlah barang yang akurasinya kurang tepat serta kecepatan proses sangat jauh dari cukup.

Maka Pada tugas akhir ini di kembangkan sebuah rangkaian yang berbasis mikrokontroller yang banyak digunakan pada perguruan tinggi di Indonesia, dengan menggunakan tampilan di komputer,sebagai tampilan jumlah barang yang akan di pindahkan sehingga nantinya di harapkan dapat mengetahui jumlah hasil produksi yang akurat dari line produksi menuju gudang jadi (gudang penyimpanan), Alat ini sangat berguna dan sangat menguntungkan bagi perusahaan yang

menggunakannya. Dalam melaksanakan efisiensi ini berarti :

1. Menurunkan biaya material dan efisiensi pemakaian tenaga kerja.

2. Meminimalkan down time dari mesin product.

3. Biaya peralatan produksi murah.4. Meminimalkan kesalahan jumlah

hasil produksi.

Mikrokontroler memenuhi kebanyakan dari persyaratan di atas dan merupakan salah satu kunci dalam meningkatkan efisiensi produksi dalam industri, Sehubungan dengan uraian diatas penulis mencoba menyusun dan merancang tugas akhir dengan judul “Rancang Bangun Sistem Kontrol Konveyor Untuk Mengetahui Hasil Output ProduksiMengunakan Arduino Uno”.

2. Dasar Teori

2.1 Pengertian Microcontroller

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.

Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler, Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 1. Bagian Mikrokontroler

Pada Gambar 1. tampak suatu mikrokontroler standar yang tersusun atas komponen-komponen.

2.2 Kit Mikrokontroler Arduino Uno

2.2.1 Pengertian Arduino

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.

Arduino Uno kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB. Berikut gambar 2 adalah pin-pin pada kit arduino uno.

Gambar 2. Board Arduino Uno ATmega328

2.3 Sensor InfraredSensor adalah alat yang mendeteksi

suatu perubahan pada kondisi fisik yang mendorong dan mengubah aktivitas yang dideteksi menjadi sinyal yang bisa dicatat atau direkam. Sedangkan cahaya infra merah tergolong ke dalam cahaya yang tidak tampak. Mempunyai panjang gelombang mulai 750 nm sampai 25 µm. Cahaya infra merah tidak bisa terlihat oleh mata manusia, karena jarak pandang manusia antara 400 nm sampai dengan 750 nm, seperti terlihat pada gambar 3.

Gambar 3 Beberapa spektrum gelombang cahaya

2.4 Sensor ProximitySensor proximity mempunyai

pengertian sebagai sensor yang mampu mendeteksi ada atau tidaknya suatu obyek. Bila obyek berada di depan sensor dan dapat terjangkau oleh sensor maka output rangkaian sensor akan berlogika “1” atau “high” yang berarti obyek “ada”. Sebaliknya jika obyek berada pada posisi yang tidak terjangkau oleh sensor maka output rangkaian sensor akan bernilai “0” atau “low” yang berarti obyek “tidak ada”.

Prinsip kerja

Salah satu kegunaan sensor proximity yang sering dijumpai dalam dunia robottika sebagai deteksi garis. Sensor ini dapat dibuat dari pasangan LED dan fototransistor 1 dan 2. Bila cahaya LED memantul pada garis dan diterima oleh basis fototransistor maka fototransistor menjadi (on) sehingga tegangan output (Vout) menjadi sama dengan Vce saturasi atau mendekati 0 volt. Sebaliknya jika tidak terdapat pantulan, maka basis fototransistor tidak mendapat arus bias sehingga fototransistor menjadi cut-off (C-E open), dengan demikian nilai Vout sama dengan Vcc..

Gambar 4. Prinsip kerja proximity tanpa halangan

sinyal led atau infrared akan menyebar jika tak ada halangan. berbeda dengan jika diberi halangan seperti gambar 5 dibawah ini.

Gambar 5. Prinsip kerja proximity jika ada halangan

2.5 Motor Dc

Motor 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.

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan

Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

2.6 Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Fungsi Relay

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)

Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function).

Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.

Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

2.7 Microsoft Visual C# ( C Sharp) .Net

C# (dibaca: C sharp) merupakan sebuah bahasa pemrograman yang berorientasi objek yang dikembangkan oleh Microsoft sebagai bagian dari inisiatif kerangka .NET Framework. Bahasa pemrograman ini dibuat berbasiskan bahasa C++ yang telah dipengaruhi oleh aspek-aspek ataupun fitur bahasa yang terdapat pada bahasa-bahasa pemrograman lainnya seperti Java, Delphi, Visual Basic, dan lain-lain dengan beberapa penyederhanaan. Menurut standar ECMA-334 C# Language Specification, nama C# terdiri atas sebuah huruf Latin C (U+0043) yang diikuti oleh tanda pagar yang menandakan angka # (U+0023). Tanda pagar # yang digunakan memang bukan tanda kres dalam seni musik (U+266F), dan tanda pagar # (U+0023) tersebut digunakan karena karakter kres dalam seni musik tidak terdapat di dalam keyboard standar.

2.7.1 Tujuan Desain

Standar European Computer Manufacturer Association (ECMA) mendaftarkan beberapa tujuan desain dari bahasa pemrograman C#, sebagai berikut:1. Bahasa pemrograman C# dibuat sebagai

bahasa pemrograman yang bersifat bahasa pemrograman general-purpose (untuk tujuan jamak), berorientasi objek, modern, dan sederhana.

2. Bahasa pemrograman C# ditujukan untuk digunakan dalam mengembangkan komponen perangkat lunak yang mampu mengambil keuntungan dari lingkungan terdistribusi.

3. Portabilitas programmer sangatlah penting, khususnya bagi programmer yang telah lama menggunakan bahasa pemrograman C dan C++.

4. Dukungan untuk internasionalisasi (multi-language) juga sangat penting.

5. C# ditujukan agar cocok digunakan untuk menulis program aplikasi baik dalam sistem klien-server (hosted system) maupun sistem embedded (embedded system), mulai dari perangkat lunak yang sangat besar yang menggunakan sistem operasi yang canggih hingga kepada perangkat lunak yang sangat kecil yang memiliki fungsi-fungsi terdedikasi.

6. Meskipun aplikasi C# ditujukan agar bersifat 'ekonomis' dalam hal kebutuhan pemrosesan dan memori komputer, bahasa C# tidak ditujukan untuk bersaing secara langsung dengan kinerja dan ukuran perangkat lunak yang dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman C dan bahasa rakitan.

Bahasa C# harus mencakup pengecekan jenis (type checking) yang kuat, pengecekan larik (array), pendeteksian terhadap percobaan terhadap penggunaan Variabel-variabel yang belum

diinisialisasikan, portabilitas kode sumber, dan pengumpulan sampah (garbage collection) secara otomatis.

3. PERANCANGAN ALAT

3.1 Perancangan Sistem Mekanik

Pengendalian conveyor menggunakan sebuah konveyor. Bahan prototipe yang digunakan sama. Bagian-bagian dari prototipe konveyor yaitu rangka, poros dan sabuk (belt) konveyor.

Motor DC dipasangkan pada rangka konveyor yang letaknya pada kaki rangka di bagian poros pengerak. Motor DC dipasang pada kaki rangka melalui dudukan dari arkrilik. Supaya motor DC dapat terpasang kuat dudukan dari akrilik dihubungkan pada kaki rangka menggunakan baut dan mur. Skematis rakitan setelah pemasangan motor DC pada kaki rangka konveyor di bagian poros penggerak dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6. skematis rakitan setelah pemasangan motor DC pada kaki rangka

konveyor

3.2 Perancangan ElektronikPada bagian perancangan elektronik,

penulis menggunakan sensor Infrared sebagai sensor penanda adanya benda yang di deteksi oleh sensor dan akan mengirim sinyal ke micorokontroler arduino uno

ATMega328, dan perangkat lunak sebagai penghitung objek benda yang berada di atas belt conveyor.

Gambar 7. Blok Diagram Perancangan Elektronik

Dari diagram blok pengoperasian system konveyor untuk mengetahui barang hasil output produksi mengunakan Arduino uno terdiri dari beberapa blok rangkaian yang terdiri dari Sensor Infrared, Arduino uno ATMega328, Driver motor dan Aplikasi desktop C# .Net. Dalam rancangan ini system di nyala kan oleh user melalui desktop, sehingga driver pada belt konveyor bergerak atas perintah dari user melalui desktop dengan men klik aplikasi ON. Di saat itu pula sensor Infraredbekerja, Sensor Infrareduntuk menginput perubahan tegangan ke sistem ADC. Perubahan yang diterima dalam bentuk data analog dan mengubah data analog menjadi data digital agar dapat diterima oleh mikrokontroler yang hanya menerima data digital. Mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino UNO R3 dengan Atmega328. Mikrokontroler yang digunakan ini diisikan dengan program yang nantinya akan ditampilkan pada layar komputer dengan C# .Net .

3.3 Driver relay

Untuk mengendalikan motor dengan visual basic digunakanlah rangkaian driver relay, rangkaian ini sebagai kontak

penghubung antara arduino uno dengan motor, sehingga motor biasa di nyalakan dengan visul basic melalui layar computer.

Gambar 8. Rangkaian Driver Relay

Menentukan Ic

Ic adalah arus beban yang akan mengalir dari kaki kolektor ke emitor. Besarnya arus beban ini tidak boleh lebih besar dari Ic maksimum yang dapat dilewatkan oleh transistor. Arus beban ini dapat dicari dengan persamaan berikut :

Menentukan hfe transistor

Setelah arus beban yg akan dilewatkan pada transistor diketahui maka selanjutnya adalah menentukan transistor yg akan dipakai dgn syarat spt berikut :

Menentukan Rb

Setelah transistor yg akan dipakai sebagai saklar telah ditentukan maka selanjutnya adalah

menentukan hambatan pada basis (Rb). Besarnya Rb ini dapat dicari dengan persamaan berikut :

Diketahui :

Vbb = 5VRL = hambatan koil pada relay = 400 ohm

Maka :Sesuai dengan syarat pemilihan

transistor diatas, dipakai transistor 2n3904 atau 2n222A yang mempunyai Icmax=200mA dan hfe=60~100. Dari sini, kita dpt menentukan IB untuk kondisi saturasi, yaitu :

Sehingg RB bisa kita cari, yaitu :

Ib=200100

=2mA

Rb=5−0,60 ,002 A

=2200 ohm

Maka didapat Resistor dapat 2200ohm karena di pasaran tidak banyak terdapat resistor dengan nilai tersebut maka penulis memutuskan memakai nilai 1K,

Ada baiknya pula kita menambahkan dioda (1N4001). Dioda ini berfungsi sebagai proteksi transistor untuk menghubung singkat tegangan induksi yang mungkin terjadi saat peralihan kondisi dari on ke off.

4. ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

4.1. Pengujian Alat

Cara menjalankan konveyor Infraredterlebih dahulu buka aplikasi di

desktop computer yang bernama Microsoft Visual Studio 2010, seperti pada gambar dibawah ini

Gambar 9. Program konveyor Infrared status Off

Pada gambar 9, program masih dalam keaadaan status Off artinya motor konveyor belum berjalan dan sensor sudah aktif tetapi program belum bisa mengirim data ke visual basic.

Gambar 10. Program konveyor Infrared status On

Pada gambar 10, tombol start sudah di tekan status sudah On artinya motor sudah bergerah dan sensor sudah aktif kemudian program sudah bisa menerima data dari sensor.

Gambar 11. Program konveyor Infrared bekerja

Pada gambar 11, sensor sudah bisa membaca data artinya barang yang melewati sensor sudah di tangkap dan dikirim ke visual basic sehingga tampilan jumlah menujukan angka 1.

Gambar 12. Program konveyor Infrared bekerja menujukan

angka 2Pada gambar 12, sebuah barang

dilewatkan lagi diatas konveyor dan terdeteksi oleh infared sehingga tampilan di layar berubah jumlahnya sekarang menjadi 2, dan seterusnya jika Infraredmendapat terkena sebuah barang yang lewat dia atas konveyor makan jumlahnya akan bertamabah terus selama sistem belum di STOP.Untuk menormalkan kembali jumlahnya maka tekan reset, maka jumlah angkanya akan kembali ke 0.

4.2. ANALISA

Analisa hardware dilakukan untuk mengetahui bagaimana kinerja hardware yang telah di rancang, pengujian ini meliputi Pengujian Rangkaian Arduino dengan sensor inflared. Sensor Infraredmerupakan

sensor yang mendeteksi suatu perubahan pada kondisi fisik yang mendorong dan mengubah aktivitas yang dideteksi menjadi sinyal yang bisa dicatat atau direkam. Sensor ini menerima inputan mulai dari 1V sampai dengan 5V.

5. KESIMPULAN

Pada sistem ini dapat mengerakan motor konveyor dan mengaktifkan sensor Infrared bersamaan melalui layar monitor computer.

Relay di sini sangat penting karena digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.

Sistem yang digunakan pada laporan tugas akhir ini sangat bergantung pada nilai / input dari sensor Inflared, nilai tegangan input, dan hubungan antara hardware dan sorfware.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Geeetech. 2013. Arduino Infraredproximity. From

http://www.geeetech.com/wiki/index.php/ Arduino_Infrared_proximity_s witch_modu le , 20 Agustus 2014

[2] produksielektronik. 2013. cara-prinsip-kerja-relay-fungsi-simbol-relay. Fromhttp://www.produksielektronik.com/2013/10/cara-prinsip-kerja-relay-fungsi-simbol-relay/, 25 Agustus 2014

[3] Forum Arduino. 2013. Controlling a 5v relay, only getting 2.4v?. From http://forum.arduino.cc/index.php?topic=174122.0, 12 september 2014