SISTEM DIGITAL

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan Perancangan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Listing Program

5. Flowchart

6. Rangkaian Simulasi

7. Hardware dan Vidio

8. Link Download

Pendahuluan

    Industri minuman modern telah mengalami perkembangan pesat dalam penggunaan kemasan plastik dan kaleng sebagai pilihan utama untuk mengemas produk-produk mereka. Kemasan ini tidak hanya menawarkan kepraktisan dalam distribusi dan penyimpanan tetapi juga memberikan keamanan dan ketahanan produk yang diperlukan dalam pasar yang semakin kompetitif.

    Di balik produksi minuman berkemasan plastik dan kaleng yang efisien ini, terdapat sistem conveyor yang menjadi tulang punggung dalam menjaga kelancaran proses di pabrik minuman. Conveyor tidak hanya bertugas untuk mengangkut kemasan dari satu tahap produksi ke tahap berikutnya, tetapi juga memainkan peran krusial dalam memastikan setiap langkah dari pengemasan hingga distribusi berjalan dengan baik.

    Pendahuluan ini akan membahas lebih dalam mengenai pentingnya kemasan plastik dan kaleng dalam industri minuman, serta peran integral conveyor dalam menjaga efisiensi dan keamanan dalam proses produksi. Selain itu, akan dibahas pula tantangan dan inovasi terkini yang dihadapi dalam mengoptimalkan sistem conveyor untuk memenuhi tuntutan pasar dan standar industri yang semakin ketat.

1. Tujuan Perancangan

Adapun tujuan :

    a. Mempermudah dalam melakukan perhitungan barang pada conveyor

    b. Membuat penghitung barang pada conveyor

    c. Menerapakan prinsip kerja aplikasi penghitung barang pada conveyor

    d. Menerapkan simulasi rangkaian aplikasi penghitung barang pada conveyor

2. Komponen

Ada beberapa komponen yang digunakan :    a. HC-SR04 Ultrasonik Sensor

A. HC-SR04 Ultrasonik Sensor

B. Infrared Sensor

C. HX711 Load cell

D. Inductive Proximity Sensor

E. Breadboard

F. Motor DC

G. Push Pull Solenoid

H. Motor Servo

I. Liquid Crystal Display I2C

J. STM32103C8

3. Dasar Teori

A. HC-SR04 Ultrasonik Sensor

    Sensor ultrasonik HC-SR04 adalah suatu sensor yang fungsinya mengubah besaran fisis bunyi menjadi besaran listrik maupun sebaliknya. Fungsi sensor ultrasonik HC-SR04 biasa digunakan untuk mendeteksi objek yang ada di depannya dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik.

Cara Kerja Sensor Ultrasonic HC-SR04 Arduino

    Sensor ultrasonik HC SR04 memiliki sepasang transduser ultrasonik yang berfungsi sebagai transmitter (memancarkan gelombang) dan receiver (menerima pantulan gelombang). Cara kerja sensor HC SR04 berawal dari gelombang ultrasonik berfrekuensi 40 kHz (sesuai osilator) yang dibangkitkan oleh piezoelektrik sebagai transmitter-nya. Kemudian gelombang yang terbentuk dipancarkan mengenai target. Hasil pantulan gelombang tersebut nantinya akan diterima oleh receiver piezoelektrik untuk dikalkulasikan waktu pengiriman dan waktu diterimanya gelombang pantul tersebut.

    Hasil pengalkulasian itulah nanti yang akan kita peroleh sebagai nilai jarak.Prinsip kerja sensor ultrasonik HC-SR04 kurang lebih hampir sama dengan contoh gambar kelelawar yang mendeteksi buah di depannya. Kira-kira bentuk ilustrasi cara kerja HC SR04 seperti ini.

    Rumus sensor ultrasonik diambil dari rumus kecepatan. Karena sudah diketahui kecepatan rambat bunyi berada di kisaran 340 m/s, maka rumus menghitung jarak sensor ultrasonik adalah:

S = 340.t / 2

Keterangan :

S= Jarak objek

t= Selisih waktu dipancarkan dan diterimanya gelombang

Spesifikasi Sensor Ultrasonik HC-SR04 Arduino

Jarak Deteksi	2 - 300 cm
Akurasi Jarak	3 mm
Tegangan Operasi	5 Volt
Sudut Pantul	< 15 derajat
Konsumsi Arus	15 mA
Panjang	4,5 cm
Lebar	2 cm
Tinggi	1,5 cm

• Pin Trig (Trigger), trigpin Arduino berfungsi untuk memicu pemancaran gelombang ultrasonik. Gelombang akan terpancarkan saat pin ini diberikan logika HIGH.

• Pin Echo, berfungsi untuk mendeteksi pantulan gelombang ultrasonik apakah sudah diterima atau belum. Pin Echo bernilai HIGH jika gelombang pantulan belum diterima dan bernilai LOW jika pantulan sudah diterima.

• Pin VCC, berfungsi untuk mengoneksikan sensor ke power supply 5 volt Arduino. Jadi kamu bisa langsung mengoneksikan pin VCC ke pin 5V di Arduino.

• Pin GND, berfungsi untuk mengoneksikan sensor ke power supply ground. Sama dengan pin VCC, kamu juga bisa langsung menghubungkan pin GND ini ke pin GND Arduino

Komponen Sensor Ultrasonik HC-SR04

• Piezoelektrik, fungsi dari komponen ini adalah mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang menghasilkan gelombang ultrasonik maupun sebaliknya.
• Transmitter, yaitu komponen yang berfungsi untuk memancarkan gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh piezoelektrik ke objek yang ingin diukur jaraknya.
• Receiver, berfungsi untuk menerima pantulan gelombang ultrasonik dari objek yang ingin diukur jaraknya.

B. Infrared Sensor

    Sensor IR adalah perangkat elektronik sederhana yang memancarkan dan mendeteksi radiasi IR untuk mengetahui objek/hambatan tertentu dalam jangkauannya. Beberapa fiturnya adalah sensor panas dan gerak. Sensor IR menggunakan radiasi infra merah dengan panjang gelombang antara 0,75 hingga 1000µm yang berada di antara wilayah spektrum elektromagnetik tampak dan gelombang mikro. Wilayah IR tidak terlihat oleh mata manusia. Spektrum inframerah dikategorikan menjadi tiga wilayah berdasarkan panjang gelombangnya yaitu Inframerah Dekat, Inframerah Tengah, Inframerah Jauh.

Daerah Panjang Gelombang Spektrum Inframerah :

• Dekat IR – 0,75µm hingga 3 µm
• Pertengahan IR – 3 µm hingga 6 µm
• IR Jauh – > 6 µm

Prinsip Kerja Sensor Inframerah :

    Prinsip kerja dari sensor inframerah mirip dengan sensor pendeteksi gerakan. Dimana sensor akan mendeteksi pancaran gelombang mkiro inframerah yang dikeluarkan oleh suatu obyek. Sinar inframerah yang diterima oleh sensor akan diubah oleh sirkuit di dalam sensor menjadi sinyal keluaran digital yang dapat dihubungkan ke modul rangkaian mikrokontroller atau sistem alarm.

Elemen kunci dari Sistem Deteksi Inframerah adalah:

a. Pemancar IR

    IR Transmitter bertindak sebagai sumber radiasi IR. Menurut Hukum Radiasi Plank, setiap benda merupakan sumber radiasi IR pada suhu T di atas 0 Kelvin. Dalam kebanyakan kasus, radiator benda hitam, lampu tungsten, silikon karbida, laser inframerah, LED panjang gelombang inframerah digunakan sebagai sumber.

b. Media Tranmisi

    Seperti namanya, Media Transmisi menyediakan jalur untuk mencapai radiasi dari Pemancar IR ke Penerima IR. Vakum, atmosfer, dan serat optik digunakan sebagai media.

c. Penerima IR

    Umumnya penerima IR adalah dioda foto dan transistor foto. Mereka mampu mendeteksi radiasi infra merah. Oleh karena itu penerima IR juga disebut sebagai detektor IR. Berbagai penerima tersedia berdasarkan panjang gelombang, voltase dan paket. Pemancar dan Penerima IR dipilih dengan parameter yang cocok. Beberapa spesifikasi penerima yang menentukan adalah fotosensitifitas atau responsivitas, daya setara kebisingan dan deteksi.

Cara Kerja Sensor Inframerah :

• Sumber IR (pemancar) digunakan untuk memancarkan radiasi dengan panjang gelombang yang dibutuhkan.
• Radiasi ini mencapai objek dan dipantulkan kembali.
• Radiasi yang dipantulkan terdeteksi oleh penerima IR.
• Radiasi yang terdeteksi Penerima IR kemudian diproses lebih lanjut berdasarkan intensitasnya. Umumnya, output Penerima IR kecil dan amplifier digunakan untuk memperkuat sinyal yang terdeteksi.

C. Sensor Load cell

Sensor load cell merupakan sensor yang dirancang untuk mendeteksi tekanan atau berat sebuah beban, sensor load cell umumnya digunakan sebagai komponen utama pada sistem timbangan digital dan dapat diaplikasikan pada jembatan timbangan yang berfungsi untuk menimbang berat dari truk pengangkut bahan baku, pengukuran yang dilakukan oleh Load Cell menggunakan prinsip tekanan.

Prinsip kerja load cell ketika mendapat tekanan beban.Ketika bagian lain yang lebih elastic mendapat tekanan, maka pada sisi lain akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh strain gauge, hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan pada sisi lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah menjadi nilai tegangan oleh rangkaian IC HX711. Dan berat dari objek yang diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai tegangan yang timbul.

 

Beberapa karakteristik yang terdapat pada load cell sensor antara lain adalah:

- Tegangan Operasi: 5V DC (umum untuk load cell kecil)

- Rentang Kapasitas: Bervariasi (misalnya, 1kg, 5kg, 10kg, hingga beberapa ton)

- Tegangan Output: 1 mV/V hingga 3 mV/V (bergantung pada beban penuh)

- Non-linearitas: ±0.03% hingga ±0.1% dari kapasitas penuh

- Histeresis: ±0.02% hingga ±0.05% dari kapasitas penuh

- Suhu Operasi: -10°C hingga 40°C (umum untuk load cell kecil)

 

Macam-macam loadcell

1. Loadcell Single Point Load cell bench scale. Loadcell ini dipasang pada bagian tengah platform timbangan.

2. Loadcell Shear Beam Load cell ini dipakai untuk floor scale.

3. Loadcell Compress Cara penggunaan Load cell ini adalah dengan menekan bagian atasnya. Biasanya load cell jenis ini di pakai untuk timbangan truck.

4. Loadcell Model S 3 Dinamakan Loadcell S karena bentuknya menyerupai huruf "S". cara kerja dari Load cell ini tidak di tekan melainkan ditarik sisi atas dan bawahnya. Sisi atas dikaitkan dengan gantungan sedangkan bagian bawahnya dikaitkan dengan barang yang akan ditimbang.

5. Loadcell Double Ended Load cell ini bekerja dengan menekan sisi tengahnya. Loadcell ini dipakai untuk timbangan truck.

Grafik Respon Sensor Load Cell

D. Sensor Inductive Proximity

Sensor jarak digunakan di lingkungan industri untuk mendeteksi keberadaan benda-benda. Ada dua jenis utama objek; Logam dan non-logam. Sensor jarak induktif dirancang khusus untuk mendeteksi benda logam. Sensor induktif milik keluarga sensor kedekatan. Mereka menggunakan prinsip induksi elektromagnetik untuk mendeteksi dan mengukur objek. Ada sensor keluaran digital dan analog yang tersedia di pasar.

Prinsip Kerja Sensor Inductive Proximity

Sensor jarak induktif menggunakan prinsip induksi elektromagnetik untuk mendeteksi keberadaan objek logam. Sensor ini terlihat sangat mirip dengan kapasiti sensor jarak dalam hal ukuran. Semua perangkat itu padat dan tidak memiliki bagian yang bergerak yang dapat rusak. Saklar elektroniknya tidak mudah untuk kontak dengan kontaminasi, erosi kontak, atau pentransferan materi seperti yang dikendalikan oleh mesin.

Perubahannya tidak sensitif terhadap getaran, dan positif tanpa percakapan, tidak peduli seberapa lambat sasaran akan mendekat atau hilang dari sensor. Sirkuit osilator resonansi, terletak di saklar jarak, menggunakan kumparan inti terbuka untuk membantu menghasilkan medan elektromagnetik frekuensi tinggi terkonsentrasi, yang muncul dari permukaan sensor aktif. Jika target logam memasuki bidang ini, arus eddy didorong.

Arus yang diinduksi arus mengambil energi dari sirkuit LC. Muatan pada sirkuit osilator mengingatkan penurunan dalam amplitudo yang berosilasi. Osilator sudah diperiksa. Penurunan amplitudo yang berosilasi diubah menjadi sinyal listrik oleh sirkuit elektronik, yang mengarah pada perubahan keadaan dari saklar jarak dekatnya. Ketika bahan konduktif listrik dikeluarkan dari bidang induktif, denyut amplitudo meningkat dan melalui sirkuit elektronik posisi switching asli direproduksi. Osilator tak dijaga.

Saklar kedekatan induktif didasarkan pada prinsip dari lc-osilator. Kumparan sirkuit osilator menghasilkan medan magnet frekuensi tinggi. Bidang ini memancarkan radiasi dari kedekatan switch face. Jika medan ini ditembus oleh logam ferrous atau non-ferrous, energi berkurang dan dengan demikian osilator akan dikumpulkan. Hasil dari perubahan konsumsi saat ini dievaluasi.

Bagaimana Sensor jarak induktif mendeteksi benda logam?

Sensor jarak induktif menggunakan prinsip yang sama arus Eddy untuk mendeteksi benda logam. Mereka mengukur perubahan arus eddy diinduksi dalam objek sekarang, dan keluaran sinyal sesuai. Mengukur arus Eddy di dekat objek namun, adalah tugas yang rumit. Oleh karena itu, sensor jarak induktif juga memiliki sirkuit rumit di dalamnya untuk memproses sinyal dan memberikan keluaran yang layak.

Ketika diaktifkan, sensor menciptakan berosilasi medan magnet pada wajah. Medan magnet ini dibuat menggunakan osilator LC, yang terdiri dari sebuah kapasitor dan koil. Sebuah sirkuit khusus mempertahankan frekuensi osilasi pada konstan. Untuk sensor AC frekuensi ini sekitar 10 sampai 20 Hz, sementara sensor DC bekerja di 500Hz sampai 5kHz jangkauan. Sewaktu sebuah benda logam memasuki medan magnet yang dihasilkan, medan itu akan menghasilkan arus listrik di dalam benda itu. Hal ini juga menyebabkan arus Eddy beredar di dalam objek. Sebagaimana disebutkan sebelumnya, arus Eddy mengganggu medan magnet yang dihasilkan oleh sensor.

Gangguan ini mengurangi osilasi alami di sirkuit osilator. Ini juga dikenal sebagai ‘damping magnetik’. Damping magnetik meningkatkan beban pada osilasi. Selanjutnya, hal itu mengurangi jangkauan sinyal yang berosilasi. Sebuah sirkuit komparator terpisah memonitor sinyal ini berosilasi. Setiap kali jangkauan sinyal mencapai batas tertentu di bawah atau di atas, sirkuit mengaktifkan keluaran. Untuk sensor digital, ini adalah sinyal output tinggi atau rendah logika. Untuk sensor analog, sinyal keluaran adalah sinyal arus atau tegangan.

E. Breadboard

    Breadboard Arduino adalah sejenis papan roti yang biasanya digunakan untuk membuat prototype rangkaian elektronik. Beberapa orang kadang menyebutnya project board atau bahkan  protoboard (prototype board). Pada dasarnya breadboard adalah board yang digunakan untuk membuat rangkaian elektronik tanpa harus merepotkan pengguna untuk menyolder. Biasanya papan breadboard ini digunakan untuk membuat rangkaian elektronik sementara untuk tujuan uji coba atau prototype.

Fungsi Breadboard :

    Kegunaan breadboard yaitu sebagai media penghantar (konduktor listrik) sekaligus tempat kabel jumper dilekatkan. Sehingga arus dari satu komponen bisa terdistribusi dengan baik sesuai keinginan ke komponen lain tanpa harus merepotkan pengguna untuk melakukan penyolderan atau melakukan bongkar pasang.

    Salah satu kelebihan tersendiri dari penggunaan breadboard adalah komponen-komponen yang telah dirakit tak akan rusak dan mudah untuk dibongkar pasang. Ini karena papan breadboard merupakan papan tanpa solder (solderless).

Cara Kerja Breadboard :

    Breadboard bisa dideskripsikan sebagai papan yang memiliki lubang koneksi berdasarkan pola tertentu. Untuk menghubungkan antara satu lubang dengan lubang yang lain, maka di bagian bawah lubang tersebut terdapat logam konduktor listrik yang diposisikan secara khusus. Ini berguna untuk memudahkan pengguna dalam membuat rangkaian. Logam konduktor yang ada di dalam breadboard umumnya seperti ini:

Kira-kira posisi logam jalur breadboard bisa digambarkan sebagai berikut:

Berdasarkan gambar di atas, fungsi dari masing-masing jalur koneksi pada breadboard dengan keterangan warnanya yaitu sebagai berikut:

• Jalur warna merah, digunakan untuk menempatkan pin 5V atau kutub positif dari arduino untuk dihubungkan ke kutub positif komponen lain.
• Jalur warna biru, digunakan untuk menempatkan pin GND atau kutub negatif dari arduino untuk dihubungkan ke kutub negatif komponen lain.
• Jalur warna hijau, digunakan untuk menempatkan pin digital dari Arduino untuk dihubungkan ke komponen lain.

Selain itu, di bagian tengah papan breadboard terdapat ruang kosong yang masing-masing pinggirannya terdapat ujung jalur vertikal. Fungsi dari ruang kosong ini adalah untuk menancapkan langsung ic component.

Jenis-jenis Breadboard

Beberapa ukuran breadboard yang tersedia di pasaran antara lain:

• Mini Breadboard, yaitu jenis yang paling kecil diantara semua breadboard dan memiliki sekitar 170 titik koneksi.

• Medium Breadboard, yaitu jenis breadboard ukuran sedang yang kadang juga disebut half breadboard karena memiliki ukuran dan jumlah titik koneksinya setengah dari jumlah titik koneksi breadboard ukuran besar. Yaitu 400 titik koneksi.

• Large Breadboard, yaitu jenis yang ukurannya paling besar diantara semua jenis breadboard dan memiliki sekitar 830 titik koneksi.

F. Motor DC

    Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.

    Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuatberputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabila tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.

G. Push Pull Solenoid

Solenoid linier DC (juga disebut aktuator linier) memiliki gerakan linier yang kuat dan sangat cocok untuk aplikasi "tugas berat". Desain solenoid linier DC semacam ini memungkinkan gaya penahan yang tinggi pada arus yang relatif rendah. Oleh karena itu, solenoid dorong-tarik merupakan aktuator yang ideal untuk aplikasi yang konsumsi daya dan pembuangan panasnya sangat penting. Dinamakan "Push/Pull" karena kedua ujung poros tersedia, sehingga solenoid linier dapat digunakan sebagai solenoid pendorong atau solenoid penarik, tergantung ujung poros mana yang digunakan untuk koneksi mekanis - tetapi karena prinsip kerja reluktansi, arah gerakan aktif saat memberi daya pada kumparan hanya searah. Aplikasi dapat ditemukan pada peralatan medis, laboratorium, dan analitis.

Fitur Unit：

Ukuran:35*26*20mm

Pendorong:nomor 8 satuan

Stroke:2-20satuan 

Memaksa:2-15N

Kekuatan:7--25DI DALAM

Saat ini: 0.5---1.2A

Perlawanan:60--200Oh

Hidup: ≥300.000 kali

Siklus Kerja: Daya Kontinu

1. Tindakan dorong-tarik yang tepat: dapat mencapai gerakan linier yang relatif tepat.

2. Gaya kuat: dapat menghasilkan daya dorong atau tarikan yang kuat.

 

Karakteristik utama berikut dapat dicantumkan untuk solenoida Dorong/Tarik (Kecil):

goresan hingga 30mm (tergantung jenis)

menahan gaya hingga 2.000N (pada posisi akhir, berenergi)

dapat digunakan sebagai solenoida linier tipe dorong atau tipe tarik

umur pakai tinggi: hingga30 juta siklus dan lebih banyak lagi

waktu respons cepat: waktu peralihan

ukuran standar dari diameter 11mm hingga 874mm.

H. Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat 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.  

 

Prinsip kerja motor servo: 

       Motor servo dikendalikan 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. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

I. Liquid Crystal Display (LCD)

    Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untukmenampilkan 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). Struktur LCD dapat dilihat pada gambar berikut.

Struktur LCD

Keterangan:

1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin oxide (ITO).

3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).

4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide (ITO).

5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke mata pengamat.Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.

Module circuit dari LCD dan kaki-kakinya dapat dilihat melalui gambar berikut.

TEXT LCD Module Circuit

J. STM32103C8

STM32F103C8 adalah mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini sering digunakan dalam pengembangan sistem tertanam karena kinerjanya yang baik, konsumsi daya yang rendah, dan kompatibilitas dengan berbagai protokol komunikasi. Pada praktikum ini, kita menggunakan STM32F103C8 yang dapat diprogram menggunakan berbagai metode, termasuk komunikasi serial (USART), SWD (Serial Wire Debug), atau JTAG untuk berhubungan dengan komputer maupun perangkat lain. Adapun spesifikasi dari STM32F4 yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:

 BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG

1. Raspberry Pi Pico 

a) RAM (Random Access Memory) 

 Raspberry Pi Pico dilengkapi dengan 264KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM yang lebih besar ini memungkinkan Pico menjalankan aplikasi yang lebih kompleks dan menyimpan data lebih banyak. 

b) Memori Flash Eksternal 

Raspberry Pi Pico tidak memiliki ROM tradisional. Sebagai gantinya, ia menggunakan memori flash eksternal. Kapasitas memori flash ini dapat bervariasi, umumnya antara 2MB hingga 16MB, tergantung pada konfigurasi. Memori flash ini digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Penggunaan memori flash eksternal pada Pico memberikan fleksibilitas lebih besar dalam hal kapasitas penyimpanan program. 

c) Crystal Oscillator 

Raspberry Pi Pico menggunakan crystal oscillator untuk menghasilkan sinyal clock yang stabil. Sinyal clock ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya. 

d) Regulator Tegangan 

Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler. 

e) Pin GPIO (General Purpose Input/Output)

Untuk menghubungkan Pico ke berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, dan LED. 

2. STM32  

a) RAM (Random Access Memory) 

STM32F103C8 dilengkapi dengan 20KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM ini memungkinkan mikrokontroler menjalankan berbagai aplikasi serta menyimpan data sementara selama eksekusi program. 

b) Memori Flash Internal 

STM32F103C8 memiliki memori flash internal sebesar 64KB atau 128KB, yang digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Memori ini memungkinkan penyimpanan kode program secara permanen tanpa memerlukan media penyimpanan eksternal.

c) Crystal Oscillator 

STM32F103C8 menggunakan crystal oscillator eksternal (biasanya 8MHz) yang bekerja dengan PLL untuk meningkatkan frekuensi clock hingga 72MHz. Sinyal clock yang stabil ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya. 

d) Regulator Tegangan 

STM32F103C8 memiliki sistem pengaturan tegangan internal yang memastikan pasokan daya stabil ke mikrokontroler. Tegangan operasi yang didukung berkisar antara 2.0V hingga 3.6V. 

e) Pin GPIO (General Purpose Input/Output) 

STM32F103C8 memiliki hingga 37 pin GPIO yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, LED, serta komunikasi dengan antarmuka seperti UART, SPI, dan I²C. 

K. Komponen lainnya

    A. PWM (Pulse Width Modulation)

       PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.

      Pada board Arduino Uno, pin yang bisa dimanfaatkan untuk PWM adalah pin yang diberi tanda tilde (~), yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan pin 11. Pin-pin tersebut merupakan pin yang bisa difungsikan untuk input analog atau output analog. Oleh sebab itu, jika akan menggunakan PWM pada pin ini, bisa dilakukan dengan perintah analogWrite();

    PWM pada arduino bekerja pada frekuensi 500Hz, artinya 500 siklus/ketukan dalam satu detik. Untuk setiap siklus, kita bisa memberi nilai dari 0 hingga 255. Ketika kita memberikan angka 0, berarti pada pin tersebut tidak akan pernah bernilai 5 volt (pin selalu bernilai 0 volt). Sedangkan jika kita memberikan nilai 255, maka sepanjang siklus akan bernilai 5 volt (tidak pernah 0 volt). Jika kita memberikan nilai 127 (kita anggap setengah dari 0 hingga 255, atau 50% dari 255), maka setengah siklus akan bernilai 5 volt, dan setengah siklus lagi akan bernilai 0 volt. Sedangkan jika jika memberikan 25% dari 255 (1/4 * 255 atau 64), maka 1/4 siklus akan bernilai 5 volt, dan 3/4 sisanya akan bernilai 0 volt, dan ini akan terjadi 500 kali dalam 1 detik.

Siklus Sinyal PWM pada Arduino

    B. Analog to Digital Converter

    ADC atau Analog to Digital Converter merupakan salah satu perangkat elektronika yang digunakan sebagai penghubung dalam pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. Fungsi utama dari fitur ini adalah mengubah sinyal masukan yang masih dalam bentuk sinyal analog menjadi sinyal digital dengan bentuk kode-kode digital. Ada 2 faktor yang perlu diperhatikan pada proses kerja ADC yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

    

    Kecepatan sampling menyatakan seberapa sering perangkat mampu mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk sinyal digital dalam selang waktu yang tertentu. Biasa dinyatakan dalam sample per second (SPS). Sementara Resolusi menyatakan tingkat ketelitian yang dimilliki. Pada Arduino, resolusi yang dimiliki adalah 10 bit atau rentang nilai digital antara 0 - 1023. Dan pada Arduino tegangan referensi yang digunakan adalah 5 volt, hal ini berarti ADC pada Arduino mampu menangani sinyal analog dengan tegangan 0 - 5 volt.

    Pada Arduino, menggunakan pin analog input yang diawali dengan kode A( A0- A5 pada Arduino Uno). Fungsi untuk mengambil data sinyal input analog menggunakan analogRead(pin);

C. Baterai

         Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

4. Listing Program

Program untuk STM32 Master :

#include <HX711.h>

#define IR_PIN        PA0

#define TRIG_PIN      PA1

#define ECHO_PIN      PA2

#define PROX_PIN      PA3

#define LOADCELL_DOUT PA4

#define LOADCELL_SCK  PA5

HX711 scale;

HardwareSerial& uart = Serial1;

unsigned long lastTriggerTime = 0;

int objectCount = 0;

void setup() {

  pinMode(IR_PIN, INPUT);

  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);

  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);

  pinMode(PROX_PIN, INPUT);

  Serial.begin(9600);       // Debug

  uart.begin(9600);         // UART ke Devboard 2

  scale.begin(LOADCELL_DOUT, LOADCELL_SCK);

  scale.set_scale();        // kalibrasi disesuaikan

  scale.tare();

}

void loop() {

  // === Sensor Ultrasonik untuk menghitung objek masuk ===

  long duration;

  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);

  int distance = duration * 0.034 / 2;

  if (distance < 10 && millis() - lastTriggerTime > 1000) {

    objectCount++;

    uart.print("ULTRA:");

    uart.println(objectCount);

    uart.println("MOTOR_ON");

    lastTriggerTime = millis();

  }

  // === Sensor Infrared mendeteksi objek untuk pause motor DC ===

  if (digitalRead(IR_PIN) == LOW) {

    uart.println("IR_DETECTED");

    delay(5000);  // Pause untuk load cell

    long weight = scale.get_units(5);

    uart.print("WEIGHT:");

    uart.println(weight);

  }

  // === Sensor Proximity Induktif ===

  if (digitalRead(PROX_PIN) == LOW) {

    uart.println("PROX:NO_METAL");

  } else {

    uart.println("PROX:METAL");

  }

  delay(100);

}

Program untuk STM32 Slave :

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include <Servo.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

Servo myServo;

#define MOTOR_PIN    PB0

#define SOLENOID_PIN PB1

HardwareSerial& uart = Serial1;

unsigned long motorStart = 0;

bool motorRunning = false;

void setup() {

  lcd.begin();

  lcd.backlight();

  myServo.attach(PA0);

  pinMode(MOTOR_PIN, OUTPUT);

  pinMode(SOLENOID_PIN, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);   // Debug

  uart.begin(9600);     // UART komunikasi

  lcd.print("Ready...");

}

void loop() {

  static String inputString = "";

  while (uart.available()) {

    char c = uart.read();

    if (c == '\n') {

      processCommand(inputString);

      inputString = "";

    } else {

      inputString += c;

    }

  }

  // Otomatis matikan motor setelah 15 detik

  if (motorRunning && millis() - motorStart > 15000) {

    digitalWrite(MOTOR_PIN, LOW);

    motorRunning = false;

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("Motor OFF       ");

  }

}

void processCommand(String cmd) {

  if (cmd.startsWith("ULTRA:")) {

    int count = cmd.substring(6).toInt();

    lcd.setCursor(0, 0);

    lcd.print("Count: ");

    lcd.print(count);

  } else if (cmd == "MOTOR_ON") {

    digitalWrite(MOTOR_PIN, HIGH);

    motorStart = millis();

    motorRunning = true;

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("Motor ON        ");

  } else if (cmd == "IR_DETECTED") {

    digitalWrite(MOTOR_PIN, LOW);  // Pause motor

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("Pause 5s        ");

  } else if (cmd.startsWith("WEIGHT:")) {

    int weight = cmd.substring(7).toInt();

    lcd.setCursor(0, 1);

    lcd.print("Weight:");

    lcd.print(weight);

    if (weight < 100 || weight > 200) {

      digitalWrite(SOLENOID_PIN, HIGH);

      delay(1000);

      digitalWrite(SOLENOID_PIN, LOW);

    }

  } else if (cmd.startsWith("PROX:")) {

    if (cmd.endsWith("METAL")) {

      myServo.write(45);

    } else {

      myServo.write(135);

    }

  }

}

5. Flowchart

6. Rangkaian Simulasi

7. Hardware dan Video

Hardware :

Vidio Rangkaian :

8. Link Download

Download Rangkaian Proteus klik disini
Download HMTL klik disini
Download listing program klik disini
Download video simulasi rangkaian klik disini

• Download datasheet 

Download datasheet STM32F103C8 klik disini

Download DataSheet Ultrasonik Klik Disini 

Download DataSheet Infrared Klik Disini

Download DataSheet Proximity Klik Disini 

Download datasheet load cell klik disini

Download datasheet LCD I2C klik disini

Download datasheet Relay klik disini

Download datasheet HX711 klik disini

Download datasheet Motor Servo klik disini

• Download Library

Library Sensor Ultrasonik Klik Disini 

Library Sensor Infrared Klik Disini

Library Sensor Proximity Klik Disini