Proposal Mekatronika-1 [PDF]

Citation preview

PROPOSAL MEKATRONIKA RANCANG BANGUN MINIATUR MEKANISME KONVEYOR DENGAN PENDETEKSI SENSOR WARNA TCS3200 BERBASIS ARDUINO UNO Dosen Pengampu : Giyanto, S.T, M.T, M.Sc.



Disusun Oleh : 1. Mirza Abdurozak 2. Abdullah Taqiyyan 3. Ahmad Dhimas Alisyafa’at 4. Ahmad Riko Andrianto 5. Ananda Rizky Pratam 6. Anita Dian Firdaus 7. Danang Bagus Damayanto 8. Dimas Apriliya 9. Maulana Assyifa 10. Nurjamal Lathif



NIM : 4.21.18.0.18 NIM : 4.21.18.0.02 NIM : 4.21.18.0.04 NIM : 4.21.18.1.03 NIM : 4.21.18.0.07 NIM : 4.21.18.1.06 NIM : 4.21.18.1.09 NIM : 4.21.18.0.12 NIM : 4.21.18.1.14 NIM : 4.21.18.0.21



SARJANA TERAPAN TEKNIK MESIN PRODUKSI DAN PERAWATAN JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI SEMARANG SEMARANG 2021



HALAMAN PENGESAHAN 1. Judul



: Rancang Bangun Miniatur Mekanisme Konveyor dengan Pendeteksi Sensor Warna TCS3200 Berbasis Arduino UNO



2. Dosen Pengampu a. Nama Lengkap dan Gelar b. NIP 3. Nama Pelaksana



4. Biaya Kebutuhan 5. Jangka Waktu Pelaksanaan



: Giyanto, S.T, M.T, M.Sc. : 19881129201703 : 1. Mirza Abdurozak 2. Abdullah Taqiyyan 3. Ahmad Dhimas Alisyafa’at 4. Ahmad Riko Andrianto 5. Ananda Rizky Pratama 6. Anita Dian Firdaus 7. Danang Bagus Damayanto 8. Dimas Apriliya 9. Maulana Assyifa 10. Nurjamal Lathif : Rp 437.500,: 4 Bulan



Mengetahui, Dosen Pengampu



Semarang, 5 Juni 2021 Menyetujui, Kordinator Kelompok



Giyanto, S.T, M.T, M.Sc. NIP 19881129201703



Mirza Abdurozak NIM4.21.18.0.18



KATA PENGANTAR



Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena Berkat-Nya sehingga penulisan ini dapat menyelesaikan proposal final project mata kuliah Mekatronika. Bahwa dalam penulisan proposal final project ini, penulis menyadari bahwa tidak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Agus Slamet, selaku Ketua Program Studi Sarjana Terapana Teknik Mesin Produksi dan Perawatan 2. Bapak Giyanto, S.T, M.T, M.Sc., selaku Dosen Pengampu mata kuliah Mekatronika 3. Seluruh Dosen Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu bermanfa’at kepada penulis 4. Seluruh teman – teman program studi TMPP atas kerja sama dan kebersamaannya, 5. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan dan bimbingan, Dalam penyusunan proposal final project ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan karena itu penulis mngharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan proposal final project ini.



iii



DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.........................................................................................................i HALAMAN PENGESAHAN..........................................................................................ii KATA PENGANTAR.....................................................................................................iii DAFTAR ISI....................................................................................................................iv BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................1 1.1.



Latar Belakang..................................................................................................1



1.2.



Rumusan Masalah............................................................................................1



1.3.



Tujuan...............................................................................................................2



1.4.



Luaran yang Diharapkan.................................................................................2



1.5.



Manfaat.............................................................................................................2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................................2 2.1.



Bagian Belt Conveyor........................................................................................5



2.1.1.



Tail Pulley..................................................................................................5



2.1.2.



Return Roll................................................................................................5



2.1.3.



Carrying Roll.............................................................................................5



2.1.4.



Bend Pulley................................................................................................6



2.1.5.



Head Pulley................................................................................................6



2.1.6.



Take Up Pulley..........................................................................................6



2.1.7.



Take Up Unit.............................................................................................6



2.1.8.



Impact Roll................................................................................................6



2.1.9.



Belt.............................................................................................................6



2.2.



Jenis Struktur Belt Conveyor............................................................................6



2.3.



Mikrokontroller Arduino UNO........................................................................8



2.4.



Sensor Warna TCS3200...................................................................................9



2.5.



Motor DC.........................................................................................................10



2.6.



Motor Servo.....................................................................................................11



2.7.



Infrared Barrier Obstacle Sensor....................................................................12



2.8.



Potensiometer...................................................................................................13



2.9.



Driver Motor L298N........................................................................................14



2.10. Display Module Seven Segment (4 digit).........................................................15 2.11. Step Down DC LM2596...................................................................................17 BAB III METODE PELAKSANAAN..........................................................................18



iv



3.1.



Observasi.........................................................................................................18



3.2.



Studi Literatur................................................................................................19



3.3.



Perancangan....................................................................................................19



3.4.



Pembuatan Alat...............................................................................................23



3.5.



Pengujian Alat.................................................................................................24



3.6.



Analisis Alat....................................................................................................24



BAB IV ANGGARAN BIAYA DAN JADWAL PELAKSANAAN............................25 4.1.



Anggaran Biaya...............................................................................................25



4.2.



Jadwal Pelaksanaan........................................................................................26



BAB V PENUTUP..........................................................................................................27 5.1.



Kesimpulan......................................................................................................27



DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................................28 LAMPIRAN...................................................................................................................29



v



BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Era globalisasi sekarang ini perkembangan teknologi amat pesat, terutama pada dunia industri. Namun, masih banyak industri yang belum sepenuhnya memaksimalkan teknologi yang sudah ada untuk memajukan perusahaannya. Diantaranya adalah masih dilakukannya proses manual, yaitu dalam hal pemindahan benda, dan penyortiran benda, dsb. Hal tersebut menimbulkan beberapa kerugian antara lain diperlukannya biaya upah tenaga kerja, rentannya terjadi human error, serta menyita banyak waktu. Untuk melakukan penyortiran barang yang terdiri dari berbagai macam warna diperlukan sebuah alat yang bekerja untuk memindahkan, pemindaian warna dan penyortiran suatu benda/material, box. Maka dari itu diperlukan sebuah sistem yang dapat melakukan penyortiran barang secara otomatis. Dalam hal ini kelompok kami mencoba membuat sebuah “ alat mini conveyor dengan sensor warna RGB “ untuk memudahkan proses tersebut dan mengurangi proses pengerjaan secara manual. Salah satu jenis alat pengangkut yang sering digunakan oleh kebanyakan industri adalah belt conveyor yang berfungsi memindahkan bahan-bahan berbentuk padat (Aosoby dkk., 2016). Belt conveyor memiliki kapasitas angkut yang cukup besar (500 sampai 5000 m³/jam atau lebih), pemindahan barang dapat dilakukan secara kontinyu, jarak pemindahan yang cukup jauh (500-1000 m atau lebih), lintasan tetap serta bahan material yang dapat diangkut dapat berupa muatan curah (bulk load) atau muatan satuan (unit load), berat mesin relatif ringan serta pemeliharaan dan operasional yang mudah (Zainuri, 2012). Kemampuan ini telah menjadikan belt conveyor secara luas digunakan sebagai mesin pemindah bahan (Raharjo, 2013). Penelitian ini bertujuan mengusulkan rancangan Miniatur Mekanisme Konveyor dengan Pendeteksi Sensor Warna TCS3200 Berbasis Arduino UNO sebagai alat bantu ajar di Politeknik Negeri Semarang. 1.2. Rumusan Masalah



1



1.



Bagaimana perencanaan miniatur mekanisme konveyor dengan pendeteksi sensor warna TCS3200 berbasis Arduino mega 2560 R3 ?



2.



Bagaimana membuat miniatur mekanisme konveyor dengan pendeteksi sensor warna TCS3200 berbasis Arduino mega 2560 R3 ?



3.



Bagaimana sistem kerja miniatur mekanisme konveyor dengan pendeteksi sensor warna TCS3200 berbasis Arduino mega 2560 R3 ?



1.3. Tujuan 1.



Melakukan perencanaan miniatur mekanisme konveyor dengan pendeteksi sensor warna TCS3200 berbasis Arduino mega 2560 R3 ?



2.



Membuat miniatur mekanisme konveyor dengan pendeteksi sensor warna TCS3200 berbasis Arduino mega 2560 R3 ?



3.



Mengetahui sistem kerja miniatur mekanisme konveyor dengan pendeteksi sensor warna TCS3200 berbasis Arduino mega 2560 R3 ?



1.4. Luaran yang Diharapkan 1.



Prototype final project



2.



Proposal final project



3.



Presentasi final project



1.5. Manfaat 1.



Jurusan Teknik Mesin memiliki alat bantu ajar yang memberikan kemudahan kepada dosen dalam kegiatan belajar mengajar



2.



Mahasiswa dapat mengetahui mekanisme kerja alat handling dalam dunia industri



BAB II TINJAUAN PUSTAKA Belt conveyor adalah peralatan sederhana dan sarana transPortasi bahan curah yang paling umum dan mampu membawa keragaman produk yang lebih besar dengan kecepatan ribuan ton per jam dalam aliran yang kontinu Belt conveyor terdiri dari dua pulley drum yang dilengkapi dengan loop kontinu dari sabuk tak berujung, yang dikenal sebagai sabuk konveyor, berjalan di sekitar dua



2



pulley dan bertumpu pada troughing idler untuk pengangkutan. Salah satu pulley diberi tenaga, digerakkan oleh motor listrik, yang menggerakkan sabuk dan material pada sabuk ke depan. Pulley bertenaga disebut drive pulley, sedangkan pulley tidak bertenaga di ujung sabuk disebut tail pulley. Konveyor saat ini terdiri dari



lusinan



komponen



lain,



masing-masing



dirancang



khusus



untuk



memindahkan material yang berbeda. Desain dasar belt conveyor sangat kuat sehingga akan membawa material dalam kondisi yang paling buruk seperti kelebihan beban, kebanjiran air, terkubur dalam material buronan, atau disalahgunakan dengan berbagai cara lainnya. Keuntungan



dari



belt



conveyor



adalah



keunggulan,



keandalan,



keserbagunaan, ekonomi dan keamanan operasi, dan jangkauan kapasitas yang praktis tidak terbatas. Belt conveyor dapat menerima material dari satu atau lebih lokasi dan melepaskan material ke titik-titik di mana saja sepanjang panjangnya. Belt conveyor sangat cocok digunakan di terowongan di bawah timbunan untuk mendapatkan kembali dan memadukan berbagai bahan dari timbunan yang berbeda. Belt conveyor dengan stacker dan reclaimer ditemukan sebagai satusatunya cara praktis untuk operasi skala besar. Penerimaan lingkungan merupakan keuntungan tambahan untuk pemilihan belt conveyor dibandingkan alat transPortasi lainnya. Belt conveyor dengan peralatan bantu juga dapat melakukan berbagai fungsi proses selama berbagai tahap pemrosesan. Penyortiran dan pengambilan material di atas sabuk bergerak adalah contoh terbaik. Belt conveyor cocok untuk pengangkutan material di tambang terbuka/ bawah tanah, pabrik baja, pabrik benefisiasi, perwalian pelabuhan, pembangkit listrik termal, pabrik semen, pabrik kimia, pabrik pupuk, dll. Jadi, di mana pun transPortasi material terus menerus terlibat, belt conveyor membentuk arteri utama dari sistem transPortasi. Belt conveyor memiliki kemampuan beradaptasi untuk bekerja di berbagai jenis medan dan gradien yang berbeda dan memiliki jalur perjalanan yang fleksibel, dan panjang rute dapat diperpanjang berulang kali sesuai kebutuhan. Dalam kasus pertambangan, di mana karena kemajuan tambang, sistem transPortasi harus sering dipindahkan, sistem konveyor dapat 3



digunakan dengan mudah. Di sebuah tambang, belt conveyor digunakan untuk pengangkutan bahan yang ditambang ke pabrik benefisiasi, penimbunan dan reklamasi produk terkonsentrasi, pembuangan limbah, pengangkutan produk ke titik penggunaan di pabrik proses atau pemuatan ke kapal untuk dijual ke pengguna di luar negeri. Biaya transPortasi dan pemeliharaan terendah, tenaga kerja rendah, dan kebutuhan energi rendah adalah fitur luar biasa dengan belt conveyor dibandingkan dengan sebagian besar alat transPortasi bahan curah lainnya. Material yang berkisar dari bahan kimia yang sangat halus dan berdebu hingga bijih dan batu bara yang besar dan kental diangkut oleh belt conveyor. Bahan yang berukuran dekat atau rapuh dibawa dengan degradasi minimum. Bahan yang menyebabkan lengket atau terbungkus jika diangkut dengan cara lain sering berhasil ditangani dengan belt conveyor. Bahan panas seperti kokas, sinter, pelet bijih besi, besi reduksi langsung dan besi briket panas berhasil disalurkan. Perangkat pengambilan sampel otomatis diatur dalam sistem konveyor dari mana sampel material yang akurat dapat diperoleh dengan memotong aliran material yang mengalir dari satu konveyor ke konveyor berikutnya atau ke operasi berikutnya. Bahan juga dapat ditimbang secara akurat dan terus menerus saat bahan diangkut pada belt berjalan . Ini adalah salah satu yang menarik dari belt conveyor. Penggunaan dan aplikasi belt conveyor yang tak terhitung membuat perangkat ini berguna dan andal untuk melakukan beberapa operasi besar di industri. Saat ini penggunaan belt conveyor merupakan sarana penting dan diterima secara luas untuk transPortasi jarak jauh bahan curah. Belt conveyor juga digunakan secara ekonomis di pabrik baja untuk mengangkut material antara dua unit pemrosesan pada kisaran kecepatan yang luas, kadang-kadang bahkan pada kecepatan yang sangat rendah. Belt conveyor menyediakan aliran material yang berkelanjutan sambil menghindari kebingungan, penundaan, dan bahaya keselamatan lalu lintas kereta api dan jalan raya di pabrik baja. Belt conveyor dapat dioperasikan terus menerus, sepanjang waktu dan 24 × 7 jam bila diperlukan tanpa kehilangan waktu untuk bongkar muat atau perjalanan pulang yang kosong.



4



Permintaan akan kapasitas yang terus meningkat dan panjang konveyor yang semakin lama telah mempercepat pengembangan sistem belt conveyor yang memiliki kompleksitas yang jauh lebih besar dengan menggunakan tingkat kontrol otomatis yang lebih tinggi. Material baru sedang dikembangkan, dan sistem konveyor baru sedang direncanakan dan diuji terutama untuk memenuhi tantangan yang berkaitan dengan pengendalian lingkungan.



Gambar 2.1. Konstruksi Utama Belt Conveyor 2.1. Bagian Belt Conveyor 2.1.1. Tail Pulley Tail pulley merupakan pulley terakhir (ujung) belt conveyor yang bergerak mengikuti head pulley, berfungsi sebagai tempat berputarnya belt conveyor menuju return roll. Tail pulley biasanya merupakan titik ujung dari pemindahan material. 2.1.2. Return Roll Return roll berfungsi sebagai roll penumpu belt agar tidak melendut saat berputar kembali tanpa muatan menuju ke head pulley. Pada penggunaannya return roll selalu digunakan satu buah pada satu titik tumpuan dengan panjang yang hampir sama dengan lebar belt. 2.1.3. Carrying Roll Carrying roll merupakan roll yang menumpu belt conveyor yang berisi material angkut di atasnya. Berbeda dengan return roll, carrying roll terdiri dari tiga buah roll pada satu titik tumpuan, dimana roll tengah diposisikan datar dan roll sebelah luar diposisikan miring untuk menjaga



5



agar material yang dibawa tidak tumpah. Selain hal tersebut, jarak antara titik tumpu carrying roll lebih pendek daripada return roll agar tidak terjadi lendutan belt akibat pengaruh berat material yang diangkut. 2.1.4. Bend Pulley Bend pulley merupakan pulley penghubung atau pembelok belt menuju take up pulley atau pulley pemberat. Dimana bend pulley bekerja mengatur keseimbangan belt pada pemberat. 2.1.5. Head Pulley Head pulley merupakan pulley yang berhubungan langsung dengan gearbox sehingga langsung terhubung dengan penggerak. Head pulley berfungsi sebagai penggerak awal dari suatu system belt conveyor. 2.1.6. Take Up Pulley Take up pulley berfungsi sebagai pengencang belt, menjaga agar kekencangan belt sama antara sisi yang bermuatan dan sisi yang tidak bermuatan, yang seolah-olah menambah jarak antara head pulley dan tail pulley. 2.1.7. Take Up Unit Take up unit merupakan unit pemberat yang digunakan sebagai penyeimbang pada kelonggaran belt saat beroperasi pada muatan dan tanpa muatan. Agar belt conveyor tetap kencang, take up unit akan turun kalau tidak ada material yang dibawa dan naik kalau ada material angkut pada belt conveyor. 2.1.8. Impact Roll Impact roll merupakan roll dengan karet dibagian luar yang biasanya di pasang dibagian jatuhnya material sehingga ada gaya dorong kembali. 2.1.9. Belt Belt adalah salah satu elemen utama dari conveyor. Belt terbuat dari bermacam- macam bahan, seperti: steel, nylon, katun, karet dan lain lain. Belt yang baik harus memiliki sifat ringan, fleksibel, kekuatan tinggi dan tahan lama. 2.2. Jenis Struktur Belt Conveyor



6



Belt conveyor dapat dirancang untuk hampir semua jalur perjalanan yang diinginkan, hanya dibatasi oleh kekuatan belt, sudut kemiringan atau penurunan, atau ruang yang tersedia. Belt conveyor mungkin horizontal, miring, menurun, atau dengan dimasukkannya kurva cekung dan cembung, atau kombinasi dari semuanya. Gambar 2.1. Struktur belt conveyor Struktur konveyor yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. (a) dan (b) adalah jalur yang serupa. Namun, konveyor pertama adalah konveyor miring atau menanjak di mana material diangkut ke elevasi yang lebih tinggi dari elevasi yang lebih rendah. Konveyor kedua adalah konveyor penurunan atau downhill dimana material diangkut ke elevasi yang lebih rendah dari elevasi yang lebih tinggi.



Gambar 2.2. Struktur Belt Conveyor Gambar 2.2. (c) dan (d) masing-masing menunjukkan jalur mendatar yang diikuti jalur menaik dan jalur menaik diikuti jalur mendatar. Jalur ini dirancang ketika ruang akan memungkinkan kurva vertikal dan kekuatan sabuk akan memungkinkan satu sabuk. Gambar 2.2. (e) dan (f) menunjukkan jalur horizontal diikuti jalur menaik dan jalur menaik diikuti jalur horizontal, masing-masing, dengan dua konveyor. Jalur ini tidak disukai karena keausan tambahan pada belt pada titik pengumpanan, debu yang terangkat dan kemungkinan penyumbatan pada saluran transfer. Oleh karena itu, jalur (c) dan (d) lebih disukai daripada jalur (e) dan (f).



7



Gambar 2.2. (g) mengilustrasikan jalur kombinasi yang dapat digunakan pada satu konveyor darat yang panjang. Jalur serupa dapat digunakan dengan beberapa kurva cembung dan cekung. Dari semua karakteristik fisik utama pabrik yang akan menentukan apakah belt conveyor dapat digunakan, yang paling penting adalah hubungan antara jarak horizontal dan jarak vertikal material yang akan diangkat dan kemampuan aliran material curah yang akan diangkut. Faktor-faktor ini menentukan sudut kemiringan konveyor. Jika sudut kemiringan ini sangat besar sehingga material akan menggelinding ke belakang pada sabuk, sabuk yang dirancang khusus mungkin diperlukan. Sifat bahan curah paling penting untuk merancang konveyor sabuk untuk mengangkut bahan curah. 2.3. Mikrokontroller Arduino UNO 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. Arduino memiliki kelebihan tersendiri disbanding Board mikrokontroler yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrogramanya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam Board Arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika kita memprogram mikrokontroler didalam Arduino. Sedangkan pada kebanyakan Board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika kita memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan sebagai Port komunikasi serial. Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program. Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output



8



digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16. Bahasa pemrograman



arduino



merupakan



bahasa C yang



sudah



disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroler.



Gambar 2.3. Mikrokontroller Arduino UNO 2.4. Sensor Warna TCS3200 Sensor warna adalah sensor yang digunakan pada aplikasi mikrokontroler untuk pendeteksian suatu objek benda atau warna dari objek yang dimonitor. Salah satu jenis sensor warna yaitu TCS 3200 TCS3200 merupakan konverter yang diprogram untuk mengubah warna menjadi frekuensi yang tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan converter arus ke frekuensi dalam IC CMOS monolithic yang tunggal. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya (irradiance). Di dalam TCS3200 seperti gambar 2.4, konverter cahaya ke frekuensi membaca sebuah array 8x8 dari photodioda, 16 photodioda mempunyai penyaring warna biru, 16 photodioa mempunyai penyaring warna merah, 16 photodioda mempunyai penyaring warna hijau dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.



9



Gambar 2.4. Sensor Warna TCS3200 (Sumber : http://baskarapunya.blogspot.co.id/2013/05/sensor-warna-tcs3200and-tcs3210.html) Sensor warna TCS3200 memiliki konfigurasi pin dengan memiliki fungsi yang berbeda setiap pin yang ada seperti gambar 2.5



Gambar 2.5. Pin Sensor Warna TCS3200 (sumber : http://elektronika-dasar.web.id/sensor-warna-tcs3200/)



Tabel 2.1. Fungsi Pin Sensor Warna TCS3200 4 tipe warna dari photodioda telah diintegrasikan untuk meminimalkan efek ketidak seragaman dari insiden irradiance. Semua photodioda dari warna yang sama telah terhubung secara paralel. Pin S2 dan S3 digunakan untuk memilih grup dari photodioda (merah, hijau, biru, jernih) yang telah aktif.



10



Pada prinsipnya pembacaan warna pada TCS3200 dilakukan secara bertahap yaitu membaca frekuensi warna dasar secara simultan dengan cara memfilter pada tiap tiap warna dasar. Untuk itu diperlukan sebuah pengaturan atau pemprograman untuk memfilter tiap-tiap warna tersebut. 2.5. Motor DC Motor DC (direct current) adalah peralatan elektromekanik dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik yang desain awalnya diperkenalkan oleh Michael Faraday lebih dari seabad yang lalu (Pitowarno, 2006: 76). Motor dc merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Gambar di bawah merupakan contoh dari motor DC yang dipakai sebagai penggerak robot.



Gambar 2.6. Motor DC 2.6. Motor Servo Motor Servo adalah suatu perangkat putar (actuator) yang dirangkai dengan kontrol umpan balik atau loop tertutup sehingga perangkat tersebut dapat disetting (atur) untuk memastikan dan menentukan posisi dari sudut poros output motor. Pada motor servo posisi putaran sumbu dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam.



11



Gambar 2.7. Motor Servo 2.7. Infrared Barrier Obstacle Sensor Infrared Barrier Module /Sensor halangan Rintangan Modul sensor ini memiliki pemancar dan penerima inframerah,sensor ini sangat membantu mendeteksi suatu Objek sudah di lengkapi Potensiometer pengatur jarak. Cocok untuk aplikasi pembuatan robot mendeteksi rintangan, sensor untuk mobil menghindari Halangan,aplikasi pada Pabrik dll Cocok untuk Module Arduino uno R3, Microcontroller Arm,Pic ,8051 dll Pin Interface: > VCC tegangan external 3.3V - 5V > GND ground > OUT digital output interface (0 dan 1) Ukuran Board: 30mm x 15mm



Gambar 2.8. Infrared Barrier Obstacle Sensor



12



2.8. Potensiometer Potensiometer adalah perangkat komponen elektronika bagian dari sebuah resistor yang memiliki tiga terminal dengan sambungan yang membentuk pembagi tegangan yang dapat di setel. Jika anda menemukanPotensiometer yang menggunakan dua terminal tetap masih bisa di gunakan dengan cara salah satu dari terminal tetap dan terminal geser. Komponen elektronika ini berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Prinsip kerja potensiometer dapat kita anggap sebagai gabungan dari dua buah resistor yang kita hubungkan seri (R1 dan R2).Tapi dalam dua buah resistor yang kita pakai nilai resistansinya dapat di rubah. Resistansi total dari sebuah resistor akan selalu tetap dan nilai ini merupakan nilai resistansi potensiometer (Variabel Resistor). Jika nilai resistansi dari resistor 1 di perbesar dengan cara memutar bagian potensiometer, maka otomatis nilai resistansi dari resistor 2 akan berkurang, begitu juga sebaliknya. Bentuk fisik dari potensiometer sangat berbeda jauh dengan bentuk dari resistor.Bentuk resistor pada umumnya hanya memiliki gelang warna yang di gunakan untuk menetukan nilai tahanannya, sementara bentuk dari potensio untuk menentukan nilai tahanannya hanya dengan memutar atau mengeser pada bagian yang sudah di tentukan. (Soedjana dan Osamu, 2005: 33) Sebuah potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya.Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive).Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah potensiometer. Elemen Resistif pada potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon). Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).



13



Gambar 2.9. Potensiometer 2.9. Driver Motor L298N Driver motor L298N merupakan module driver motor DC yang paling banyak digunakan atau dipakai di dunia elektronika yang difungsikan untuk mengontrol kecepatan serta arah perputaran motor DC. IC L298 merupakan sebuah IC tipe H-bridge yang mampu mengendalikan beban – beban induktif seperti relay, solenoid, motor DC dan motor stepper. Pada IC L298 terdiri dari transistor-transistor logik (TTL) dengan gerbang NAND yang berfungsi untuk memudahkan dalam menentukan arah putaran suatu motor dc maupun motor stepper. Untuk dipasaran sudah terdapat modul driver motor menggunakan IC L298 ini, sehingga lebih praktis dalam penggunaannya karena pin I/O nya sudah tersusun dengan rapi dan mudah digunakan. Kelebihan akan modul driver motor L298N ini yaitu dalam hal kepresisian dalam mengontrol motor sehingga motor lebih mudah untuk dikontrol. Adapun gambar pinout beserta keterangannya dapat diperhatikan pada gambar 2.8 di bawah.



14



Gambar 2.10. Driver Motor L298N Keterangan :  Enable A : berfungsi untuk mengaktifkan bagian output motor A  Enable B : berfungsi untuk mengaktifkan bagian output motor B  Jumper 5 Vdc : sebagai mode pemilihan sumber tegangan 5Vdc, jika tidak dijumper maka akan ke mode sumber tegangan 12 Vdc  Control Pin : Sebagai kendali perputaran dan kecepatan motor yang dihubungkan ke Mikrokontroler Adapun untuk spesifikasi dari driver motor L298N dapat dijabarkan seperti berikut:  Menggunakan IC L298N (Double H bridge Drive Chip)  Tegangan minimal untuk masukan power antara 5V-35V  Tegangan operasional : 5V  Arus untuk masukan antara 0-36mA  Arus maksimal untuk keluaran per Output A maupun B yaitu 2A  Daya maksimal yaitu 25W  Dimensi modul yaitu 43 x 43 x 26mm  Berat : 26g 2.10. Display Module Seven Segment (4 digit) Seven Segment merupakan tampilan yang terdiri dari tujuh Segmen (LED atau Liquid crystal) terpisah yang diberi label a sampai g. Seven segment dapat menampilkan angka desimal yang sesuai dengan angka biner yang dimasukkan, 15



jika menggunakan driver (atau decoder) yang disebut BCD to seven segment. Chip 7447 akan output 1 pada a, b, c, d, e, dan f (yang berarti angka 0) jika dimasukkan ABCDnya adalah 0000, lalu akan memberikan output 1 pada b dan c (yang berarti 1).



Tabel 2.2. Tabel kebenaran Seven Segment



Gambar 2.11. Decoder BDC to Seven Segment



16



Gambar 2.12. Rangkaian Percobaan Seven Segment



Gambar 2.13. Display Module Seven Segment (4 digit)



2.11. Step Down DC LM2596 Step down dc merupakan sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengubah daya listrik searah (DC) ke bentuk daya listrik DC lainnya. Jenis konverter DC DC antara lain, Buck Converter untuk menurunkan tegangan, Boost Converter untuk menaikkan tegangan, Buck-Boost Converter untuk menurunkan dan menaikkan tegangan.



17



Gambar 2.14. Step Down DC LM 2596 (Sumber : LM 2596 Datasheet, 2008) BAB III METODE PELAKSANAAN



Gambar 3.1. Diagram Alir Metode Pelaksanaan 3.1. Observasi



18



Observasi merupakan teknik pengumpulan data yang dilakukan oleh peneliti dengan melakukan pengamatan secara langsung ke objek penelitian untuk melihat dari dekat kegiatan yang dilakukan. (Ridwan, 2004). Observasi ke lapangan untuk mengumpulkan data mengenai sensor dan cara kerja yang cocok untuk digunakan pada alat ukur suhu, kelembapan udara, kecepatan angin, dan arah mata angin serta peletakan sensor yang tepat untuk mencapai hasil pembacaan sensor yang valid dengan sedikit error. Pada tahap observasi, tim melakukan perencanaan tema dari dari final project yang diberikan oleh dosen. Seiring berjalannya waktu, tim memutuskan untuk mengambil judul “Rancang Bangun Miniatur Mekanisme Konveyor dengan Pendeteksi Sensor Warna TCS3200 Berbasis Arduino UNO”. 3.2. Studi Literatur Studi literatur yaitu mempelajari berbagai buku referensi serta hasil penelitian sebelumnya yang sejenis yang berguna untuk mendapatkan landasan teori mengenai masalah yang akan diteliti. (Sarwono, 2006) Studi literatur yang dilakukan dengan mencari data-data literatur dari masing-masing komponen, informasi dari internet, dan konsep- konsep teoritis dari buku-buku penunjang. Pada tahap studi literatur, tim mempelajari berbagai buku refrensi yang berguna untuk mendapatkan landasan teori mengenai alat yang akan dirancang guna menunanjang kemudahan tim dalam proses perancangan konsep dan penyusunan proposal. 3.3. Perancangan Perancangan merupakan suatu proses yang terdiri dari beberapa tahapan, dan tahapan tersebut membutuhkan proses dalam jangka waktu yang tidak singkat. Menurut Booker perancangan merupakan proses simulasi dari apa yang ingin dibuat sebelum penulis membuatnya, berkali – kali sehingga memungkinkan kita merasa puas dengan hasil akhirnya (P.J.Booker dalam M.S. Barliana, MPd, MT). Selain itu, perancangan bertujuan untuk menciptakan hasil (obyek) yang lebih baik dari sebelumnya. Perancangan merupakan aktifitas kreatif, melibatkan



19



proses untuk membawa kepada sesuatu yang baru dan bermanfa’at yang sebelumnya tidak ada (JB. Reswick dalam M.S. Barliana, MPd, MT), dan perancangan adalah usulan pokok untuk mengubah sesuatu yang sudah ada menjadi sesuatu yang lebih baik. Pada tahap perancangan, tim melakukan pembahasan konsep secara daring melalui zoom meeting untuk merencanakan konsep dari belt conveyor yang akan dibuat. Setelah mendapatkan rancangan konsep, tim melakukan perhitungan terhadap alat dan bahan yang akan digunakan guna memperkecil biaya pembuatan dan meminimalisir kesalahan pada saat pengujian alat.



Gambar 3.2. Diagram Blok Sistem Diagram blok sistem merupakan bagian terpenting dalam perancangan, karena dari diagram blok sistem inilah dapat diketahui cara kerja rangkaian keseluruhan. Keseluruhan diagram blok system tersebut akan menghasilkan suatu sistem yang dapat difungsikan atau dapat bekerja sesuai dengan rancang bangun miniatur mekanisme konveyor. Diagram blok sistem pada Gambar 3.2 menjelaskan terkait rancangan elektrik hardware yang akan digunakan pada rancang bangun miniatur mekanisme konveyor. Input hardware yang digunakan diantaranya infrared barrier obstacle sensor, sensor warna TCS3200, dan potensiometer. Sedangkan, output hardware yang digunakan diantaranya driver motor, motor DC, motor servo, dan digital display seven segment TM1637.



20



Gambar 3.2. Flowchart Logika Pemrograman Flowchart di atas menjelaskan cara kerja / sistematika dari alat yang penulis rancang, dimulai dengan pembacaan / inisialisasi barbagai input dan output yang digunakan. Setelah data terbaca, maka data akan diproses pada Arduino UNO. Kemudian, setelah data diproses maka data akan disampaikan ke berbagai output yang digunakan. Seperti halnya, ketika suatu benda/bahan curah/material yang berjalan diatas belt konveyor terdeteksi berwarna merah atau putih maka aktuator akan terbuka. Kemudian benda/bahan curah/material tersebut akan masuk kedalam box yang telah disediakan. Setelah proses pemnyampaian data ke output maka sistem akan mengecek kondisi alat apabila alat masih dalam keadaan on maka sistem akan kembali pada pembacaan data, sedangkan apabila alat dalam kondisi off maka proses selesai.



21



Untuk mempermudah proses pembuatan alat maka tim juga melakukan perancangan konsep design konveyor menggunakan software solidworks. Selain itu, tim juga menggunakan software Autodesk eagle dan Arduino IDE untuk merancang konsep wiring dari miniature mekanisme konveyor.



Gambar 3.3. Perancangan Rangkaian Mekanik dengan Software Solidworks



Gambar 3.4. Perancangan Rangkaian Elektronika dengan Software Autodesk Eagle Setelah melakukan perancangan maka tim melakukan identifikasi kebutuhan material dan komponen elektronika yang akan digunakan pada rancangan bangun miniatur mekanisme konveyor, diantaranya dijelaskan pada tabel 3.1. 22



No Nama Komponen 1 Base Project 2 Belt Conveyor 3 4 5 6 7



Material Kayu Kulit Sintetis Kayu Kayu General General General



9



Potensiometer



General



10



Digital Display Seven Segment TM1637



General



11 12 13



Arduino UNO Driver Motor L298N Step Down DC LM2596 Kabel Adaptor DC 12V 1A



General General General



    Penggerak aktuator Peggerak belt conveyor Mendeteksi benda telah masuk ke dalam box Mendeteksi warna benda yang melintasi konveyor Pengatur kecepatan putaran motor DC Menampilkan kecepatan putaran motor DC Mikrokontroller    



General



Sumber daya



8



14



Aktuator/Gate Struktur Utama Motor Servo Motor DC Infrared Barrier Obstacle Sensor Sensor Warna TCS3200



Keterangan    



General



Tabel 3.1. Pemilihan Material dan Komponen Rangan Bangun Miniatur Mekanisme Konveyor dengan Pendeteksi Sensor Warna TCS3200 Berbasis Arduino UNO 3.4. Pembuatan Alat Pada tahap pembuatan alat meliputi perakitan elektronik dan mekanik dari semua komponen miniatur konveyor. Perakitan seluruh komponen dilaukan sesuai dengan gambar kerja yang telah dibuat pada tahap perancangan. Seluruh kegiatan pembuatan alat dilakukan di salah satu kos anggota tim yang berada di Jl. Mulawarman Utara 1, Kec. Tembalang, Semarang.



23



Gambar 3.5. Proses Pembuatan Alat 3.5. Pengujian Alat Trial



Error Ya



Finishing Tidak



Perbaikan Gambar 4.. Diagram Alir Pengujian Alat Setelah perakitan selesai, tim menguji semua rakitan agar tidak terjadi kegagalan. Pengujian dilakukan dengan cara mengoperasikan belt conveyor untuk memindahkan dan menyortir benda. Setelah itu, mengoperasikan alat untuk mengetahui alat berjalan dengan lancar dan menghasilkan mekanisme yang sesuai dengan standar atau tidak sesuai. Apabila terjadi kesalahan pada alat, tim akan menganalisis dan melakukan perbaikan. Setelahnya akan dilakukan pengujian kembali hingga alat dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Apabila alat dapat berjalan dengan baik, tim melakukan penyelesaian akhir pada alat. Penyelesaian akhir dilakukan dengan melakukan pewarnaan belt conveyor dengan cat untuk menambah nilai estetik. 3.6. Analisis Alat Pada tahap ini dilakukan analisis yang terjadi pada proses kerja dan hasil proses handling suatu benda/material yang telah dilakukan pada proses pengujian. Tahap analisis bertujuan agar kedepannya tidak terjadinya kesalahan yang tidak diinginkan.



24



BAB IV ANGGARAN BIAYA DAN JADWAL PELAKSANAAN 4.1. Anggaran Biaya No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17



18 19 20 21



22 23 24 25 26 27 28



Nama Barang Jumlah Harga satuan Harga Komponen Elektronika Motor Servo 2 Rp 15.300 Rp 30.600 Motor DC 2 Rp 9.000 Rp 18.000 Driver Motor L298N 1 Rp 16.000 Rp 16.000 Sensor Warna TCS3200 1 Rp 45.000 Rp 45.000 Display Seven Segment 1 Rp 10.400 Rp 10.400 TM1637 Potensiometer 1 Rp 2.500 Rp 2.500 Arduino UNO 1 Rp 60.000 Rp 60.000 Stepdown DC LM2596 1 Rp 20.000 Rp 20.000 Kabel Adaptor DC 12V 1A 1 Rp 20.000 Rp 20.000 PCB Fiber 10 X 20 1 Rp 15.000 Rp 15.000 Kabel Jumper Male-Female 1 Rp 15.500 Rp 15.500 Pin Header Male 1 Rp 5.000 Rp 5.000 Pin Header Female 1 Rp 5.000 Rp 5.000 Female Adaptor DC 1 Rp 2.000 Rp 2.000 Knob Potensiometer 1 Rp 1.000 Rp 1.000 Infrared Barrier Obstacle 1 Rp 8.000 Rp 8.000 Sensor Project Box 1 Rp 15.000 Rp 15.000 Total Rp 289.000 Komponen Mekanik & Struktur Utama Conveyor Bearing NKN 606 ZZ 4 Rp 8.000 Rp 32.000 Kulit Jok 1 Rp 30.000 Rp 30.000 Lis kayu 2 Rp 9.500 Rp 19.000 As 1 Rp 11.500 Rp 11.500 Total Rp 92.500 Lain - lain Lem Rajawali 1 Rp 12.000 Rp 12.000 Amplas 1 Rp 6.000 Rp 6.000 Paku 1 Rp 3.000 Rp 3.000 Selotip Kertas 1 Rp 8.000 Rp 8.000 Cat 1 Rp 15.000 Rp 15.000 Kuas 1 Rp 7.000 Rp 7.000 Selotip Hitam 1 Rp 5.000 Rp 5.000



25



Total Total Tabel 5.1. Anggaran Biaya



Rp Rp



4.2. Jadwal Pelaksanaan No 1 2 3 4 5 6 7 8



Bulan 1 2 3       Observasi       Studi Literatur       Perancangan Konsep       Pembuatan Alat       Pengujian Alat       Analisis Data       Penilaian Alat       Launching Alat Tabel 5.2. Jadwal Pelaksanaan Jenis Kegiatan



BAB V PENUTUP



26



4                



56.000 437.500



5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil penyusunan proposal project final terkait rancang bangun miniatur konveyor dengan pendeteksi sensor warna TCS3200 berbasis Arduino UNO 2560 R3, dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Miniatur mekanisme konveyor dapat digunakan oleh Dosen sebagai media pembelajaran kepada mahasiswa terkait proses handling material di dunia industri. 2. Miniatur



mekanisme



konveyor



dapat



menyorti



benda/bahan



curah/material yang berwarna merah dan putih



DAFTAR PUSTAKA Amirudin, Jannati, E. D., & Koswara, E. (n.d.). Analisis Sistem Belt Conveyor Gilingan di PT. Pabrik Gula Rajawali II Unit PG Jatitujuh Majalengka. Teknik Mesin Universitas Majalengka.



27



Conveyor Belt Group. (1994). Conveyor Belt System Design. ContiTech TransPortbandsysteme GmbH. Conveyor Equipment Manufacturers Association. (2002). Belt Conveyors for Bulk Materials. United States of America: Conveyor Equipment Manufacturers Association. Couper, J. R., Penney, W. R., Fair, R. J., & Walas, S. M. (2005). Chemical Process Equipment. United States of America: Elsevier. Erinofiardi. (2012). Analisa Kerja Belt Conveyor 5857-V Kapasitas 600 Ton/Jam. Jurnal Rekayasa Mesin, 3, 450-458. Kaulika, A., Guntoro, D., & Sriyanti. (2017). Analisis Kinerja Belt Conveyor sebagai Penunjang Produksi pada Pengolahan Batu Andesit d PT. Mandiri Sejahtera Sentra, Gunung Miun, Desa Sukamulya, Kecamatan Tegalwaru, Kabupaten Purwakarta, Provinsi Jawa Barat. Prosiding Teknik Pertambangan, 3. Phoenix Conveyor Belts Design Fundamentals. (2004). Hamburg: Phoenix. Rao, D. S. (2021). The Belt Conveyor A Concise Basic Course. London: CRC Press.



LAMPIRAN 28



29



30



1



2