Kontrol Volume Air Berbasis ARM

KONTROL VOLUME AIR BERBASIS ARM

Arnidya Kusumaningrum¹, Dwi Peni Zulfa Az-zahra², Moch Rissandi³, Samuel Beta Kuntarjo⁴

Email: ¹ arnidyaak@gmail.com, ² dwipeni@outlook.co.id, ³ mochrissandi4699@gamil.com, ⁴ sambetak2@gmail.com

Jurusan Teknik Elektro,Program Studi D3 Teknik Elektronika

Polteknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.

Telp.(024) 7473417, Website : www.polines .ac.id, email : sekretariat@polines.ac.id

Abstrak - pada industri minuman dibutuhkan kepresisian pengisian pada botol dan pencampuran bahan dan air sesuai dengan yang diinginkan. Dan tidak sedikit dari mereka masih menggunakan cara manual untuk mengisi botol yang memakan waktu dan tidak terjamin kepresisiannya. Dengan ini kami membuat alat kontrol volume air. Pada proyek ini dibuat aplikasi ARM NUC120 menggunakan pompa, dan selenoid valve. Sensor ultrasonik sebagai pembaca kepresisian ketinggian air yang nantinya akan di konversi menjadi volume yang diinginkan. Mikrokontroler ARM NUC120 tipe ini memiliki cortex M0 12MHz, 8KB RAM, 64KB memori program (APROM), 4KB memori data (data flash), 45 pin I/O (GPIO), 8 channel ADC 12 bit, 3 serial UART dengan 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V, programmable via USB.

Kata Kunci : ARM NUC120, Pompa Air, Sensor Ultrasonik, Selenoid Valve.

Abstract- the beverage industry requires the precision of filling in bottles and mixing ingredients and water as desired. And not a few of them still use the manual method to fill bottles that take time and are not guaranteed precision. So we made a water volume control device. In this project the ARM NUC120 application was made using a pump and selenoid valve. Ultrasonic sensor as a reader of water level precision which will later be converted into the desired volume. This type of ARM NUC120 microcontroller has a 12MHz MEX cortex, 8KB RAM, 64KB program memory (APROM), 4KB data memory (flash data), 45 pin I / O (GPIO), 8 12 bit ADC channels, 3 serial UARTs with 1 USB & 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V, programmable via USB.

Keyword : ARM NUC120, Water Pump, Sensor ultrasonic, selenoid valve

I.                    PENDAHULUAN

Kemajuan teknologi saat ini berkembang sangat pesat. Tidak terkecuali dalam dunia industri yang menggunakan alat otomatis dan aman untuk memperlancar proses produksi. Misalkan pada industri minuman dibutuhkan kepresisian pengisian pada botol dan pencampuran bahan dan air sesuai dengan yang diinginkan. Dan tidak sedikit dari mereka masih menggunakan cara manual untuk mengisi botol yang memakan waktu dan tidak terjamin kepresisiannya. Dengan ini kami membuat alat kontrol volume air. Sensor Ulrasonik merupakan salah satu komponen penting untuk membaca kepresisian ketinggian air yang nantinya akan di konversi menjadi volume yang diinginkan.

II.                    TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ARM NUC120

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32-­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikronkontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0 ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan device programmer terpisah NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB (Fauziah, Sukowati, & Purwanto, 2017)

Gambar 2.1 ARM NUC120

2.2 Pompa air

Pompa air 12V adalah  alat yang digunakan untuk memindahkan cairan atau (fluida) dari suatu tempat ke tempat lainya melalui saluran (pipa) dengan menggunakan tenaga listrik untuk mendorong air yang dipindahkan secara terus menerus.

Gambar 2.2 Pompa air

2.3 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerjanya yaitu Sensor memancarkan sinyal ultrasonik sesaat dan menghasilkan pulsa output sesuai dengan waktu pantul sinyal ultrasonik kemudian dikembalikan menuju sensor.  Dengan mengukur lebar pulsa pantulan tersebut jarak target didepan sensor dapat diketahui. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik. Sensor RF04 ini mempunyai 4 pin yaitu VCC, Trigger, Output dan Gnd.

Sensor ini merupakan sensor ultrasonik SRF04 siap pakai, satu alat yang berfungsi sebagai pengirim (transmitter), penerima (receiver), dan pengontrol gelombang ultrasonik.. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Pada alat ini sensor ultrasnik digunakan untuk mengukur tinggi benda dengan memantulkan gelombang ultrasonik.

Gambar2.3. Sensor Ultrasonik SRF04

Tabel 2.2. Spesifikasi Sensor  SRF04

Tegangan kerja	5V DC
Konsumsi arus	30mA (max 50 mA)
Frekuensi kerja	40 KHz
Jangkauan	3 cm - 300 cm
Input trigger	10us, level pulsa TTL
Dimensi	PxLxT (24 x 20 x 17) mm

2.4 Selenoid Valve

Selenoid Valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik melalui solenoida, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve pneumatic atau katup (valve) solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust.

Lubang masukan, berfungsi sebagai terminal / tempat udara bertekanan masuk atau supply (service unit), sedangkan lubang keluaran berfungsi sebagai terminal atau tempat tekanan angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic, dan lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan udara bertekanan yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve pneumatic bekerja.
Solenoid valve adalah elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam fluidics. Tugas dari solenoid valve dalah untuk mematikan, release, dose, distribute atau mix fluids. Solenoid Valve banyak sekali jenis dan macamnya tergantung type dan penggunaannya, namun berdasarkan modelnya solenoid valve dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu solenoid valve single coil dan solenoid valve double coil keduanya mempunyai cara kerja yang sama. Solenoid valve banyak digunakan pada banyak aplikasi. Solenoid valve  menawarkan switching cepat dan aman, keandalan yang tinggi, awet/masa service yang cukup lama, kompatibilitas media yang baik dari bahan yang digunakan, daya kontrol yang rendah dan desain yang kompak.

Gambar 2.4 Selenoid Valve

2.5 Joystick

Tuas kontrol atau tongkat ria atau tuas kendali (bahasa Inggris: joystick) adalah alat masukan komputer yang berwujud tuas yang dapat bergerak ke segala arah. Alat ini dapat mengirim sinyal arah sebesar dua atau tiga dimensi ke komputer. Alat ini umumnya digunakan sebagai pelengkap untuk memainkan permainan video yang dilengkapi lebih dari satu tombol.

Tuas kendali telah menjadi alat kontrol utama pada kokpit pesawat terbang, termasuk pesawat jet dan pesawat militer, baik sebagai tuas utama ataupun tuas di sisi-sisinya. Tuas kendali juga digunakan untuk mengontrol mesin seperti mesin derek, truk, kursi roda, kamera pengawas dan mesin pemotong rumput. Miniatur dari tuas kendali finger-operated telah diadopsi sebagai alat input untuk peralatan elektronik kecil seperti telepon seluler (ponsel).

2.6 LED RGB

LED RGB adalah sebuah LED yang dapat mengeluarkan perpaduan warna red(merah), green(hijau), dan blue(biru). LED ini seperti LED biasa memiliki anoda dan katoda hanya saja terdapat 3 anoda pada LED ini mewakili warna red, green, dan blue. Tegangan yang dikeluarkan pada anoda-anoda inilah yang akan mempengaruhi warna nyala dari LED RGB. LED rgb termasuk ke dalam integrated output dan dapat digunakan dengan mengendalikan LED red, green, blue, dan pin com yang dihubungkan ke gnd Arduino.

Gambar 2.6 LED RGB

2.7 LCD

Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar. Secara garis besar komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter).

Gambar 2.7 LCD

III.      PERANCANGAN ELEKTRONIK

3.1 Komponen

Adapun komponen yang digunakan yaitu:

1.                   Mikrokontroler  Nuvoton  ARM NUC120

2.                   Sensor Ultrasonik

3.                   Joystick

4.                   LCD 16X2           

5.                   LED RGB

6.                   Pompa Air DC 12V

7.                   Modul Relay

8.                   Selenoid Valve

3.2 Diagram  Blok Sistem

Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem

Cara kerja diagrm blok sistem:

Kontrol Volume Air Berbasis ARM ini bekerja dengan sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian air pada wadah  yang nantinya di konversi menjadi volume yang diinginkan.

1.   Menentukan volume yang diinginkan menggunakan joy stick yang akan di tampilkan pada LCD.

2.   Setelah itu  pilih  OK dengan menggeser joystick ke kanan.

3.   Setelah itu pompa akan menyala mengalirkan air dan akan mati apabila  sudah mencapai volume air yang diinginkan.

4.   Lalu selenoid Valve akan on.

3.3 Diagram Pengawatan

Gambar 3.3 Pengawatan Dalam Kotak

Gambar 3.4 Pengawatan Luar Kotak

Gambar 3.5 Pengawatan Keseluruhan

3.4 Skematik Rangkaian

Gambar 3.6 Skematik Rangkaian

3.5 Diagram Alir 

        Gambar 3.7 Diagram Alir

IV. PERANCANGAN MEKANIK

Gambar 4.1 Gambar alat saat program bekerja

V. HASIL PENGUJIAN DATA DAN ANALISA

Terdapat beberapa tahap pengujian yang dilakukan pada alat yang dibuat. Tahap-tahap tersebut yaitu pengujian perangkat hardware, pengujian pin-pin yang digunakan.

Pada pengujian awal kami mengisi air pada wadah utama. Selanjutnya  mensetting setpoint yang diinginkan dengan joystick. Setelah itu pompa akan menyala mengalirkan air serta indikator LED menyala merah dan akan mati apabila sudah mencapai volume air yang diinginkan serta indikator LED menyala hijau. Kemudian Selenoid Valve akan ON. Kemudian LCD akan kembali ke tampilan awal.

Gambar 5.1 tampilan awal LCD

Gambar 5.2 tampilan saat mengatur set point

Gambar 5.3 tampilan LCD saat pompa mengisi dan Led menyala merah

VI. KESIMPULAN

6.1 Kesimpulan

1. Dengan adanya kontrol volume air berbasis ARM ini sebuah sistem pengisian botol didalam industri akan lebih presisi.

2. Penggunaan sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian air yang nantinya akan dikonversikan menjadi volume yang diinginkan

6.2 Saran

1. Untuk proyek selanjutnya dapat dikembangkan lagi dengan memodifikasi Selenoid Valve yang lebih besar agar botol cepat terisi.

2. Meningkatkan kemampuan kerja aat agar dapat digunakan untuk mengatur setpoint yang lebih bervariasi.

VII. DAFTAR PUSTAKA

[1]   Fauziah, H. Y., Sukowati, A. I., & Purwanto, I. (2017). Rancang Bangun Sistem Absensi Mahasiswa Sekolah Tinggi Teknik Cendekia (STTC) Berbasis Radio Frequency Identification (RFID) menggunakan Arduino UNO R3. Semnastek Umj, 16(November), 1– [2].  Nugroho, A. S., Faridah, & Suryopratomo, K. (2013). Rancang Bangun Sensor Pengukur Level Interface Air dan Minyak pada Mini Plant Separator. Teknofisika, 2(2), 

LAMPIRAN
1. Pengawatan Keseluruhan klik di sini
2. Pengawatan Dalam klik si sini
3. Pengawatan Luar klik di sini
4. Skematik klik di sini
5. Program klik di sini
6. Diagram Blok klik di sini
7. Diagram Alir klik di sini

BIODATA PENULIS

Moch Rissandi. Penulis dilahirkan di Madiun, 30 November 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri 01 Taman Madiun, SMP Negeri  6 Madiun, dan SMA Negeri 5 Madiun. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.0.15.

Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail : mochrissandi4698@gmail.com

Arnidya Kusumaningrum. Penulis dilahirkan di Semarang, 12 Februari 1999. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Sambiroto 01, SMPN 33 Semarang, dan SMAN 15 Semarang. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.0.05.

Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail : arnidyaak@gmail.com

Dwi Peni Zulfa Az-zahra dilahirkan di Wonosobo, 7 November 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N 6 Wonosobo, SMP N 1 Wonosobo, dan SMA N 1 Wonosobo. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.0.08.

Apabila terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail: dwipeni@outlook.co.id