Header Ads

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:

Diberdayakan oleh Blogger.