Rancang Bangun Simulasi Lift Empat Lantai Menggunakan ARM
Rancang
Bangun Simulasi Lift Empat Lantai Menggunakan ARM
Afrizal
Sabriansyah Rozjak1, Agus Sony Rahmawan2, Innurul Azizah
3 , Samuel Beta
Kuntarjo⁴
Email : afrizalsabriansyah@gmail.com1, agussony89@gmail.com2 , innurulazizah@gmail.com3 , sambetak2@gmail.com⁴
Jurusan Teknik Elektro Program Studi D3 Teknik
Elektronika
Politeknik Negeri Semarang
Jln. Prof. H. Sudarto,
S.H., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah,Indonesia. 50275.
vTelp. (021)7473417,
website : www.polines.ac.id,
Email :
malito:sekretariat@polines.ac.id
Abstrak – Nowadays, human resources,
especially students, are required to be able to balance the development of technology
that is supported by adequate facilities and infrastructure to be able to
overcome challenges in the future. Over time, the props available on campus are
increasingly using and obsolete, this makes it difficult for students to learn.
Therefore to help the teaching and learning process a new teaching aid was made
in the form of a miniature lift using the ARM NUC120 microcontroller. This
trainer is made using 11 buttons and 4 optocoupler sensors as input. These 11
buttons are used as floor buttons, elevator up and down buttons and alarm
buttons. While the optocoupler sensor is used as a position to detect the lift
cage. Input from the button and optocoupler are then processed using the ARM
NUC120 and produce an output in the form of a DC motor motion to pull the cage
up or down and display the position of the lift cage on the seven segment
display. This tool also produces an output in the form of a buzzer when the
alarm button is pressed and the led light when there is a button pressed to
indicate that the button has been pressed.
Keywords: Button (Push Button), Optocoupler Sensor, ARM
NUC120, DC Motor, Seven Segment Display, Buzzer, LED.
Intisari- Sekarang ini sumber daya manusia khususnya mahasiswa dituntut untuk mampu mengimbangi perkembangan teknologi yang didukung dengan adanya sarana dan prasarana yang memadai agar dapat melalui tantangan di masa depan. Seiring berjalannya waktu maka alat peraga yang tersedia di kampus semakin using dan kuno, hal ini membuat mahasiswa kesulitan untuk belajar. Maka dari itu untuk membantu proses belajar mengajar dibuatlah alat peraga yang baru berupa miniature lift dengan menggunakan mikrokontroler ARM NUC120. Alat peraga ini dibuat dengan menggunakan 11 buah tombol dan 4 buah sensor optocoupler sebagai masukan nya. 11 buah tombol ini digunakan sebagai tombol lantai , tombol naik turun lift dan tombol alarm. Sedangkan sensor optocoupler digunakan sebagai pendeteksi posisi sangkar lift. Masukan dari tombol dan optocoupler kemudian diproses dengan menggunakan ARM NUC120 dan menghasilkan keluaran berupa gerakan motor DC untuk menarik sangkar naik ataupun turun dan menampilkan posisi sangkar lift pada tampilan tujuh ruas. Alat ini juga menghasilkan keluaran berupa bunyi buzzer ketika tombol alarm di tekan dan nyala led ketika ada tombol yang ditekan untuk menandakan bahwa tombol telah di tekan.
Kata kunci : Tombol (Push Button), Sensor Optocoupler , ARM NUC120 , Motor DC , Tampilan Tujuh Ruas ( Seven Segmen ) , Buzzer, LED.
I. Pendahuluan
Dalam Perkembangan dan kemajuan teknologi yang semakin
pesat, sumber daya manusia juga dituntut untuk mampu mengimbangi perkembangan
tersebut yang didukung dengan sarana dan prasarana yang memadai. Untuk itulah
perguruan tinggi bertujuan untuk membentuk mahasiswa handal yang memahami ilmu
pengetahuan dan teknologi yang diberikan di perguruan tinggi serta mampu
mengembangkan dan merealisasikannya di masyarakat khususnya di dunia kerja dan
industri.
Pendidikan kontrol dan kendali merupakan salah satu
materi penting di bidang ilmu Teknik Elektro dan untuk menunjang pembelajaran
tersebut maka diperlukannya sarana dan prasarana salah satunya dengan
disediakannya alat peraga.
Untuk memenuhi salah satu tujuan Politeknik Negeri
Semarang yang menyatakan bahwa Politeknik Negeri Semarang ingin menghasilkan
lulusan yang memiliki keahlian dibidang teknologi dan bisnis yang diakui dunia
industri maka muncul gagasan untuk membuat alat peraga berbasis ARM yang
digunakan untuk mengontrol dan mengendalikan miniature lift empat lantai
sebagai sarana dan prasarana penunjang kegiatan belajar mahasiswa khususnya di
mata kuliah Laboratorium Sistem Kendali Kontinu.
II. Tinjauan Pustaka
1.
Tombol
Gambar 2.1 Tombol ( Push Button)
Tombol
adalah perangkat / saklar sederhana yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan
aliran listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak
mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai
device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan
saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi
normal. Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan
operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan
untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah
mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah
saklar seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja
mengatur pengkondisian On dan Off. Alat ini menggunakan 11 tombol yang memiliki
fungsi nya masing – masing. Pada bagian bawah lift terdapat 5 tombol , 1 tombol
berfungsi sebagai alarm dan tombol lainnya berfungsi sebagai tombol lantai (
lantai 1 -4).
2.
Sensor Optocoupler
Gambar 2.2 Sensor Optocoupler
Sensor Optocoupler adalah komponen elektronika
yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optic. Pada dasarnya
optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu transmier yang berfungsi sebagai
pengirim cahaya optic dan receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber
cahaya.
Pada prinsipnya,
Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang
terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya
infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap
cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya
infra merah yang dipancarkan oleh IR LED.
Arus listrik yang
mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra
merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir
pada IR LED tersebut. Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya
yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah
tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.Cahaya Infra Merah yang dipancarkan
tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya
hubungan atau Switch ON pada Phototransistor.
3.
ARM NUC120
Gambar 2.3 ARM NUC120
DT-ARM NUC120
merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM
Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai
dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal,
sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui
bootloader bias dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.
4.
Driver Motor DC
Gambar 2.4 Driver
Motor DC
Driver L298N Dual H Bridge Driver
Motor DC IC Didorong bagian dari area suplai terminal Vs: +5 V ~ +35 V, seperti
kebutuhan untuk mengambil daya di dalam papan, area pasokan Vs: +7 V ~ +35 V
Didorong bagian dari arus puncak Io: 3A Bagian logis dari area pasokan terminal
Vss: +5 V ~ + 7 V ( dapat mengambil daya di dalam papan +5 V) Bagian logis dari
kisaran operasi saat ini: 0 ~ 36mA Suhu penyimpanan: -25 Deg C ~ +130 Deg C
Ekstensi Lainnya: kontrol indikator arah, bagian logis dari pelat yang akan
diambil antarmuka daya.
Spesifikasi:
a. Pengemudi: IC Driver Motor L298N Dual H Bridge IC
b. Area suplai terminal bagian yang digerakkan Vs: +5 V ~ +35 V;
seperti kebutuhan untuk mengambil daya di dalam papan, area pasokan Vs: 7V ~
35V
c. Arus puncak dari bagian yang didorong Io: 2A
d. Pasokan terminal dari bagian logis Vss: + 5 V ~ + 7 V (dapat
mengambil daya dalam papan + 5 V)
e. Kisaran operasi saat ini dari bagian logis: 0 ~ 36mA
f. Rentang tegangan input sinyal kontrol:
Rendah: -0,3V ≤ Vin ≤ 1,5V
Tinggi: 2.3V ≤ Vin ≤ Vss
memungkinkan rentang tegangan sinyal
input:
Rendah: -0,3 ≤ Vin ≤ 1,5V (sinyal kontrol
tidak valid)
Tinggi: 2.3V ≤ Vin ≤ Vss (sinyal kontrol
aktif)
g. Konsumsi daya
maksimum: 20W (ketika suhu T = 75 ° C)
h. Suhu penyimpanan: -25 ° C ~ +130 ° C
i. Ukuran Papan Driver: 55mm * 49mm * 33mm (dengan pilar tembaga
tetap dan tinggi heat sink)
j. Berat Papan Pengemudi: 33g
k. Ekstensi lainnya: kontrol indikator arah, bagian logika pelat
untuk mengambil antarmuka daya.
5.
Motor DC
Gambar 2.5 Motor
DC
Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber
tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan
arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana
diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk
kisaran kecepatan yang luas.
Keuntungan utama motor DC
adalah dalam hal pengendalian kecepatan motor DC tersebut, yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan
mengatur :
a. Tegangan kumparan motor DC – meningkatkan tegangan kumparan motor DC
akan meningkatkan kecepatan
b. Arus medan – menurunkan
arus medan akan meningkatkan kecepatan.
6.
Buzzer
Gambar 2.6 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen
elektronika yang mampu menghasilkan bunyi. Ada
2 jenis buzzer yaitu buzzer aktif dan buzzer pasif. Buzzer
aktif adalah buzzer yang bisa mempunyai suaranya sendiri, sehingga buzzer
jenis ini dapat berdiri sendiri, kita cukup menghubungkannya ke listrik dan
terdengar suara. Tanpa perlu tambahan rangkaian oscilator. Buzzer
pasif adalah buzzer yang tidak mempunyai suaranya sendiri. Sehingga perlu
kita perlu ditambahkan suara atau nada. Dibutuhkan rangkaian oscilator untuk
membangkitkan suara buzzer pasif ini. Speaker adalah salah satu contoh buzzer
pasif.
Pada
alat ini buzzer digunakan sebagai alarm.
7.
Tampilan
Tujuh Ruas ( 7 Segmen)
Gambar 2.7 Tampilan Tujuh Ruas
Seven segment adalah
suatu segmen-segmen yang digunakan untuk menampilkan angka / bilangan decimal.
Seven segment ini terdiri dari 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8
dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri
dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment dapat menampilkan
angka-angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau
tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
8. LED
Gambar 2.8 LED
Light Emitting
Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat
memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED
merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna
Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang
dipergunakannya.
LED terdiri
dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P
dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses
untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni
sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED
dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda
(K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang
kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material).
Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan
cahaya monokromatik (satu warna).
III. PERANCANGAN ALAT
3.1 Perangkat
keras dan elektronika
Adapun perangkat yang digunakan yaitu :
1. Tombol
2. Sensor Optocoupler
3. ARM NUC120
4. Motor DC
5. Tampilan Tujuh Ruas
6. Buzzer
7. LED
3.2
Perancangan Hardware
Alat ini menggunakan masukan tombol (push
button) dan sensor optocoupler. Lalu masukan
di proses di dalam ARM NUC120. Kemudian perintah yang diberikan oleh ARM
NUC120 diteruskan oleh keluaran yaitu Motor DC berupa gerakan menarik sangkar
lift naik atau turun dan tampilan posisi sangkar lift pada tampilan tujuh ruas
(seven segmen) serta keluaran berupa bunyi buzzer ketika tombol alarm ditekan
dan nyala LED ketika tombol ditekan.
Diagram blok
dari alat ini sebagai berikut :
Gambar 3.1 Diagram blok
Gambar
Rangkaian dari alat ini sebagai berikut :
Gambar 3.2 Gambar Rangkaian
Gambar
Pengawatan Rangkaian :
a. Pengawatan
Luar
Gambar 3.3 Gambar Pengawatan Luar
b. Pengawatan
Dalam
Gambar 3.4 Gambar Pengawatan Dalam
Diagram Alir :
a. Diagram
Alir Utama
b. Diagram
Alir Naik
c. Diagram
Alir Turun
IV. PENGUJIAN ALAT
Push Button,LED,tujuh ruas,TCST2000,Motor,dan
buzer.
Pengujian ini bertujuan untuk mengecek masukan
dari push button yang hasilnya akan menggerakkan motor menuju nomer lantai yang
di pencet, kemudian sensor optocoupler berfungsi untuk membaca posisi sangkar
lift yang kemudian di tampilkan pada tampilan tujuh ruas ,optocoupler juga
berfngsi sebagai masukan untuk menghentikan motor dc saat permintaan lantai
sudah sama dengan posisi sangkar lift.Buzer menyala saat tombol alarm di tekan
dan akan mati saat tombol alarm di tekan lagi.
V.
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Setelah melakukan
percobaan ,pengambilan data, dan penganalisisan terhadap data yang telah di
dapat pada penelitian ini,maka di dapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1.Alat Racang Bangun
Simulasi lift 4 lantai berbasis ARM NUC120 dapat berjalan dengan baik.
2.Pengunaan sensor
optocoupler TCST2000 sangat cocok untuk sensor posisi pada alat simlasi karena
rangkaian cukup sederhana.
3.Motor DC harus memiliki
gerabox untuk menaikkan torsi agar bisa mengangkat sangkar lift.
B.
Saran
1.Untuk proyek selanjutnya
dapat dikembangkan lagi untuk desain mekanik lebih rapi.
2.Pengecekan komponen apakah
dalam keadaan baik dan sesuai dengan fungsi dari alat tersebut.
VI. Referensi
Musyahar, G.
2017. Prototype Pembelajaran Lift Tiga Lantai Berbasis Arduino. Tugas
Akhir Institut Teknologi Bandung.
Hidayat, D.
2016. Aplikasi Pintu Cerddas Pada Lift Berbasis Mikrokontroler ATMEGA16. Disertasi
Universitas Sumatera Utara.
Ardiansyah, A.
2013. Rancang Bangun Prototipe Elevator Menggunakan Mikrokontroler Arduino
ATMEGA 328p. Skripsi Universitas Mercu Buana.
Hartawan, L.
2010. Perancangan Sistem Kendali Miniatur Lift Tiga Lantai. Tugas Akhir Institut
Teknologi Bandung.
Yudamson,
Afri. 2013. Rancang Bangun Model Lift Cerdas 3 Lantai dengan Menggunakan PLC
Omron ZEN 20C1AR-A-V2. Tugas Akhir Universitas Lampung.
https://trikueni-desainsistem.blogspot.com/2014/04/Pengertian-Push-Button.html
VII. Lampiran
Diagram alir (Klik DISINI)
Diagram blok (Klik DISINI)
Gambar Rangkaian (Klik DISINI)
Jurnal (Klik DISINI)
Presentasi (Klik DISINI)
Program (Klik DISINI)
Biodata
Penulis
Afrizal Sabriansyah
Rozjak. Penulis di lahirkan di Semarang pada tanggal 14 Agustus 1999. Penulis
menempuh pendidikan formal di SDN Pleburan 03 Semarang , SMP Muhammadiyah 3
Semarang, SMK Negeri 3 Semarang. Pada tahun 2017 penulis terdaftar menjadi
mahasiswa baru di Politeknik Negeri Semarang pada Program Studi D3 Teknik
Elektronika Jurusan Teknik Elektro dan dengan NIM 3.32.17.1.02.
Apabila terdapat kritik,
saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail
penulis : afrizalsabriansyah@gmail.com
Agus Sony Rahmawan.
Penulis di lahirkan di Blora pada tanggal 12 Agustus 1999. Penulis menempuh
pendidikan formal di SDN 2 Ngawen , SMP Negeri 1 Ngawen, SMA Negeri 1 Tunjungan.
Pada tahun 2017 penulis terdaftar menjadi mahasiswa baru di Politeknik Negeri
Semarang pada Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro dan
dengan NIM 3.32.17.1.03.
Apabila terdapat kritik,
saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail
penulis : agussony89@gmail.com
Innurul Azizah. Penulis
di lahirkan di Grobogan pada tanggal 28 Mei 1999. Penulis menempuh pendidikan
formal di SDN 4 Purwodadi , SMPN 6 Purwodadi, SMA Muhammadiyah Purwodadi. Pada
tahun 2017 penulis terdaftar menjadi mahasiswa baru di Politeknik Negeri
Semarang pada Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro dan
dengan NIM 3.32.17.1.12.
Apabila terdapat kritik,
saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail
penulis : innurulazizah@gmail.com
Tidak ada komentar: