Prototipe Sistem Pemisah Dan Penghitung Barang Berdasarkan Ukuran Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis

Mikrokontroler ATMEGA328

Dwi Safitri, Prihastuti Harsani, Andi ChairunnasProgram Studi Ilmu Komputer-FMIPA Universitas Pakuan

Jl. Pakuan PO BOX 452, BogorTelp/Fax (0251) 8375 547

E-mail : Dwifylih@gmail.com

ABSTRAK

Hasil penelitian ini adalah prototipe sistem pemisah dan penghitung barang berdasarkan ukuran menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler ATMega328. Sistem Pemisah Dan Penghitung Barang Berdasarkan Ukuran yaitu besar, sedang dan kecil ini dapat mendeteksi benda dan membedakan barang sesuai dengan ukurannya. Sistem ini mendeteksi barang yang berupa kubus. Ketika barang dideteksi oleh sensor ultrasonik maka motor DC akan menggerakan konveyor dan sensor ultrasonik akan mengirim data ke mikrokontroler dan pada program mikrokontroler ditambahkan program penghitungan jumlah barang yang akan disimpan pada kotak penampung kelas di setiap kategorinya, jika barang sudah terdeteksi dan diproses oleh mikrokontroler maka mikrokontroler akan memberi perintah pada servo untuk mengarahkan konveyor ke kotak penampung sesuai kategorinya dan jumlah barang akan ditampilkan ke LCD. Pendeteksian sensor diberi range dan barang akan terdeteksi jika letak barang dalam posisi tegak lurus.

Kata Kunci : Mikrokontroler, Sensor Ultrasonik, Motor DC, Servo, LCD

PENDAHULUAN

Latar BelakangDi dalam dunia industri, khususnya

dalam proses produksi terdapat proses pemisah dan penghitungan barang berdasarkan ukuran yang dilakukan secara manual.Pada proses produksi seringkali mengalami kesulitan dalam pemisahan dan penghitungan barang yang dikategorikan dalam ukuran besar, sedang dan kecil. Karena dalam pemisah dan penghitungan barang yang dilakukan secara manual, hasil produksi barang sering mengalami kekeliruan sehingga informasi yang dihasilkan tidak akurat dan membutuhkan waktu yang cukup lama dalam pengerjaannya, sehingga operasional produksi belum dapat dilaksanakan secara optimal.

Studi pada penelitian ini sudah di lakukan sebelumnya oleh beberapa peneliti

terdahulu, yaitu Ahmad Mahathir Ridwan, Dr.M. Subali, SSi,MT dengan judul “Sistem Penghitung Barang dengan sensor cahaya berbasiskan mikrokontroler AT89S52” pada tahun 2008, dan Aditya Widyastu dengan judul “Sistem Sorting Barang Berdasarkan Ketinggian Barang Menggunakan Sensor Cahaya Berbasis Mikrokontroler AT89S51” pada tahun 2008. Pada penelitian pertama adalah mengenai Sistem Penghitung Barang dengan sensor cahaya dan penelitian yang kedua adalah mengenai Sistem Sorting Barang Berdasarkan Ketinggian Barang sedangkan penelitian yang akan dilakukan adalah gabungan diantara keduanya yaitu “Prototipe Sistem Pemisah Dan Penghitung Barang Berdasarkan Ukuran Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler ATMega328”.

Penelitian ini mengembangkan penelitian sebelumnya dengan menggunakan mikrokontroler ATMega

328 dan menggunakan modul arduino uno. Prinsip kerja yang digunakan yaitu dari motor DC, servo, sensor ultrasonik, dan LCD yang dijalankan oleh modul arduino uno yang telah diprogram. Penelitian ini diharapkan dapat mengefektifkan proses jalannya konveyor, dan juga dapat mengefisienkan waktu dalam melakukan produksi.

TINJAUAN PUSTAKA

Mikrokontroler ATmega328 Mikrokontroler adalah sebuah

sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.

ATMega328adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism.

Sensor UltrasonikSensor ultrasonik adalah sensor

yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, Gelombang ultrasonik bekerja pada frekuensi mulai 20 kHz hingga sekitar 400 KHz. Frekuensi kerja yang digunakan dalam gelombang ultrasonik bervariasi tergantung pada medium yang dilalui, mulai dari kerapatan rendah pada fasa gas, cair hingga padat.

Secara matematis gelombang ultrasonik dapat dirumuskan sebagai : s = v.t/2 dimana s adalah jarak dalam satuan meter, v adalah kecepatan suara yaitu 344 m/detik dan t adalah waktu tempuh dalam satuan detik. Sensor ultrasonik terdiri dari

dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima.

Motor DCMotor 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. (Yohannes, 2011)

Motor ServoMotor servo adalah motor yang

mampu bekerja dua arah(CW danCCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor servo adalah jenis motor yang digunakan sebagai penggerak pada sistem servo (servo-system) seperti pada penggerak pada control posisi lengan robot. Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM denganfrekuensi 50 Hz. (Yohannes, 2011)

LCDLiquid Crystal Display (LCD)

merupakan Sebuah teknologi layar digital yang menghasilkan citra pada sebuah permukaan yang rata dengan memberi sinar pada kristal cair dan filter berwarna, yang mempunyai struktur molekul polar, diapit antara dua elektroda yang transparan. Bila medan listrik diberikan, molekul menyesuaikan posisinya pada medan, membentuk susunan kristalin yang mempolarisasi cahaya yang melaluinya.

METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang digunakan dalam pembuatan prototipe sistem pemisah dan penghitung barang berdasarkan ukuran menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler

ATMEGA328 ini adalah menggunakan Metode Penelitian bidang Hardware Programing.

Waktu Dan Tempat PenelitianPenelitian ini dilaksanakan mulai

Bulan Maret 2014 sampai Juni 2014. Waktu pelaksanaan dilaksanakan setiap hari senin sampai dengan hari kamis, mulai dari jam 10.00 sampai jam 15.00 WIB di Laboratorium Workshop Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Bogor.

Desain Sistem MekanikDesain pada sistem pemisah dan

penghitung barang ini menggunakan 3 buah sensor jarak ultrasonic untuk mendapatkan ukuran yang akurat.

Gambar 1. Desain Mekanik tampak dari atas

Diagram BlockPerancangan hardware secara

umum digambarkan pada blok diagram seperti terlihat dalam gambar 2 berikut ini.

Gambar 1. Diagram Blok Sistem

Diagram block sistem diatas dapat dijelaskan bahwa Ketika barang dideteksi oleh sensor ultrasonik maka motor DC akan menggerakan konveyor dan sensor ultrasonik akan mengirim data ke mikrokontroler dan pada program mikrokontroler ditambahkan program

penghitungan jumlah barang yang akan disimpan pada kotak penampung kelas di setiap kategorinya, jika barang sudah terdeteksi dan diproses oleh mikrokontroler maka mikrokontroler akan memberi perintah pada servo untuk mengarahkan barang ke kotak penampung sesuai kategorinya dan jumlah barang akan ditampilkan ke LCD.

Algoritma SistemPembuatan perangkat lunak sistem

harus mengutamakan cara kerja yang efisien berikut flowchart dari desain software yang digunakan. Flowchart program utama terdapat pada gambar 3.

Gambar 3. Flowchart Program UtamaPenjelasan flowchart program utama:

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian Modul Mikrokontroler ATMega 328

Pengujian pada modul mikrokontroler ATMega 328 yang dilakukan dengan cara memberikan tegangan 12VDC 0.5 A pada modul mikrokontroler dengan indikator sebuah LCD akan menyala.

Gambar 4. Pengujian modul mikrokontroler ATMega 328

Pengujian Sensor UltrasonikPengujian sensor yang dilakukan

dengan cara memnbuat simulasi dengan menggunakan mikrokontroler dan program dalam arduino. Sensor dihadapkan pada objek yang selanjutnya akan ditampilkan pada LCD nilai hasil uji coba.

Melakukan pengujian terhadap ketiga sensor ultrasonic merupakan bagian penting agar sensor tidak mengalami masalah ketika di integrasikan dengan servo Melakukan pengujian terhadap sensor ultrasonik dilakukan dengan cara membuat rangkaian sederhana menggunakan mikrokontroler dan program yang dibuat di arduino.

Gambar 5. Pengujian Sensor ultrasonik

Pengujian Servo Pada Sensor Ultrasonik

Pengujian prototipe menggunakan servo yang berfungsi untuk memberi arah kepada konveyor untuk berputar secara otomatis berdasarkan inputan sensor ultrasonic.Tabel 1. Pengujian Servo Pada Sensor Ultrasonik

Penjelasan dari tabel berikut yaitu . jika jarak atas >=1 & atas<3 & samping2>=1 & samping<=4 maka servo akan berputar 0°, jika jarak atas>2 & atas<=5 & samping>=2 & samping<=5 maka barang termasuk ukuran sedang, servo akan berputar 20°, dan jika jarak atas>3 & atas<6 & samping>=4 & samping<10 maka barang termasuk ukuran kecil, servo akan berputar 40°.

Pengujian Motor DC Pada Servo Pengujian prototipe terhadap servo

pada motor DC yang berfungsi penggerak konveyor setelah servo berputar sesuai yang dibutuhkan, motor DC akan berputar menggerakan konveyor setelah servo berputar sesuai inputan.Tabel 2. Pengujian motor DC pada servo

Pengujian Motor DC Pada Sensor Ultrasonik

Pengujian prototipe terhadap sensor ultrasonic pada motor DC berfungsi sebagai penggerak konveyor dengan motor berputar pada satu arah. Jika barang telah terdeteksi oleh sensor ultrasonic maka motor DC akan berputar satu arah yang akan menggerakan konveyor dengan bantuan gearbox.Tabel 3. Pengujian motor DC pada sensor ultrasonik

Motor DC

Putaran

Kondisi

Barang

Sensor Ultrasonik

(cm) HasilAtas

Samping

DC Searah Besar >=1 & <3

>=1 & <=4

Berhasil

DC Searah Kecil >2 & <=5

>=2 & <=5

Berhasil

DC Searah Sedang

>3 & <6

>=4 &<10

Berhasil

Servo Hasil State

Kondisi Barang

Sensor Ultrasonik (cm) Hasil

Atas SampingServo 0° Besar >=1

& <3>=1 &

<=4Berhasil

Servo 20° Sedang >2 & <=5

>=2 & <=5

Berhasil

Servo 40° Kecil >3 & <6

>=4 &<10

Berhasil

Motor DC

Putaran

Kondisi Barang

Hasil State Servo

Hasil

DC Searah Besar 0° BerhasilDC Searah Sedang 20° BerhasilDC Searah Kecil 40° Berhasil

Uji Coba SistemHasil Pengamatan dilakukan

terhadap tiga sensor ultrasonic,.Tabel 4. Uji coba Sistem

Uji coba diatas dijelaskan bahwa ketika kondisi barang besar dengan ukuran 4 cm, barang sedang dengan ukuran 3 cm dan barang kecil dengan ukuran 2 cm. Barang dideteksi sensor ultrasonic yang telah diberi perintah barang besar jika jarak atas >=1 & atas<3 & samping2>=1 & samping<=4 maka servo akan berputar 0°, jika jarak atas>2 & atas<=5 & samping>=2 & samping<=5 maka barang termasuk ukuran sedang, servo akan berputar 20°, dan jika jarak atas>3 & atas<6 & samping>=4 & samping<10 maka barang termasuk ukuran kecil, servo akan berputar 40° , motor DC akan berputar menggerakkan konveyor, LCD akan menampilkan jumlah barang yang telah terdeteksi sesuai kategori.

Uji Coba Validasi Sensor UtrasonikTahap uji coba validasi sensor

ultrasonic ini akan dilakukan pada beberapa kondisi yaitu ukuran barang besar, sedang dan kecil.

Tabel 5. Uji coba validasi sensor ultrasonic

Tabel 6. Uji coba validasi sensor ultrasonik (segitiga dan oval)

Perbandingan uji coba validasi pada tabel 7 dan tabel 8 terdapat perbedaan pendeteksian yang sangat jauh yaitu pada sistem mendeteksi bentuk barang yang berbeda maka output sensor ultrasonic berbeda. Ketika sensor mendeteksi bentuk segitiga dengan ukuran 6cm sensor mendeteksi lebar segitiga dengan output pendeteksian tidak terhingga karena barang terlalu besar dan terlalu dekat dengan sensor, segitiga kecil dengan ukuran 3cm dapat terdeteksi tapi pendeteksiannya diluar range atau batas yang ditentukan untuk kotak kubus, sedangkan yang berbentuk oval dapat terdeteksi akan tetapi dapat berubah-ubah pendeteksiannya karena bentuk oval tidak rata.

Untuk menghitung galat dari penghitungan jarak manual dan jarak yang di ambil oleh sensor ultrasonik dapat menggunakan persamaan.

Galat = jarak lebih besar - jarak lebih kecil

Keterangan:Jarak lebih besar dapat di ambil dari perbandingan jarak manual atau jarak ultrasonik begitu pun jarak lebih kecil.

Optimasi Setelah semua pengujian

komponen dilakukan dan beberapa proses dilalui, dimulai dari mikrokontroler, komponen elektronika dan sensor. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, secara umum sistem berjalan dengan baik sesuai dengan fungsinya masing-masing. Optimsai dilakukan untuk

Kondisi Barang

Ukuran Barang (cm)

Sensor Ultrasonik

(cm)

Putaran Serv

o

Motor DC

Perhitungan

Atas Samping

Besar

4 >=1 & <3

>=1 &

<=4

0° Searah

1

Sedang

3 >2 & <=5

>=2 &

<=5

20° Searah

1

Kecil

2 >3 & <6

>=4 &<1

0

40° Searah

1

Kondisi

Barang

Ukuran

Barang

(cm)

Jarak Manual

(cm)

Jarak Sensor Ultraso

nik

Galat (cm)

Waktu

Deteksi

(detik)

atas

samping

atas

samping

atas

samping

Besar 4 2 1.5 3 2 1 0.5 1.5Sedang

3 3 2.5 4 3 1 0.5 1.3

Kecil 2 4 3.5 5 5 1 1.5 1.2

Bentuk

Barang

Ukuran

Barang

(cm)

Jarak Manual

(cm)

Jarak Sensor

Ultrasonik

Galat (cm)

Waktu Deteks

i (detik)

atas

samping

atas

samping

atas

samping

Segitiga kecil

3 4 2 6 12 2 10 -

Segitiga besar

6 0.5

0.5 10

error

9.5

Tak hingga

-

Oval 4 2 3 4 3 2 0 1.3

mengetahui seberapa jauh tingkat efektifitas sistem dan kemungkinan adanya kendala teknis yang dimungkinkan terjadi disebabkan pengaruh dari luar.Tabel 7. Optimasi 1

Uji coba di atas dijelaskan bahwa jika kondisi barang besar dengan ukuran 4cm, barang sedang dengan ukuran 3 cm, barang kecil dengan ukuran 2 cm. percobaan dilakukan dengan mengamati jarak yang dihitung manual dengan jarak yang di hitung oleh sensor ultrasonic dan mengamati waktu pendeteksian ketiga benda tersebut, hasil deteksi di kirimkan oleh sensor ultrasonic ke mikrokontroler dan mikro kontroler mengirim perintah pada servo.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan Kesimpulan yang didapat pada

penelitian prototipe sistem pemisah dan penghitung barang berdasarkan ukuran menggunakan sensor ultrasonik ini adalah dapat mendeteksi benda dan membedakan barang sesuai dengan ukurannya. Sistem ini mendeteksi barang yang berupa kardus kotak berbentuk kubus yang dibedakan berdasarkan ukuran sisinya, kubus besar mempunyai ukuran sisi 4cm, kubus sedang mempunyai ukuran sisi 3cm, sedangkan kubus kecil mempunyai ukuran sisi 2cm. setelah ukuran kubus terdeteksi, kubus akan di simpan pada penampung disetiap kategorinya. Selain itu sistem akan menghitung setiap barang yang terdeteksi sesuai ukuran yaitu besar, sedang dan kecil.

Pendeteksian bentuk barang yang berbeda maka output sensor ultrasonic berbeda. Ketika sensor mendeteksi bentuk segitiga dengan ukuran 6cm sensor mendeteksi lebar segitiga dengan output pendeteksian tidak terhingga karena barang terlalu besar dan terlalu dekat dengan sensor, segitiga kecil dengan ukuran 3cm dapat terdeteksi tapi pendeteksiannya diluar range atau batas yang ditentukan untuk kotak kubus, sedangkan yang berbentuk oval dapat terdeteksi akan tetapi dapat berubah-ubah pendeteksiannya karena bentuk oval tidak rata.

Pada prototipe pemisah barang memiliki kelebih yaitu sistem dapat memisahkan barang berdasarkan ukuran yaitu besar, sedang dan kecil dan dapat mengitung jumlah barang yang terdeteksi sesuai ukuran yang telah dikategorika sehingga mempermudah kinerja didalam dunia industri khususnya pada proses produksi

Prototipe pemisah barang juga memiliki kekurangan yaitu pada proses pendeteksian sensor masih belum stabil dan berubah-ubah tiap pendeteksiannya, Penyebab tidak stabilnya pendeteksian adalah letak sensor sangat dekat dengan barang dikarenakan sensor ultrasonic adalah sensor yang sensitive, deteksi jarak 2cm-250cm dan tinggi presisi sampai dengan 0.3cm.

Saran Prototipe sistem pemisah dan

penghitung barang berdasarkan ukuran menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler ATMega328 ini masih perlu pengembangan lebih lanjut untuk mendapatkan hasil yang optimal, maka saran yang dapat dikemukakan yaitu :

1. Karena masih merupakan prototipe, diharapkan bisa diaplikasikan pada sistem yang sebenarnya agar dapat menjadi rekomendasi pihak industri dalam otomasi pemilih dan penghitung barang

Kondisi Barang

Ukuran

Barang (cm)

Jarak Manual

(cm)

Jarak sensor

ultrasonik (cm)

Waktu Deteksi (detik)

Putaran Servoa

tas

samping

atas

Samping

Besar

Sedang

Kecil

Besar

4 2 1.5 2 3 1.5

1.3 1.2

0°

Sedang

3 3 2.5 4 3 1.2

2 1 20°

Kecil

2 4 3.5 5 5 1.3

1 1.2

40°

2. Dapat menambahkan sensor lain seperti sensor inframerah agar lebih akurat dalam pendeteksian barang.

3. Dapat diperbanyak kondisi agar lebih optimal.

Daftar Pustaka

2009. Apa Itu Mikrokontroler?. (http://hme.ee.itb.ac.id/elektron/?p=32, diakses pada 8 Maret 2014)

Christoforus, Yohannes. 2011. Sistempenghitung jumlah barang otomatis dengan dengan sensor ultrasonic.

Firmansyah, Saftari. Utak-atik Otomotif, (Google Books, Diakses 13 Maret 2014)

Lessons, axelle. 2012. Pengertian Barang Dan Jasa. (http://axellelessons. blogspot.com/ 2012/05/pengertian-barang-dan jasa.html, diakses pada 8 maret 2014)

Pengertian mikrokontroler ATMEGA328. (repository.usu.ac.id/bitstream /123456789 /35001/4/Chapter%20II.pdf, diakses pada 11 Maret 2014)

Ridwan, Subali. 2008. Sistem Penghitung Barang dengan sensor cahaya berbasiskan mikrokontroler AT89S52

Yuliana, esti. 2011. Pengertian LCD .(http://teknikinformatika-esti.Blogspot.com /2011/06/pengertian-lcd-dan-plasma.html, diakses pada 11 Maret 2014)