Upload
others
View
17
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2019
DISPENSER OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO
LAPORAN TUGAS AKHIR
SAMUEL SIMORANGKIR
162408048
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2019
DISPENSER OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO
LAPORAN TUGAS AKHIR
SAMUEL SIMORANGKIR
162408048
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
DISPENSER OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan proyek ini adalah hasil karya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 30 Juli 2019
Samuel Simorangkir
162408048
Universitas Sumatera Utara
ii
DISPENSER OTOMATIS BERBABIS ARDUINO UNO
ABSTRAK
Perkembangan teknologi saat ini yang begitu pesat dan banyaknya kesibukan
manusia mendorong orang untuk berbikir dapat bekerja secara efektif dan efisien.
Salah satu cara mempermudah pekerjaan adalah menjadikan suatu alat mekanik
menjadi piranti otomatis. Piranti otomatis dapat membuat pekerjaan lebih cepat dan
efisien,Saat ini dispenser pada umumnya tidak terdapat sebuah teknologi elektronika
yang diaplikasikan dalam pembukaan dan penutupan secara otomatis. Maka dari itu
pembuatan proyek akhir ini bertujuan untuk memberikan kemudahan dalam
pengoperasisan dispenser ini . konsep ini telah direalisasikan sebuah dispenser air
otomatis untuk mempermudah pengguna saat mengambil air minum yang juga
dilengkapi dengan Sensor Ultrasonic,motor servo dan mikrokontroler dengan jenis
dispenser biasa yang pada umumnya mengeluarkan air minum dengan suhu ruangan .
Kata Kunci: Dispenser, Mikrokontroler Arduino Uno, sensor ,sensor Ultrasonic,
Motor Servo.
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
Dispenser Otomatis Berbasis Arduino Uno
Laporan Tugas Akhir
Samuel Simorangkir
t62408048
D-3 Fisika
Fisika
Matematikan Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan,30 Juli 2019
Dosen Pembimbing
ffiawDrs.Aditia Warman,MSiNIP: 1 9570503 198303 I 003
6ffi6-mba, M.eng.Sc.
re6006031198601 1002
Universitas Sumatera Utara
iii
AUTOMATIC DISPENSER BASED ON ARDUINO UNO
ABSTRAC
Current technological developments are so rapid and the number of human activities
encourage people to think can work effectively and efficiently. One way to simplify
work is to make a mechanical device become an automatic device. Automatic tools
can make work faster and more efficient. Currently dispensers in general do not have
an electronic technology that is applied in opening and closing automatically. So
from that the making of this final project aims to provide convenience in the
operation of this dispenser. this concept has been realized an automatic water
dispenser to facilitate users when taking drinking water which is also equipped with
Ultrasonic Sensors, servo motors and microcontrollers with ordinary types of
dispensers which generally emit drinking water at room temperature.
Keywords:Dispensers, Arduino Uno Microcontrollers, sensors, Ultrasonic sensors,
Servo Motors.
Universitas Sumatera Utara
iv
KATA PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada TYM,dengan dilimpahan berkat-
Nya penyusunan Proyek ini dapat diselesaikan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan Kepada berbagai pihak yang telah banyak
membantu penulis dalam penyelesaikan Laporan Proyek ini yaitu Kepada:
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-III
Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatra Utara .
3. Bapak Drs.Aditia Warman,MSi selaku Pembimbing yang telah
membimbing dan mengarahkan Kepada Penulis dalam menyelesaikan
Laporan Proyek .
4. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara .
5. Ayahanda dan Ibunda tercinta kepada saudari saya Susi
Simorangkir,Gracia Simorangkir,Esteria Simorangkir, dan Saudara saya
Sanju Simorangkir yang telah memberikan bantuan berupa dukungan
moral dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan
Proyek.
6. Kelompok kecilku ivana:kakak rohaniku Natalia Nainggolan dan Teman
Kelompok saya Marina Sinaga,Silvi Sitepu,Rachma Gintng,Ella
Simanjuntak dan KOORDINASI K30,KOORDINASI 31dan Adek-adek
Rohani Soli Deo Gloria :Steven Tan,Rindang Siahaan,Tika Purba,Uli
Siahaan dan satu komisi kakak Erika Simanjuntak yang telah memberikan
bantuan berupa Doa dan Motivasi dalam menyelesaikan Laporan Proyek.
7. Rekan Fisika Instrumentasi D-III yang memberikan bantuan penulisan
untuk menyelesaikan Laporan.
Universitas Sumatera Utara
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... i
ABSTRAK .......................................................................................................... ii
ABSTRACT ....................................................................................................... iii
KATA PENGHARGAAN .................................................................................. iv
DAFTAR ISI ....................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vii
DAFTAR TABEL............................................................................................. viii
BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................ 1
Latar Belakang ........................................................................ 1
Rumusan Masalah ................................................................... 1
Batasan Masalah ..................................................................... 2
Tujuan Praktik Proyek ............................................................. 2
Manfaat Praktik Proyek ........................................................... 2
Sistematika Penulisan.............................................................. 2
BAB 2 DASAR TEORI ............................................................................. 4
Dispenser ................................................................................ 4
Sensor Ultrasonik (HC-SR04) ................................................. 5
Motor Servo ............................................................................ 7
Arduino Uno ........................................................................... 9
Adaptor ................................................................................. 11
2.6 LM2596 ................................................................................ 13
BAB 3 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM................. 15
Diagram Blok Sistem ............................................................ 15
Universitas Sumatera Utara
vi
Flowchart Dispenser Otomatis .............................................. 16
Rangkaian Input Untuk Sensor HC-SR04 .............................. 17
Rangkaian LM2596 .............................................................. 18
Rangkaian Motor Servo ........................................................ 19
Rangkaian Keseluruhan Sistem Dispenser Otomatis .............. 20
Pengujian Sistem Rangkaian Dispenser Otomatis .................. 21
Pengujian Sensor HC-SR04 ........................................ 21
Pengujian Mikrokontroller Arduino Uno ..................... 22
Pengujian Motor Servo ............................................... 22
Pengujian LM2596 ..................................................... 22
Bentuk Fisik Dispenser Otomatis .......................................... 23
Bentuk PCB Layout Dispenser Otomatis ............................... 24
BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 25
Kesimpulan ........................................................................... 25
Saran ..................................................................................... 25
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 26
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Dispenser ...................................................................................... 5
Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik HC-SR04.......................................................... 5
Gambar 2.2.1 Rangkaian Sensor Ultrasonik HC-SR04 ........................................ 6
Gambar 2.3 Motor Servo .................................................................................. 8
Gambar 2.3.1 Rangkaian Motor Servo................................................................. 8
Gambar 2.4 Arduino Uno ................................................................................. 9
Gambar 2.5 Adaptor ....................................................................................... 12
Gambar 2.5.1 Rangkaian Adaptor ..................................................................... 13
Gambar 2.6 LM2596 ...................................................................................... 14
Gambar 2.6.1 Rangkaian LM2596..................................................................... 14
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem ................................................. 15
Gambar 3.2 Flowchart Dispenser Otomatis .................................................... 16
Gambar 3.3 Rangkaian Input Sensor HC-SR04 .............................................. 17
Gambar 3.4 Rangkaian Penurun Tegangan ..................................................... 18
Gambar 3.5 Rangkaian Motor Servo .............................................................. 19
Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan Sistem Dispenser Otomatis .................... 20
Gambar 3.8 Rangkaian Fisik Dispenser Otomatis ........................................... 23
Gambar 3.9 PCB Layout Dispenser Otomatis ................................................. 24
Universitas Sumatera Utara
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pin-pin di sensor HC-SR04 ............................................................... 6
Tabel 3.7.1 Pengujian Sensor HC-SR04 ............................................................ 21
Tabel 3.7.2 Pengujian Mikrokontroller Arduino Uno......................................... 22
Tabel 3.7.3 Pengujian Motor Servo ................................................................... 22
Tabel 3.7.4 Pengujian LM2596 ......................................................................... 23
Universitas Sumatera Utara
1
Latar Belakang
BAB 1
PENDAHULUAN
Air merupakan zat yang sangat penting bagi tubuh manusia. Sekitar 50-70%
tubuh manusia terdiri dari air, termasuk kulit, jaringan tubuh, sel-sel dan seluruh
organ. Tidak ada manusia yang dapat bertahan hidup dalam waktu lama jika tubuh
kekurangan cairan. Dalam memenuhi kebutuhan cairan, meminum air putih jauh
lebih baik daripada minuman soda atau sejenisnya karena air putih tidak
mengandung kalori yang umumnya berasal dari gula tambahan.
Manusia sering untuk tidak minum biasanya karena jauh dari jangkauan dalam
tempat kita bekerja sehingga sering menunda-nunda untuk minum. Dispenser
memiliki peran penting dalam penyediaan air minum yang cukup untuk kebutuhan
dan dapat diletakkan disekitar tempat kita bekerja. Perkembangan teknologi saat ini
yang begitu pesat dan banyaknya kesibukan manusia mendorong orang untuk
berbikir dapat bekerja secara efektif dan efisien. Salah satu cara mempermudah
pekerjaan adalah menjadikan suatu alat mekanik menjadi piranti otomatis. Piranti
otomatis dapat membuat pekerjaan lebih cepat dan efisien.
Dispenser manual sepertinya kurang mendukung dalam mengerjakan banyak
aktifitas contohnya ketika mengangkat telepon, kita membuka keran dispenser lalu
lupa untuk memperhatikan jumlah airnya air keluar berlebihan tanpa berhenti
sebelum kita tutup kembali keran air dispensernya serta banyak lagi kegiatan yang
lain.
Untuk mengatasi kelemahan dispenser manual tersebut, penelitian ini akan
membahas perancangan dispenser otomatis menggunakan sensor ultrasonik berbasis
Arduino uno yang mempermudah penyediaan air minum dalam gelas dan
mengurangi resiko air tumpah .
Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang dikaji adalah
bagaimana mengaplikasikan modul Arduino uno sebagai pengontrol, penerima, dan
pengolah data pada sistem elektronika pada alat dispesenser otomatis dengan sensor
HCSR-04.
Universitas Sumatera Utara
2
Batasan Masalah
Dalam mengetahui sistem kerja dari HCSR-04 pada saat mendeteksi
jarak ,mencakup beberapa point utama dalam batasan masalah ,seperti adaptor
sumber daya,step down penurun tegangan dari adaptor 12V menjadi 5 v,sensor
HCSR-04 mendeteksi tinggi gelas dan motor servo mebuka keran serta gerinda dan
bor digunakan dalam memasang beberapa komponen pada dispenser.
Tujuan praktik proyek
Pada tujuan praktik proyek adalah sebagai persyaratan dalam membuat tugas
akhir ,membuat peralatan dan juga bentuk pengetahuan tentang cara membuat proyek
pada program diploma (D3).
Manfaat
Manfaat dari penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Dengan adanya alat ini maka kita tidak perlu mengisi air minum kedalam
gelas dengan menekan atau menarik katub pada dispenser.
2. Menambah pengetahuan penulis dal bidang elektronika .
Sistematika Penulisan
Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan
Tugas akhir ini :
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, batasan
masalah, motivasi dan tujuan tugas akhir, sasaran tugas akhir, metode tugas
akhir dan sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi landasan teori yang menjadi referensi utama dalam penulisan
tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan
Universitas Sumatera Utara
3
dibuat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan
perancangan.
3. BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini membahas tentang waktu ,tempat serta perancangan prototype alat
,pembuatan rangkaian prototype,blok diagram,dan cara kerja rangkaian
yang dapat menghasilkan Dispenser Otomatis Berbasis Arduino Uno.
4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas hasil dari analisis dan pengujian dari Dispenser Otomatis
Berbasis Arduino Uno.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan
untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk
masa yang mendatang.
Universitas Sumatera Utara
4
BAB 2
DASAR TEORI
Dispenser
Dispenser adalah salah satu alat penampung air minum sebelum dituangkan
kedalam wadah baik menggunakan listrik maupun tidak mengunakan listrik yang
mempermudah pengambilan air pada wadah.Dispenser ada yang menggunakan
prinsip kerja dengan elemen pemanas ,mesin pendingin maupun keluaran air biasa.
Dispenser atau tempat air minum adalah salah satu peralatan listrik atau
elektronik yang didalamnya terdapat heater sebagai komponen utamanya, heater
berfungsi untuk memanaskan air yang ada pada tabung penampung, heater umunya
memiliki daya sekitar 200-300 Watt. Heater dapat memanaskan air yang terdapat di
dalam dispenser. Biasanya dispenser berisi 19 liter air dalam tangka (galon), yang di
tempatkan pada sebuah galon.Biasanyadispenser di gunakan untuk memasak air. Saat
ini ada pula dispenser yang dapat memanaskan air maupun mendinginkan air.
Dispenser yang dapat mendinginkan air tersebut menggunakan mesin pendingin yang
dapat mendinginkan air sehingga air dingin dapat diproses sesuai kebutuhan
konsumen. Mesin pendingin ini biasanya bernama kompresor pendingin.Dispenser
digunakan untuk mendinginkan dan memanaskan air dalam galon ukuran kurang
lebih 19 liter. Didalam dispenser bagian atas terdapat tabung yang terbuat dari stanles
steel yang dibagian luar tabungnya dililitkan pipa tembaga ukuran ¼ yang berfungsi
untuk mendinginkan air. Lilitan pipa ada luar tabung.
Ada beberapa macam dispenser :
a. Dispenser biasa yaitu dispenser yang tidak memiliki elemen pemanas maupun
mesin pendingin. Dispenser ini hanya dapat digunakan untuk mengambil air
dari galon saja dan secara manual prosesnya.
b. Dispenser Hot and Normal yaitu dispenser yang memilike elemen pemanas dan
tidak memiliki mesin pendingin. Dispenser ini hanya dapat digunakan untuk
memasak atau memanaskan air dan mengambil air biasa (tidak panas dan tidak
dingin) dari dalam galon, yang paling banyak peminat konsumen.
Universitas Sumatera Utara
5
c. Dispenser Hot dan Extra Hot, dispenser ini dapat digunakan untuk memanaskan
air dan mendidihkan air untuk kebutuhan khusus penggunaan air panas.
d. Dispenser Hot and Cold, Dispenser ini dapat digunakan untuk memanaskan air
dan mendinginkan air. Apabila ingin memanaskan air, dispenser ini
menggunakan prinsip kerja elemen pemanas (heater). Apabila ingin
mendinginkan air, dispenser ini menggunakan prinsip kerja elemen
pendingin.Lihat gambar 2.1 di bawah ini .
Gambar 2.1 Dispenser.
Sensor Ultrasonik ( HC-SR04)
Sensor ultrasonik adalah sensor yang mengirimkan gelombang suara dan
kemudian memantau pantulannya sehingga dapat digunakan untuk mengetahui jarak
antara sensor dengan objek yang memantulkan kembali gelombang suara
tersebut.Salah satu sensor ultrasonic yang sering diapakai orang dalam melakukan
eksperimen adalah HC-SR04.Jarak yang bisa ditangani berkisar antara 2 cm hingga
400 cm ,dengan tingkat presisi sebesar 0,3cm.Sudut deteksi yang bisa ditangani tidak
lebih dari 15°.Arus yang diperlukan tidak lebih dari 2mA dan tegangan yang
dibutuhkan sebesar +5V.Jumlah pin adalah 4.Lihat gambar 2.1 sensor ultrasonic HC-
SR04 dan rincian sensor dapat dilihat pada tabel 2.1
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2.2 Sensor ultrasinik HC-SR04
Gambar 2.2.1 Rangkaian Sensor ultrasinik HC-SR04
Tabel 2.1 Pin-pin di sensor HC-SR04
Jarak antara sensor dan objek yang memantulkan gelombang suara dihitung dengan
mengunakan rumus berikut:
Jarak=kecepatan suara * t / 2 ……………pers 2.1
Dalam hal ini ,t adalah waktu tempuh dari saat sinyal ultrasonic dipancarkan hinga
kembali.Perlu diketahui kecepatan suara adalah 343m/detik .
Prinsip pengiriman sinyal oleh Trig dan penerimaan oleh Echo seperti berikut:
1. Trig harus dalam keadaan HIGH paling tidak selama 10 microdetik.
PIN KETERANGAN
Pin 1 Vcc(dihubungkan ke tegangan +5V)
Pin 2 Trig(untuk mengirimkan gelombang suara)
Pin 3 Echo(untuk menerima pantulan gelombang suara)
Pin 4 Gnd(dihubungkan ke graund)
Universitas Sumatera Utara
7
2. Modul Ultrasonik pun akan mengirim gelombang kotak denga frekuensi
40KHz.
3. Gelombang yang dikirim tersebut akan dipantau dengan sendirinya oleh
modul ultrasonic.Dalam hal ini ,waktu yang digunakan dari saat
pengiriman sinyal hingga diterima baik adalah t.pada waktu itulah pin
Echo akan berada dalam keadaan HIGH,maka ,waktu t ini dapat diperoleh
dengan memberikan perintah di Arduino.
4. Karena t telah diperoleh,jarak dihitung dengan menggunakan rumus
mencari jarak ,maka pembagi 2 diperlukan karena t adalah waktu yang
diperlukan untuk menempuh dari sensor ke objek dan dari objek ke
sensor.
Sebagaimana dibahas di depan ,kecepatan suara sebesar 342 m/detik atau sama
dengan 34300 cm/detik.Adapun,t yang dihasilkan oleh Arduino dalam satuan
mikrodetik.Karena 1 mikrodetik =10⁻ detik ,maka t jika dinyatakan dalam satuan
detik akan berupa t/=10⁻ ⁶ .
Motor servo
Motor servo adalah jenis motor yang memiliki 3 kabel.Masing-masing
digunakan sebagai catu daya ,ground,dan kontrol. Kabel kontrol digunakan untuk
menentukan motor untuk memutar rotor kearah posisi tertentu.Biasanya,rotor hanya
berputar 180°.Namun ,ada pula yang mampu berputar sebesar 360°.Motor servo
biasa digunakan untuk mengerakkan suatu alat yang bersifat
analaog.Biasanya ,motor ini dilengkapi dengan tiga kabel berwarna
merah,orange,dan coklat.Dalam hal ini,kabel merah dihubungkan dengan catu daya
5v,kabel orange dihubungkan ke kabel digital yang mendukung PWM,dan kabel
coklat dihubungkan ke ground,kabel kontrol dapat dihubungkan ke pin 11.
Motor DC servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik, maka magnet permanen motor DC servo lah yang mengubah energi listrik
ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua medan magnet. Pada dasarnya
prinsip kerja motor servo berdasarkan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide
Modulation/PWM) menggunakan kabel kontrol. Kabel kontrol mengontrol dengan
memberikan pulsa sinyal dimana akan menentukan posisi sudut putaran dari poros
Universitas Sumatera Utara
8
motor servo. Misalnya saja, pada lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan
memutar poros servo dengan posisi sudut 900. Apabila waktu lebar pulsa lebih kecil
(kurang dari 1,5 ms) maka akan berputar ke arah posisi 00 atau berputar ke kiri
( berputar berlawanan arah jarum jam). Sedangkan jika waktu lebar pulsa lebih besar
( lebih dari 1,5 ms) maka poros servo akan berputar ke arah posisi 1800 atau berputar
ke kanan (berputar searah dengan jarum jam).
Salah satu medan dihasilkan oleh magnet permanen dan yang satunya dihasilkan
oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Resultan dari dua medan magnet
tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran motor tersebut. Saat motor
berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan.Lihat
gambar 2.3 di bawah.
Gambar 2.3 Gambar motor servo
Gambar 2.3.1 Rangkaian motor servo
Universitas Sumatera Utara
9
Arduino Uno
Arduino Uno adalah sebuah board yang menggunakan mikrokontrolerATmega328.
Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagaioutput PWM), 6
input analog, sebuah 16 MHz osilato kristal, sebuah koneksiUSB, sebuah konektor
sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombolreset. Arduino Uno
memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah mikrokontroler.
Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputermelalui USB atau
memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat
membuanya bekerja. "Uno" berarti satu di Italia dan diberi nama untuk menandai
peluncuran Arduino 1.0. Versi 1.0 menjadi versi referensi Arduino ke depannya.
Arduino Uno adalah nama keluarga papan mikrokontroler yang awalnya dibuat oleh
sebuah perusahaan smart project.Salah satu tokoh penciptanya adalah Massimo
Banzi.papan ini merupakanperangkat keras yang bersifat “open source”sehingga
boleh dibuat oleh siapa saja.
Berbagai jenis kartu tersedia ,antara lain Arduino Uno,Arduino Diecimila,Arduino
Duemilanove,Arduino Leonardo,Arduino Mega,dan Arduino nano.Walaupun ada
berbagai jenis kartu Arduino ,namun secara prinsip pemrograman yang diperlukkan
menyerupai antara satu dan yang lain.Hal yang membedakan adalah kelengkapan
fasilitas dan pin-pin yang diperlukan .Tampak atas dari Arduino Uno dapat dilihat
pada Gambar 2.4
Gambar 2.4 ArduinoUno
Universitas Sumatera Utara
10
Arduino Uno berukuran sebesar kartu kredit.Walaupun berukuran kecil seperti
itu.Papan tersebut mengandung mikrokontroler dan sejumlah input/output (I/O) yang
memudahkan pemakai untuk menciptakan berbagai proyek elektronika dan
dikhususkan untuk menangani tujuan tertentu.Bagian-bagian di ArduinoUno yang
perlu diketahui beserta penjelasannya sebagai berikut:
a. Port USB digunakan berfungsi untuk menghubungkan Arduino Uno
dengan komputer,melalui sepasang kabel USB.
b. Colokan catu daya eksternal digunakan untuk memasok sumber daya listrik
untuk Arduino Uno ketika tidak dihubungkan ke computer.Jika Arduino
Uno dihubungkan ke computer melalui kabel USB ,pasokan daya listrik
diberi oleh computer.
c. Pin digital mempunyai label 0 sampai dengan 13 .Disebut pin digital
karena mempunyai isyarat digital,yakni berupa 0 atau 1 agar benar-benar
diketahui. Dalam praktik ,nilai 0 dinyatakan dengan tegangan 0 v dan nilai
1 dinyatakan dengan tegangan 5 v .
d. Pin analog berarti bahwa pin-pin ini mempunyai nilai yang bersifat analog
(nilai yan berkesinambungan).Dalam program ,nilai setiap pin analog yang
berlaku sebagai masukan(hasil dari sensor )berkisar anatara 0 samapai
dengan 1023.
e. Mikkrokontroler yang digunakan di Ardiuno Uno adalah atemega 328.
f. Ada dua pin yang digunakan untuk memasok catu daya ke komponen
elektronis yang digunakan dalam memnangani proyek ,misalnya sensor
gas,sensor jarak ,dan relai.tegangan yang tersedia adalah 3,3V dan
5V.Kompoen-komponen elektronis yang diberi tegangan oleh Arduino
Uno adalah yang memerlukan arus kecil.Sebagai contoh ,motor DC yang
menarik arus lebih dari 500mA harus mengunakan catu daya tersendiri.
Arduino Uno dilengkapi dengan Static random-access memory(SRAM) berukuran
2KB untuk memegang data flash memory berukuran 32KB,dan erasable
programmable read-only memory(EEPROM).SRAM digunakan untuk menampung
data atau hasil pemrosesan data selama Arduino menerima pasokan catu daya.Flash
memory untuk menaruh program yang anda buat ,EPROM digunakan untuk menruh
Universitas Sumatera Utara
11
program bawaan dari Arduino Uno dan sebagian lagi dapat dimanfaatkan untuk
menaruh data milikk anda secara permanen.
Adaptor
Secara umum Adaptor adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk
mengubah tegangan AC (arus bolak-balik) yang tinggi menjadi tegangan DC (arus
searah) yang lebih rendah.Seperti yang kita tahu bahwa arus listrik yang kita gunakan
di rumah, kantor dll, adalah arus listrik dari PLN ( Perusahaan Listrik Negara ) yang
didistribusikan dalam bentuk arus bolak-balik atau AC sehingga perlunya adaptor.
Peralatan elektronika yang kita gunakan hampir sebagian besar membutuhkan arus
DC dengan tegangan yang lebih rendah untuk pengoperasiannya. Oleh karena itu
diperlukan sebuah alat atau rangkaian elektronika yang bisa merubah arus dari AC
menjadi DC serta menyediakan tegangan dengan besar tertentu sesuai yang
dibutuhkan. Rangkaian yang berfungi untuk merubah arus AC menjadi DC tersebut
disebut dengan istilah DC Power suply atau adaptor .
Secara garis besar, pencatu daya listrik dibagi menjadi dua macam, yaitu
pencatu daya tak distabilkan dan pencatu daya distabilkan. Pencatu daya tak
distabilkan merupakan jenis pencatu daya yang paling sederhana. Pada pencatu daya
jenis ini, tegangan maupun arus keluaran dari pencatu daya tidak distabilkan,
sehingga berubah-ubah sesuai keadaan tegangan masukan dan beban pada keluaran.
Pencatu daya jenis ini biasanya digunakan pada peranti elektronika sederhana yang
tidak sensitif akan perubahan tegangan. Pencatu jenis ini juga banyak digunakan
pada penguat daya tinggi untuk mengkompensasi lonjakan tegangan keluaran pada
penguat.
Pencatu daya distabilkan pencatu jenis ini menggunakan suatu mekanisme lolos
balik untuk menstabilkan tegangan keluarannya, bebas dari variasi tegangan
masukan, beban keluaran, maupun dengung. Ada dua jenis yang digunakan untuk
menstabilkan tegangan keluaran.
Rangkaian adaptor ini ada yang dipasang atau dirakit langsung pada peralatan
elektornikanya dan ada juga yang dirakit secara terpisah. Untuk adaptor yang
dirakit secara terpisah biasanya merupakan adaptor yang bersipat universal yang
Universitas Sumatera Utara
12
mempunyai tegangan output yang bisa diatur sesuai kebutuhan, misalnya 3 Volt, 4,5
Volt, 6 Volt, 9 Volt,12 Volt dan seterusnya. Namun selain itu ada juga adaptor yang
hanya menyediakan besar tegangan tertentu dan dipetuntukan untuk rangkaian
elektronika tertentu misalnya adaptor laptop dan adaptor monitor.Fungsi adaptor
adalah Seperti yang sudah dijelaskan pada uraian di atas bahwa adaptor adalah
sebuah rangkaian elektonika yang berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus
DC dengan besar tegangan tertentu sesuai yang dibutuhkan pada alat elektronika
yang,digunakan. .
Pada sebuah adaptor terdapat beberapa bagian atau blok yaitu trafo
(transformator), rectifier (penyearah) dan filter.Trafo ( Transformator )Adalah
sebuah komponen yang berfungsi untuk menurunkan atau menaikan tegangan AC
sesuai kebutuhan. Pada sebuah adaptor, trafo yang digunakan adalah trafo jenis step
down atau trafo penurun tegangan.Trafo tediri dari 2 bagian yaitu bagian primer dan
bagian sekunder, pada masing-masing bagian terdapat lilitan kawat email yang
jumlahnya berbeda. Untuk trafo step-down, jumlah lilitan primer akan lebih banyak
dari jumlah sekunder. Lilitan Primer merupakan input dari pada Transformator
sedangkan Output-nya adalah pada lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah
diturunkan, output dari Transformator masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC)
yang harus diproses selanjutnya.
Gambar 2.5 Adaptor
Universitas Sumatera Utara
13
Gambar 2.5.1 Rangkaian Adaptor.
2.6 LM2596
Step down DC-DC LM2596 Adjustable 3A Max Modul LM2596 dapat
digunakan untuk menurunkan tegangan DC maksimal hingga 3A dengan range 3-
40V DC dan selisih minimum input - output 1.5V DC. Rangkaian Regulator dengan
Rangkaian LM2596 banyak di gunakan untuk system control seperti Arduino dan
ATMEGA. Rangkaian ini lebih baik dari pada Regulator LM7805 karena cocok
untuk power supply switching dan juga memiliki beban ARUS yang lebih tinggi,
Regulator Tegangan DC ini di jadikan jadi modul LM2596.Keunggulan modul step
down LM2596 dibandingkan dengan step down tahanan resistor / potensiometer
adalah besar tegangan output tidak berubah (stabil) walaupun tegangan input naik
turun.
Contoh Aplikasi:
1. Kipas pendingin komputer agar tidak terlalu berisik dapat diturunkan voltase
sampai 9-10V DC dari sumber input 12V DC Adaptor 12V DC dapat
diturunkan menjadi 9V.
2. Misalnya dimanfaatkan untuk power modem yang membutuhkan power 9V
DC sementara hanya tersedia adaptor 12V.
3. Adaptor 9V diturunkan ke 5V- misalnya untuk mengisi smartphone atau
powerbank.
4. Menurunkan power 5V DC ke 3-7V DC seperti power baterai lihtium dan
kebutuhan tegangan lampu LED.
5. Mengantikan power baterai alat elektronik seperti mobil mobilan- alat cukur
dan lainnya.
Universitas Sumatera Utara
14
Spesifikasi:
a. Tegangan input: 3-40V DC
b. Tegangan output: 1.25-35V DC
c. Selisih input – output: Minimal 1.5V DC
d. Arus: Maksimal 3A (Rekomendasi 2.5A untuk pemakaian jangka panjang)
e. Efisiensi step down: 92%
f. Ukuran: 43 x 24 x 14mmGunakan obeng min (-) memutar knop trimpot
untuk mengubah besaran output DC. Putar berlawanan arah jarum jam untuk
menurunkan tegangan. Kabel untuk input dan output bisa langsung disolder
pada modul. Perhatikan supaya jangan terbalik dalam pemasangan kabel
input + dan – ,hal tersebut dapat menyebabkan kerusakan pada IC
LM2596.Tersedia juga modul step down LM2596 yang dilengkapi dengan
voltmeter sehingga lebih mudah membaca output tegangan.
Gambar 2.6 LM2596
Gambar 2.6.1 Rangkaian LM2596
Universitas Sumatera Utara
15
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu untuk pembuatan dan pengujian alat ini dilakukan pada April 2019 sampai
Juli 2019 ,dan untuk tempat proses pembuatan dan pengujian alat dilakukan di rumah
tinggal Jl.Abdul Hakim .
Diagram Blok Sistem
Untuk memperrmudah perancangan system diperlukan sebuah diagram blok
system yang aman tiap blok mempunya fungsi dan cara kerja tertentu. Adapun
diagram blok system yang dirancang adalah sebagai berikut.
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem
Adapun fungsi :
1) Sensor HC-SR04 (1) berfungsi untuk mendeteksi jarak air yang diisi.
2) Sensor HC-SR04 (2) berfungsi untuk mendeteksi gelas.
3) Step down berfungsi untuk menurunkan tegangan 12 v menjadi 5 V.
4) Motor Servo berfungsi membuka keran air.
Step down 5V 2A
Suplay DC 12V HC-SR04(1)
Arduino Uno HC-SR04(2)
Servo
Program/PC
Universitas Sumatera Utara
16
5) Arduino Uno berfungsi sebagai media pengolah data yang mengirim sinyal
atau pun menerima sinyal dari setiap sensor maupun komponen yang
digunakan dalam rangkaian.
6) Program/PC berfungsi untuk mengendalikan sama fungsi kerja dari rangkaian
sistem.
Flowchart Dispenser Otomatis
Gambar 3.2 Flowchart Dispenser Otomatis
Mulai
HC-SR 1
HC-SR II TIDAK
dk Jika ada
gelas
dan air Buka
keran
HCSR II Jika
Air
Penuh
Ya
Tidak
Tutup kran
Universitas Sumatera Utara
17
Rangkaian Input Untuk Sensor HC-SR04
Untuk rangkaian input untuk mendeteksi jarak pada gelas dapat dilihat pada
gambar 3.4 seperti berikut.
Gambar 3.3 Rangkaian Input Sensor HC-SR04
Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa rangkaian merupakan bagian input
yang difungsikan sebagai penteksi jarak pada gelas yang dibaca oleh sensor HC-
SR04.Untuk dapat mendeteksi jarak pada gelas yang digunakan harus sesuai
peletakan sensor kepada gelas yang akan diisi air,karena prinsip kerja Sensor
ultrasonik adalah sensor yang mengirimkan gelombang suara dan kemudian
memantau pantulannya sehingga dapat digunakan untuk mengetahui jarak antara
sensor dengan objek yang memantulkan kembali gelombang suara tersebut. Sudut
deteksi yang bisa ditangani tidak lebih dari 15°.Arus yang diperlukan tidak lebih dari
2mA dan tegangan yang di butuhkan sebesar +5V.Gelombang yang dikirim tersebut
akan dipantau dengan sendirinya oleh modul ultrasonic.Dalam hal ini ,waktu yang
digunakan dari saat pengiriman sinyal hingga diterima baik adalah t.pada waktu
itulah pin Echo akan berada dalam keadaan HIGH,maka ,waktu t ini dapat diperoleh
dengan memberikan perintah di Arduino
Universitas Sumatera Utara
18
Rangkaian LM2596
Untuk rangkaian penurun tegangan dapat dilihat pada gambar 3.4 seperti berikut.
Gambar 3.4 Rangkaian Penurun Tegangan
LM2596 digunakan untuk menurunkan tegangan dari 12 V menjadi 5 V Sehinga
dapat diatur dengan memutar potensiometer yang terdapat pada LM2596 sehingga
keluarannya dapat difungsikan pada komponen lainnya karena komponen-komponen
elektronika yang dapat berjalan baik pada rangkaian ini jika mengunakan tegangan 5
V,sehingga tidak melalui Arduino Uno untuk sumber tegangannya maka Arduino
Uno fokus dalam pengolahan data pada rangkaian.
Universitas Sumatera Utara
19
Rangkaian Motor Servo
Untuk rangkaian Output dapat dilihat pada gambar 3.5 seperti berikut.
3.5 Gambar Rangkaian Motor Servo
Pada rangkaian ini motor servo digunakan sebagai output dimana HC-CSR04
yang membaca jarak pada gelas dan data akan dikirim dan Arduino memproses data
tersebut dan motor servo akan bekerja membuka keran sehingga air keluar dan
menudisi gelas dan menutup kembali kran yang telah diatur dalam sistem
mekaniknya.Pada motor servo tegangan telah diatur pada tegangan 5 V. Pada lebar
pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros servo dengan posisi
sudut 900. Apabila waktu lebar pulsa lebih kecil (kurang dari 1,5 ms) maka akan
berputar ke arah posisi 00 atau berputar ke kiri ( berputar berlawanan arah jarum
jam). Sedangkan jika waktu lebar pulsa lebih besar ( lebih dari 1,5 ms) maka poros
servo akan berputar ke arah posisi 1800 atau berputar ke kanan (berputar searah
dengan jarum jam).
Universitas Sumatera Utara
20
Rangkaian Keseluruhan Sistem Dispenser Otomatis
Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan Sistem Dispenser Otomatis
Dalam prinsip kerjanya ,tegangan 12 v diturunkan melalui lm2596 menjadi 5 V
dan kemudian akan mengaktifkan komponen yang digunakan yaitu sensor akan
medeteksi ada tidaknya gelas di depannya lalu membaca kondisi yang kosong dan
data dikirim ke Arduino Uno mengirim sinyal kembali untuk mebuka kran melalui
motor servo kemudian sensor membaca kembali keadaan gelas dan menutup kran
jika gelas sudah penuh .Pada rangkaian ini sistem buka tutup akan diberlaukan ketika
sensor membaca kondisi gelas yang kosong dan menutup kran jika kondisi gelas
penuh.
Universitas Sumatera Utara
21
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengukuran Dan Hasil Pengukuran
Pengujian serta pembuatan tugas akhir yang berjudul “Dispenser Otomatis
baik.Sebelum pembuatan alat terlebih dahulu dilakkukan pengujian dan pengukuran
pada setiap komponen untuk mendukung sistem kerja alat .Pada pembahasan bab 3
proyek telah dilakukan pengukuran dan pembuatan tabel hasil percobaan untuk
setiap data keluaran dari komponen-komponen pendukung alat berfungsi baik.
Sebelum pengambilan data alat Otomatis pada Dispenser yang didukung oleh
sensor HC-SR04 terlebih dahulu diuji keluaran.Lihat tabel 4.1 di bawah.
Data hasil keluaran berdasarkan tinggi gelas
No Tinggi gelas
Hasil keluaran
1 9,5 cm Berhenti pada jarak 7cm dari HC-SR posisi
atas ,pada air dalam gelas
2 11,5cm Berhenti pada jarak 7cm dari HC-SR posisi
atas ,pada air dalam gelas
Dari hasil pengukuran untuk tabel pengukuran di atas dapat kita simpulkan
bahwa ukuran setiap gelas sangat berpengaruh pada penutupan servo ,jika air pada
gelas tidak terdeteksi 7 Cm pada HC-SR04 posisi yang diatas maka air akan mengalir
secara terus menerus.Dalam peletakan gelas harus tepat pada posisi yang disiapkan
karena proses pembacaan letak gelas mempengaruhi kinerja sensor HC-SR04 dan
jika peletakan gelas tidak baik maka air akan terus keluar karena pembaacan jarak
pada HC-SR04 akan berbeda sehingga mengakibatkan sistem kerja dispenser tidak
baik.Dispenser otomatis ini bekerja secara optimal karna membaca jarak air yang
Universitas Sumatera Utara
22
diisi dan pengisian air menjadi sesuai yang diharapkan tidak tumpah melewati batas
gelas namun terisi sesuai yang ditentukan dalam program.
Analisis Pembahasan
Pada pembahasan atau analisis dilakukan untuk mengetahui bagaimana proses
nilai dari pada alat otomatis bekerja sesuai jarak yang telah ditentuan.
Gambar 4.1 Pengujian Dispenser Otomatis
4.2.1 Barisan program
#include "Servo.h"
Int trig1 = 3;
Int echo1 = 4;
Int trig2 = 9;
Int echo2 =10;
Servo myservo;
Universitas Sumatera Utara
23
void setup(){
Serial.begin (9600);
pinMode (trig1, OUTPUT);
pinMode (echo1, INPUT);
pinMode (trig2, OUTPUT);
pinMode (echo2, INPUT);
myservo.attach(2);
}
void loop (){
digitalWrite(trig1, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig1, LOW);
duration1 = pulseIn(echo1, HIGH);
jarak = duration1 * 0.034 / 2;
digitalWrite(trig2, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig2, LOW);
duration2 = pulseIn(echo, HIGH);
jarak2 = duration2 * 0.034 / 2;
if (jarak2 >5){
myservo.write (0);
}
else {
if (jarak1 <7){
myservo.write(90);
else {
myservo.write (0);
}
}
}
Universitas Sumatera Utara
24
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Dalam perancangan alat ini dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
1. Pada sistem kerjanya ,sensor HC-SR04 yang telah dirancang untuk
mengetahui jarak antara sensor dengan gelas yang memantulkan kembali
melalui pantulan suara.
2. Dalam proses kerjanya pada Dispenser Otomatis motor servo akan membuka
kran jika sensor HC-SR04 mengririm sinyal bahwa ada gelas yang dibacanya.
3. Arduino Uno yang merupakan sistem Minimum dari ATMega 328,berfungsi
sebagai sistem pengendali dalam Otomatis alat ini sehingga segala perintah
diproses disini.
Saran
Dalam pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal-hal berikut ini.
1. Agar sistem otomatis dalam alat ini berjalan baik maka peletakan sensor HC-
SR04 harus benar-benar diletakkan ditempat yang paling sesuai.
2. Agar rangkaian tidak mengalami ganguan sebaiknya periksa seluruh selang
air agar tidak mengalami kebocoran dan rangkaian harus ditutup.
3. Sebaiknya dispenser otomatis mengunakan 2 sensor HC-SR04 pada setiap
keran yaitu pada keluaran air panas dan keluaran air biasa
4. dan mengunakan tombol-tombol untuk keluaran air tertentu yang telah
diprogram.
Universitas Sumatera Utara
25
DAFTAR PUSTAKA
Kadir Abdul, 2015. From Zero to A Pro Arduino.ANDI.Yokyakarta.
Mulyanti Budi,2013. Teori dan Teknologi Material Elektronik. PT Refika Aditama.
Bandung.
https://www.nyebarilmu.com/tutorial-arduino-mengakses-sensor-ultrasonic-hc-sr04/
Diakses : 10 Mei 2019
http://www.charisfauzan.net/2016/03/proyek-arduino-3-pengukuran-jarak.html
Diakses : 12 Mei 2019
http://blog.famosastudio.com/2011/12/bengkel/menggunakan-ultrasonic-range-
sensor-hc-sr04-dan-sdm-io/458
Diakses : 14 Mei 2019
https://www.electronicoscaldas.com/datasheet/MG995_Tower-Pro.pdf
Diakses : 18 Mei 2019
http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/64669/Chapter%20II.pdf?seq
uence=4&isAllowed=y
Diakses : 19 Juni 2019
Universitas Sumatera Utara