Penyeleksi Kemasan Botol Bahan Gelas Berlabel dan Tidak Berlabel

Penyeleksi Kemasan Botol Bahan Gelas Berlabel dan Tidak Berlabel

Mestuti Intan Choirunnisa¹ Muhamad Choerul Umar² dan Samuel Beta³

 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : ¹choirunnisamestutiintan@yahoo.co.id, ²muhamadc.umar@gmail.com, ³sambetak2@gmail.com

Intisari - Untuk mengetahui adanya label pada botol berbahan gelas, dibutuhkan alat untuk mendeteksi botol yang berlabel atau tidak berlabel. Maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi Arduino menggunakan masukan sensor berupa phototransistor dan laser, sedangkan luaran berupa motor servo. Phototransistor digunakan untuk mendeteksi label yang ada di kemasan botol dengan laser sebagai sumber cahaya. Dan untuk menyeleksi botol yang berlabel atau tidak berlabel digunakan motor servo. Sedangkan Arduino sebagai kontroler dan pemroses sinyal.

Kata Kunci : Arduino Uno, Phototransistor, Laser, Motor Servo, LED, Limit Switch

Abstract – to know there is a label on bottle that made from glasses, needs a tool to detect bottle labeled or no labeled. So in this project we make an Arduino application using sensor as input from phototransistor and laser. The output is a motor servo.  Photo Transistor used to detect label on bottle with laser as light source . And motor servo used to select bottle labeled or no labeled. While Arduino as controller and signal processor.

Keyword : Arduino Uno, Phototransistor, Laser, Motor Servo, LED, Limit Switch

I.     Pendahuluan

Di bidang industri, suatu produk dapat menjadi terkenal dikarenakan brand yang ada pada label produk itu sendiri. Maka suatu produk harus memiliki kemasan yang menarik serta tidak memiliki kecacatan. Dan untuk itu, proses penyeleksi terpasangnya label pada kemasan produk dirasa sangat penting. Khususnya di Indonesia, banyak industri yang masih menyeleksi label secara manual. Hal ini akan menimbulkan potensi kesalahan saat penyeleksian, dikarenakan human error. Selain itu, proses penyeleksian yang dilakukan secara manual dirasa tidak efisien jika label produk yang diseleksi banyak dan akan memerlukan tenaga manusia yang banyak pula. Dalam prinsip ekonomi, hal ini akan membebani biaya produksi. Maka proses penyeleksian label produk ini perlu digantikan oleh mesin sehingga dapat berjalan secara otomatis dan lebih modern.

II.     Tinjauan Pustaka

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan Arduino Uno ini.

A.     Arduino Uno

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital  dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.

Gambar 1. Arduino Uno

Arduino Uno R3 berbeda dengan semua board sebelumnya karena Arduino Uno R3 ini tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Melainkan menggunakan fitur dari ATMega 16U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial. _[1]

Mikrokontroler	ATMega 328
Operating Voltage	5 V
Input Voltage (recommended)	7 – 12 V
Input Voltage (Limit)	6 – 20 V
Digital I/O Pins	14
Analog Input Pins	6
DC Current per I/O Pin	40 mA
DC Current for 3,3 V Pin	50 mA
Flash Memory	32 KB
SRAM	2 KB
EPROM	1 KB
Clock Speed	16 MHz

Gambar 2. Deskripsi Arduino Uno R3

 

B.     Phototransistor

Phototransistor merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai penangkap cahaya atau detektor cahaya. Phototransistor terdiri dari satu buah transistor dan satu buah led. Bahan utama dari phototransistor adalah silikon atau gemanium. Kepekaan phototransistor sangat tinggi karena phototransistor telah memiliki penguat terintegrasi. Cahaya yang diterima menimbulkan arus pada daerah basis phototransistor, dan menghasilkan penguatan arus mulai dari seratus hingga beberapa ribu kali. _[2}

Gambar 3. Phototransistor dan Simbolnya

Saat phototransistor dikenai cahaya dari laser pointer, terdapat arus IB maka Vout = 0 Volt dan sistem akan menerima pesan bahwa tidak ada label pada kemasan botol. Dan pada saat phototransisitor tidak terkena cahaya (IB = 0 makaVout = Vcc), berarti sistem menerima pesan bahwa terdapat label pada kemasan botol.

Berdasarkan prinsip kerjanya maka phototransistor dapat digunakan sebagai sensor yang mendeteksi ada atau tidaknya label pada kemasan botol berbahan gelas. Jika phototransistor tidak mendeteksi cahaya karena terhalang benda, berarti botol tersebut sudah berlabel dan jika phototransistor mendeteksi cahaya karena tidak terhalang oleh benda, berarti botol tersebut belum berlabel.

C.     Laser

Laser adalah suatu divais yang memancarkan gelombang elektromagnetik melewati suatu proses yang dinamakan emisi spontan. Istilah laser merupakan singkatan dari light amplification by stimulated emission of radiation. Berkas laser umumnya sangat koheren, yang mengandung arti bahwa cahaya yang dipancarkan tidak menyebar dan rentang frekuensinya sempit (monochromatic light). Laser merupakan bagian khusus dari sumber cahaya.

Secara umum suatu divais laser terdiri dari media penguat berkas cahaya (gain medium), sumber energi pemompa (pumping source), dan resonator optik (optical resonator). _[3]

Gambar 4. Laser

D.     Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol closed feedback (umpan balik loop tertutup), sehingga dapat di atur untuk menetukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor, di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, rangkaian gear , potensiometer dan rangkaian kontrol. Rangkaian gear yang ada pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Motor servo dikendalikan dengan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation/PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo.

Gambar 5. Motor Servo

Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang diinginkan atau belum dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. _[4]

Berdasarkan prinsipnya jadi motor servo dapat digunakan sebagai output dari hasil penyeleksi botol berlabel, Jadi saat pada botol terdapat label, maka poros akan berputar ke arah kiri dan saat tidak ada label pada botol, maka poros akan berputar ke arah kanan.

E.     LED

LED (light emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang mampu memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai. Sama seperti dioda normal. Led terdiri dari sebuah chip yang diisi penuh, atau didopping untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut P-N Junction. Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya bergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk P-N junction.

Gambar 6. Light Emitting Diode.

Tak seperti lampu pijar atau neon, Led memiliki kecenderungan pada polarisasinya. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (P-N) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengalirkan arus listrik dari satu arah dan tidak berbalik. Karakteristik chip LED pada umumnya sama dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun, bila diberi tegangan yang terlampau besar , LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju. _[5]

F.     Limit Switch

Limit switch adalah suatu alat yang berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada suatu rangkaian, berdasarkan struktur mekanik dari limit switch itu sendiri.  Limit switch memiliki tiga buah terminal, yaitu: central terminal, normally close (NC) terminal, dan normally open (NO) terminal. Sesuai dengan namanya, limit switch digunakan untuk membatasi kerja dari suatu alat yang sedang beroperasi. Terminal NC, NO, dan central dapat digunakan untuk memutuskan aliran listrik pada suatu rangkaian atau sebaliknya. _[6]

Gambar 7. Simbol Dan Bentuk Limit Switch

III.     PERANCANGAN ALAT

A.     Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :

1.      Arduino Uno R3

2.      Phototransistor

3.      Laser

4.      Motor Servo

5.      LED

6.      Limit Switch

B.     Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi Arduino menggunakan masukan sensor cahaya dengan luaran motor dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 8. Blok Diagram Komponen Utama

C.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi Arduino menggunakan masukan sensor cahaya dan keluaran motor.

Gambar 9. Diagram Alir

IV.     Pengujian Alat

A.     Pengujian Sensor Cahaya

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kepekaan sensor cahaya dalam mendeteksi ketika terhalang benda serta bertujuan untuk menentukan nilai ambang yang akan menjadi set point pada program

Tabel 1. Pengujian Sensor Cahaya

Kondisi	Tegangan Output
Phototransistor tidak terkena laser	Vout = 4,3 V
Phototransistor terkena laser	Vout = 1,6 V

Gambar 10 Benda Kerja

V.     KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1.      Pendeteksi label pada botol memanfaat prinsip kerja dari phototransistor yakni ketika phototransistor terkena cahaya laser berarti botol tidak terdapat label begitu juga sebaliknya ketika tidak terkena laser maka botol terdapat label.

2.      Cahaya laser yang melewati botol sebagian terbias karena sifat cahaya yang terkena kaca akan membias.

REFERENSI

[1]     http://febriadisantosa.weebly.com/knowledge/arduino-uno

[2]     ssptpolsri-gdl-bayutriatm-4467-3-babii.pdf

[3]     http://optics-optics.blogspot.com/2013/03/prinsip-kerja-laser-adalah.html

[4]     http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/03/Pengertian-Motor-Servo.html

[5]     http://belajarduino.blogspot.com/2014/07/tempat-sampah-pintar-smart-trash-bin.html#more

[6]     http://diditnote.blogspot.com/2013/02/limit-switch.html

  

Nama penulis Mestuti Intan Choirunnisa. Penulis lahir di Kota Semarang tanggal 15 Agustus 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK ‘Aisyiyah Bustanul Athfal, SDN Tlogosari Kulon 04, SMPN 9 Semarang, dan SMAN 1 Semarang. Pada tahun 2012, penulis melanjutkan pendidikannya di Politeknik Negeri Semarang dengan mengambil Prodi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik  Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.12.2.10. Apabila ada kritik dan saran silahkan hubungi penulis melalui via e-mail: choirunisamestutiintan@yahoo.co.id

Nama penulis Muhamad Choerul Umar. Penulis lahir di Kota Semarang tanggal 23 Maret 1993. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Pertiwi 29 Semarang, SDN Mangunsari 01 Semarang, MTs N Salatiga, SMK N 7 Semarang. Pada tahun 2012, penulis melanjutkan pendidikannya di Politeknik Negeri Semarang dengan mengambil Prodi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.12.2.11. Apabila ada kritik dan saran silahkan hubungi penulis melalui via e-mail: muhamadc.umar@gmail.com

Donwload Paper
Download Laporan