Prototipe Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno
Prototipe Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno
Aryo Baskoro1, Bella Rosalina Sukmawati2, Samuel Beta K3.
Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang.
e-mail: aryobass12@gmail.com 1, bellarosalina29@gmail.com 2, sambetak2@gmail.com 3.
Abstrak- Alat Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis ini menggunakan sistem kontrol berbasis Arduino Uno. Pada alat ini terdiri dari masukan, pemroses, dan keluaran. Masukan utama yang digunakan yaitu sensor inframerah serta keluaran yang terdiri dari Motor DC, Solenoid valve, Pompa air, dan Relai. Sensor inframerah berfungsi sebagai memberi perintah dropper untuk menjatuhkan gelas plastik dan mendeteksi setiap lubang konveyor. Setelah gelas pertama jatuh pada lubang konveyor maka konveyor akan berputar seperempat putaran ke bagian pengisian air. Dan pompa air dan solenoid valve akan bekerja bersamaan untuk msengisi air pada gelas sesuai timer yang disetting. Konveyor akan berputar dengan kecepatan rendah dan masing-masing konveyor akan bekerja bergantian dan melakukan pekerjaan sesuai sistem yang diprogram.
Kata kunci: Arduino Uno, Sensor Inframerah, Motor DC, Solenoid Valve, Pompa Air, Relai
Abstract- This Automatic Bottled Drinking Water Filling Tool uses an Arduino Uno-based control system. This tool consists of input, processor, and output. The main input used is an infrared sensor and an output consisting of a DC motor, solenoid valve, water pump, and relay. The infrared sensor functions as a dropper command to drop the plastic cup and detects each conveyor hole. After the first glass falls on the conveyor hole, the conveyor will rotate a quarter turn to the water filling section. And the water pump and solenoid valve will work together to fill the water in the glass according to the timer that is set. The conveyor will rotate at a low speed and each conveyor will work alternately and do the work according to the programmed system.
Keywords: Arduino Uno, Infrared Sensor, DC Motor, Solenoid Valve, Water Pump, Relay
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Revolusi industri merupakan perubahan cepat dalam bidang ekonomi termasuk ekonomi industri. Saat ini perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan berkembang semakin pesat, dimana ditandai dengan inovasi yang terus diciptakan untuk membantu pekerjaan agar mempermudah keterbatasan fisik manusia sehingga dapat meningkatakan efisiensi pekerjaan, mempercepat waktu pengerjaan.
Dalam industri banyak mesin produksi yang menggunakan penyegel minuman sebagai pengemasan produk minuman. Sejauh ini mesin pada perusahaan industri kecil maupun menengah masih menggunakan penyegel minuman konvensional yang dijalankan secara manual dengan bantuan manusia untuk memproduksi suatu minuman. Dengan demikian penulis bermaksud untuk membuat judul tugas Lab. Mikrokontroller “Prototipe Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno”. Tujuan prototipe ini untuk menunjang keberhasilan Tugas Akhir yang kami buat.
1.2 Perumusan Masalah
Dari identifikasi yang ada, dapat ditarik beberapa rumusan masalah sebagai berikut.
1. Bagaimana merancang sistem Prototipe Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno?
2. Bagaimana cara kerja dari Prototipe Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalan pembuatan Proyek Arduino ini adalah sebagai berikut:
1. Mampu membuat sistem pengisian air otomatis berbasis arduino
2. Mengetahui cara kerja sensor inframerah pada
3. Mengetahui sebagian kerja alat dari Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno
4. Mampu memrogram dan mengendalikan Sistem Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arduino Uno
Arduino uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler A1Tuno328. Arduino uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah mikrokontroler. Menghubungkan Arduino Uno ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat membuatnya beroperasi. Arduino uno menggunakan ATuno328 yang diprogram sebagai USB-to- serial converter untuk komunikasi serial pada komputer melalui port USB.
Gambar 2.1 Arduino Uno
2.2 Sensor Inframerah
Sensor Inframerah adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya inframerah terhalangi oleh benda. Inframerah digunakan mendeteksi sinar inframerah pada area kerjanya. Sensor infamerah terdiri dari led inframerah sebagai pemancar dan fototransistor sebagai penerima cahaya inframerah. Led inframerah sebagai pemancar cahaya inframerah merupakan singkatan dari Light Emitting Diode Inframerah yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) dapat memancarkan cahaya inframerah. Karakteristik inframerah yaitu:
Tegangan kerja 3-5 VDC
Ukuran biard 3,2 x 1,4 cm
Lubang sekrup 3mm
Arus 3,3V=23mA dan 5V=43mA
Gambar 2.2 Sensor Inframerah
Gambar 2.3 Rangkaian receive inframerah
2.3 Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.
Ratio Gear 1:200
Speed : 20 RPM
Torsi : 20-25
Input : 24 VDC
Gambar 2.4 Motor DC
2.4 Solenoid valve
Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun DC melalui kumparan selenoida. Solenoid valve ini merupakan elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis. Contohnya pada sistem pneumatik, solenoid valve bertugas untuk mengontrol saluran udara yang bertekanan menuju aktuator pneumatik(cylinder). Atau pada sebuah tandon air yang membutuhkan solenoid valve sebagai pengatur pengisian air, sehingga tandon tersebut tidak sampai kosong.
Gambar 2.5 Solenoid Valve
Gambar 2.6 Cara Solenoid Valve
Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan arus listrik yang sesuai dengan tegangan kerja(kebanyakan tegangan kerja solenoid valve adalah 100/200VAC dan kebanyakan tegangan kerja pada tegangan DC adalah 12/24VDC). Dan sebuah pin akan tertarik karena gaya magnet yang dihasilkan dari kumparan selenoida tersebut. Dan saat pin tersebut ditarik naik maka fluida akan mengalir dari ruang C menuju ke bagian D dengan cepat. Sehingga tekanan di ruang C turun dan tekanan fluia yang masuk mengangkat diafragma. Sehingga katup utama terbuka dan fluida mengalir langsung dari A ke F. Untuk melihat penggunaan solenoid valve pada sistem pneumatik.
2.5 Relai
Relai merupakan jenis golongan saklar yang dimana beroperasi berdasarkan prinsip elektromagnetik yang dimanfaatkan untuk menggerakan kontraktor guna menyambungkan rangkaian secara tidak langsung. Tertutup dan terbukanya kontraktor disebabkan oleh adanya efek induksi magnet yang dihasilkan dari kumparan induktor yang dialiri arus listrik.
Perbedaan dengan saklar yaitu pergerakan kontraktor pada saklar untuk kondisi on atau off dilakukan manual tanpa perlu arus listrik sedangkan relai membutuhkan arus listrik.
Cara kerja, ada 5 bagian inti dari komponen solenoid valve di antara lain:
Armature
Elektromagnetik atau coil
Spring
Iron case
Switch contact atau saklar
Gambar 2.7 bagian dari Relai
Bisa dilihat jelas pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.8 Modul Relai
Pada gambar diatas dapat diketahui bahwa sebuah Iron Core atau inti besi diberikan lilitan kumparan Coil agar terciptanya atau timbulnya gaya elektromagnetik. Dari timbulnya gaya elektromagnetik tersebut akan menarik armature dan terjadi perpindahan posisi dengan ditahan memakai spring. Sehingga terjadi pensaklaran atau switch contact yang membuat perubahan kondisi awal mulai dari tertutup akan berubah menjadi terbuka. Pada saat relay kondisi Normally Open (NO) maka saklar atau switch contact akan menghantarkan arus listrik. Tetapi apabila ditemukan kondisi dimana armature kembali ke posisi semula (NC), pada saat itu juga menandakan bahwa module tidak teraliri arus listrik.
2.6 Pompa air
Ada prinsipnya, sebuah pompa air menyedot dan membuang air dengan menggunakan putaran impeler sehingga menimbulkan tarikan, air yang ditarik akan terus menerus menarik air dari dasar sumur untuk dialirkan menuju pipa out. kemudian pada pipa out, impeler akan mendorong air untuk menuju kepenampungan atau pembuangan. Jadi pada dasarnya sebuah pompa air bekerja menghisap (menyedot) dan mendorong air sekaligus dalam sekali kerja. Pompa dengan ukuran 1/8 ini dapat mengeluarkan air sebanyak 1.5-2 L/Menit.
Gambar 2.9 Pompa Air DC
Push Button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik[6]. Suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start, stop reset dan saklar tekan untuk emergency. Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open).
2.8 Limit Switch
Limit Switch (saklar pembatas) adalah saklar atau perangkat elektromekanis yang mempunyai tuas aktuator sebagai pengubah posisi kontak terminal (dari NO ke NC atau sebaliknya).
Gambar 2.11 Limit Switch
III. PERANCANGAN ALAT
3.1 Alat
1. Bor PCB
2. Solder
3. Tang Potong
4. Gerinda
5. Kabel USB
6. Setrika
7. Amplas
3.2 Bahan
1. PCB
2. Tenol
3. Pin header
4. Kabel jumper
5. Papan triplek
6. Akrilik
7. Arduino Uno
8. Sensor Inframerah
9. Relai
10. Solenoid Valve
11. Motor DC
12. Pompa air
13. Tombol
14. Mur dan Baut
3.3 Diagram Blok
Alat ini menggunakan masukan Sensor inframerah.. Lalu masukan diproses di dalam Arduino Uno, Kemudian perintah yang diberikan oleh Arduino Uno diteruskan oleh keluaran yaitu Motor DC berupa gerakan berputar untuk menggerakkan rotary disk (konveyor) dan pompa air bersama solenoid mengisi gelas penuh sesuai timer yang sudah disesuaikan
Dengan diagram blok sebagai berikut:
Gambar 3.1 Diagram Blok
3.4 Diagram Alir
Gambar 3.2 Diagram Alir
3.5 Gambar Rangkaian Skematik
Gambar 3.3 Rangkaian Skematik
3.6 Gambar Pengawatan
Gambar 3.4 Pengawatan
3.7 Pembuatan Alat
Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu:
1. Membuat perencanaan bagan dari alat tersebut.
2. Membuat diagram pengawatan.
3. Menyusun rangkaian sesuai diagram pengawatan.
4. Membuat program untuk arduino.
5. Pembuatan kerangka alat.
6. Pemasangan rangkaian pada kerangka alat.
7. Pengujian akhir pada kerangka alat.
IV. CARA KERJA ALAT
4.1 Cara Kerja Alat
Saat disambungkan ke catu daya 6V atau USB arduino maka alat akan bekerja secara langsung dengan menggerakan motor pelepas gelas dengan menarik mundur tuas untuk menjatuhkan gelas dari tumpukan gelas. Sensor inframerah untuk mendeteksi objek gelas yang akan dilepaskan dari tumpukannya. Setelah gelas jatuh di lubang piringan maka motor piringan berputar seperempat putaran pada pengisian air. Pompa dan solenoid bekerja bersamaan untuk mengisi penuh gelas dengan rentang waktu 13 detik. Lalu setelah gelas terisi penuh maka pompa dan solenoid berhenti bekerja. Motor konveyor berputar lagi untuk menggerakan heater dan mengepress plastik.
V. PENGUJIAN ALAT
Dalam proyek yang kami buat, perlu adanya pengujian untuk menentukan kesesuaian alat dengan prinsip kerjanya. Adapun langkah-langkah cara pengujian yang akan kami lakukan adalah sebagai berikut:
1. Membuat Rangkaian dan Mekanik yang akan dibuat
2. Mengunggah program ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan
3. Menguji alat sesuai dengan cara kerja
VI. KESIMPULAN
Setelah melakukan perancangan, pembuatan, dan uji coba alat, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1. Prototipe Pengisian air dan menggunakan komponen masukan sensor inframerah dan keluaran yang terdiri dari motor dc, solenoid valve, pompa air, dan relai.
2. Alat akan bekerja setelah mendapatkan catu daya sebesar 6V untuk menyalakan motor pelepas gelas plastik.
3. Sensor inframerah pada sistem ini berfungsi mendeteksi jatuhnya gelas setelah motor pelepas gelas bergerak maju-mundur
4. Sensor inframerah lainnya berfungsi untuk mendeteksi posisi piringan untuk gelas jatuh tepat pada lubang piringan .
5. Alat ini dibuat untuk menunjang keberhasilan tugas akhir yang kami buat dan masih belum sempurna
Chaerunnisa, Indah, Shandy Bhawana Mulia, dkk. 2018. Aplikasi PLC pada Alat Pengisian Air Minum Otomatis. Jurnal Elektro. Vol 3 No 2 (2018). ISSN: 2503-0221. Purwakarta,
Winardi, Slamet. 2013. Automatic Cup Sealer Menggunakan Programmable Logic Controller. Jurnal Monitor Vol 2 No 2 Juli 2013. Surabaya.
Feri, Eko. 2007. Perancangan dan Pembuatan Alat Penutup Gelas Plastik. Jember:Universitas Jember.
Kurniasih, Siti dkk. 2016. Rancang Bangun Alat Pengisi Air Otomatis Berbasis Mikrokontroler. Pontianak: Universitas Tanjungpura.
BIODATA PENULIS
1. Aryo Baskoro
Nama Penulis Aryo Baskoro. Penulis dilahirkan di Bekasi, 01 Januari 2002. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Putradarna Islamic School , SMP N 1 Tambun Selatan, dan SMAN 1 Tambun Selatan. Pada tahun 2019 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 3.32.19.1.03. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email aryobass12@gmail.com
2. Bella Rosalina Sukmawati
Nama Penulis Bella Rosalina Sukmawati. Penulis dilahirkan di Lamongan, 29 Maret 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 1 Babat , SMP N 1 Babat, dan SMAN 1 Babat. Pada tahun 2019 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 3.32.19.1.04. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email bellarosalina29@gmail.com.
LAMPIRAN
0 Response to "Prototipe Pengisian Air Minum Kemasan Otomatis untuk Penyegelan Gelas Berbasis Arduino Uno"
Posting Komentar