Perkembangan revolusi industri 4.0 telah mendorong otomatisasi di berbagai sektor, termasuk bisnis jasa laundry. Di negara maju seperti Amerika Serikat dan Jepang, laundry self-service berbasis teknologi IoT telah menjadi solusi efisien untuk menghemat waktu, air, dan energi. Sistem otomatis ini mampu mengurangi ketergantungan pada tenaga manusia sekaligus meminimalkan kesalahan operasional.
Di Indonesia, bisnis laundry konvensional masih mendominasi pasar, terutama di daerah perkotaan dengan populasi padat seperti Jakarta, Bandung, dan Surabaya. Namun, sistem manual yang mengandalkan operator manusia seringkali menyebabkan beberapa masalah:
Pemborosan air akibat takaran yang tidak presisi
Ketidakakuratan timbangan berdampak pada harga layanan
Durasi pencucian tidak konsisten karena faktor human error
Berdasarkan data Asosiasi Pengusaha Laundry Indonesia (APLI), 30% air terbuang percuma di laundry konvensional akibat sistem pengisian manual. Di sisi lain, permintaan laundry self-service justru meningkat 20% per tahun seiring gaya hidup masyarakat urban yang mengutamakan kepraktisan.
Dalam rangka membuat projek Modul 4 Praktikum Mikrokontroler ini kami merancang sistem laundry otomatis berbasis STM32 dan Raspberry Pi Pico dengan fitur:
Akurasi tinggi melalui sensor berat HX711 (±10 gram)
Optimasi air menggunakan water flow sensor (3x berat pakaian)
Kontrol otomatis solenoid valve dan motor via relay
Antarmuka transparan melalui LCD I2C
Proyek ini tidak hanya menjadi media pembelajaran integrasi sensor-aktuator, tetapi juga solusi nyata untuk masalah efisiensi sumber daya di industri laundry lokal.
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);.
UART (Universal Asynchronous
Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan
antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit
terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port
serial perangkat periperal.
Cara Kerja
Komunikasi UART :
Data dikirimkan secara paralel dari data bus
ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian
dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx
UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan,
kemudian ditransfer secara parallel ke data bus penerima.
3.2.2.Inter-Integrated
Circuit (I2C)
Inter Integrated Circuit atau sering disebut
I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang
didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari
saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data
antara I2C dengan pengontrolnya.
Cara Kerja
Komunikasi I2C :
Pada I2C, data ditransfer dalam bentuk message
yang terdiri dari kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data
Frame 1, Data Frame 2, dan kondisi Stop.
•Kondisi start dimana saat
pada SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL.
•Kondisi stop dimana saat
pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.
•R/W bit berfungsi untuk
menentukan apakah master mengirim data ke slave atau meminta data dari slave.
(logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta data dari slave)
•ACK/NACK bit berfungsi
sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address frame telah diterima
receiver.
4.Sensor
4.4.1 Load Cell dan HX711
Gambar Load Cell dan HX711
Load cell merupakan sensor gaya yang bekerja berdasarkan prinsip perubahan resistansi strain gauge ketika menerima beban mekanis. Pada sistem ini, load cell tipe single point dengan kapasitas 1 kg digunakan untuk mengukur berat pakaian. Strain gauge yang terpasang pada struktur logam load cell akan mengalami deformasi sebanding dengan beban yang diberikan, mengubah nilai resistansinya secara linier seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1.2 berikut:
Gambar Grafik Respon Load Cell
Dalam proyek ini, load cell dengan kapasitas 1 kg digunakan bersama modul HX711 yang berfungsi sebagai amplifier dan analog-to-digital converter. Sinyal keluaran load cell yang sangat kecil (dalam orde milivolt per volt eksitasi) diperkuat dan dikonversi menjadi data digital oleh HX711 sebelum dikirim ke mikrokontroler STM32. Proses kalibrasi dilakukan untuk menentukan offset dan faktor skala menggunakan beban referensi, dengan rumus dasar:
Berat (gram) = (Nilai ADC - Offset) / Faktor Kalibrasi
Gambar Alur kerja Load Cell dan HX711
Proses konversi sinyal mekanis ke digital melibatkan beberapa tahap:
Sinyal mV dari jembatan Wheatstone (berisi 4 strain gauge) diperkuat oleh modul HX711 yang memiliki amplifier instrumental dengan gain 128x.
ADC 24-bit pada HX711 mengkonversi sinyal analog ke digital dengan resolusi tinggi (Gambar 2 [diagram blok HX711]).
Mikrokontroler membaca data digital melalui protokol serial clock (SCK) dan data output (DT).
4.4.2 Water Flow Sensor
Gambar Water Flow Sensor YS-201
Water flow sensor YF-S201 merupakan sensor aliran air berbasis efek Hall yang mengukur volume air dengan mendeteksi putaran rotor. Sensor ini terdiri dari rumah plastik berisi turbin kecil yang berputar ketika air mengalir, seperti ditunjukkan pada Gambar 3 [struktur water flow sensor]. Pada rotor terdapat magnet permanen yang memicu sensor Hall setiap kali melewatinya, menghasilkan pulsa listrik.
Prinsip Kerja
Konversi Aliran ke Pulsa
Debit air yang mengalir memutar turbin dengan kecepatan proporsional.
Setiap putaran menghasilkan 1 pulsa dari sensor Hall (Gambar 4 [grafik pulsa vs debit]).
Kalibrasi standar: 4500 pulsa/liter (tertera di datasheet).
2.Proses Pembacaan
Pulsa dihitung oleh STM32 menggunakan fitur interrupt pada pin PA2.
Volume air dihitung dengan rumus:
4.4.3 Touch Sensor
Gambar Touch Sensor
Sensor TTP223 adalah modul sentuh kapasitif yang mendeteksi sentuhan manusia melalui perubahan kapasitansi. Sensor ini bekerja dengan prinsip deteksi medan elektrostatik dan biasa digunakan sebagai pengganti tombol mekanis.
Konsep Dasar Kapasitansi
Sensor memiliki elektroda logam yang membentuk kapasitor dengan lingkungan sekitarnya.
Ketika jari mendekat (Gambar 6 [ilustrasi medan elektrostatik]), kapasitansi elektroda meningkat karena tubuh manusia bersifat konduktif.
2.Deteksi Perubahan
IC TTP223 mengukur perubahan kapasitansi ini dengan osilator internal.
Jika perubahan melebihi threshold, output sensor berlogika HIGH (3.3V/5V).
3.Karakteristik Respons
Waktu respons: ~100 ms (tergantung konfigurasi).
Dapat mendeteksi sentuhan melalui bahan isolator tipis (plastik/kaca ≤3 mm).
5.LCD
LCD (Liquid-Crystal Display) atau Penampil
Kristal Cair adalah layar panel datar atau perangkat optik elektronik
termodulasi yang menggunakan sifat modulasi cahaya dari kristal cair (liquid
crystal) yang dikombinasikan dengan polarizer. Kristal cair tidak memancarkan
cahaya secara langsung, melainkan menggunakan lampu latar atau reflektor untuk
menghasilkan gambar berwarna atau monokrom.
Spesifikasi
:
•Format tampilan : 16 x 2
karakter
•Pengontrol bawaan : ST
7066 (atau setara)
•Siklus kerja : 1/16
•5 x 8 titik termasuk
kursor
•Supply + 5 V (juga
tersedia untuk + 3 V)
•LED dapat digerakkan oleh
pin 1, pin 2, pin 15, pin 16 atau A dan K
•N.V. opsional untuk
supply + 3 V
6.Baterai
Baterai merupakan alat listrik-kimiawi yang
menyimpan energi serta mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik. Baterai
ialah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu dengan cara mengubah
energi kimia yang terkandung di dalamnya menjadi energi listrik melalui suatu
reaksi elektrokimia, Redoks (Reduksi – Oksidasi). Baterai yang biasa dijual
(disposable/sekali pakai) ini mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada
yang berbentuk tabung ataupun kotak.
Spesifikasi
:
•Kapasitas nominal :
2200mAh (0.2Ca, debit)
•Kapasitas minimum :
2100mAh (0.2Ca, debit)
•Tegangan nominal : 3.7V
•Metode pengisian : CC –
CV (tegangan konstan dengan arus terbatas)
•Pengisian arus : a. Biaya standar : 1300mA
b. Pengisian cepat : 2600mA
•Waktu pengisian daya
: a. Biaya standar : 3jam
b. Pengisian cepat : 2.5jam
•Maks. mengisi arus :
2600mA
•Maks. debit saat ini :
5200mA
•Tegangan cut-off
discharge : 2.75V
•Berat sel : maks. 47.0g
•Dimensi sel : a. Diameter (maks.) : 18.40mm
b. Tinggi (maks.) : 65.00mm
7. Relay 5V
Relay adalah komponen elektronik berupa saklar
elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan
tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya,
ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya
magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada
saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali keposisi
semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk
menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 A/AC 220V)
dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A/12 volt DC).
Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan
prinsip induksi medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar sialiri oleh arus
listrik, maka disekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet
yang dihasilkan oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam
ferromagnetis. Penemu relay pertama kali adalah Joseph Henry pada tahun 1835
(Elangsakti,2013)
8. Solenoid Valve NC 12V
Katup solenoid tipe Normally Closed (NC) adalah perangkat yang bekerja secara elektromagnetik untuk mengontrol aliran cairan atau gas. Dalam kondisi tanpa arus listrik, katup ini secara default akan tetap tertutup, mencegah aliran. Ketika dialiri listrik, kumparan di dalamnya menciptakan medan magnet yang menarik bagian inti logam, sehingga membuka jalur aliran. Sistem ini banyak digunakan dalam aplikasi otomasi, termasuk irigasi otomatis dan mesin cuci, karena hanya bekerja saat dibutuhkan, yang membantu dalam penghematan energi dan efisiensi sistem.
Solenoid valve bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik. Pada kondisi tanpa arus listrik, valve tetap tertutup (NC - Normally Closed). Saat diberikan arus, kumparan (coil) dalam solenoid menciptakan medan magnet yang menarik plunger atau inti besi ke atas, sehingga membuka katup dan memungkinkan aliran fluida (air) melewati valve.
Langkah kerjanya:
Mikrokontroler mengirim sinyal ke relay untuk menyalurkan tegangan ke solenoid.
Solenoid aktif → magnet menarik plunger → katup terbuka → air mengalir.
Saat arus dihentikan → plunger kembali turun (dengan bantuan pegas) → katup tertutup → aliran terhenti.
9. Motor Gearbox
Gambar 4.7.1 Motor DC 5 volt
Motor arus searah (DC) adalah komponen penggerak yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik menggunakan prinsip medan magnet dan arus pada kumparan. Motor ini dikenal karena kemudahan dalam mengatur kecepatan dan arah putarannya hanya dengan mengubah tegangan atau polaritas. Dalam sistem otomasi seperti laundry otomatis, motor DC berfungsi untuk menggerakkan drum pencuci atau memompa air. Pengendalian motor umumnya dilakukan melalui PWM atau modul penggerak motor agar putarannya sesuai kebutuhan.
Motor DC digunakan untuk menghasilkan gerakan rotasi dengan mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Saat tegangan diberikan ke terminal motor, medan magnet yang terbentuk akan mendorong rotor untuk berputar. Kecepatan putar motor dapat diatur dengan teknik modulasi lebar pulsa (PWM) dari mikrokontroler.
Dalam konteks sistem laundry otomatis, motor ini biasanya digunakan untuk menggerakkan drum pencuci atau memutar pompa air, sesuai instruksi yang diberikan oleh Raspberry Pi Pico.
[menuju akhir] Aplikasi Mesin Inkubator Telur Ayam [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan 5. Prinsip Kerja 6. Video 7. Download File 1. Tujuan [Kembali] Mengetahui prinsip sensor LM35 Mengetahui prinsip sensor HIH-5030 Mengetahui prinsip sensor PIR Mengetahui prinsip sensor Loadcell Mengetahui prinsip sensor gas (MQ-8) Menggunakan sensor LM35, sensor HIH-5030, sensor Loadcell, sensor gas (MQ-8) dan sensor PIR dalam mengatur serta mendeteksi pada mesin incubator 2. Alat dan Bahan [Kembali] A. ALAT Instrument 1) DC Voltmeter DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya. Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter Generator Daya 1) Baterai Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpa...
[menuju akhir] TUGAS APLIKASI INVERTING ADDER AMPLIFIER (KEAMANAN BRANKAS ANTI RAMPOK) [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan 5. Prinsip Kerja 6. Video 7. Download File 1. Tujuan [Kembali] Mampu menjelaskan dan memahami prinsip kerja, transistor bipolar, op amp, dan vibration sensor pada rangkaian bank anti rampok. Mampu mengaplikasikan transistor bipolar, op amp, dan vibration sensor pada rangkaian bank anti rampok. 2. Alat dan Bahan [Kembali] Alat Instrument a. DC Voltmeter DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya. Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter Generator a. Baterai Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan ...
Common-Base Configuration [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Komponen 3. Dasar Teori 4. Example 5. Problem 6. Pilihan Ganda 7. Gambar dan Video Rangkaian 8. Download File 1. Tujuan [Kembali] Tujuan: Mengetahui apa itu konfigurasi common-base pada transistor Mengetahui cara kerja konfigurasi common-base pada transistor Membuat suatu rangkaian dengan trasistor konfigurasi common-base 2. Komponen [Kembali] Transistor PNP Transistor pnp adalah transistor yang menggunakan arus kecil dan tegangan negatif pada kaki basis-nya untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan dari emiter ke kolektor Transistor NPN Transistor pnp adalah transistor yang menggunakan arus kecil dan tegangan positif pada kaki basis-nya untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan dari emiter ke kolektor. 3. Dasar Teori [Kembali] Common-base configuration atau konfigurasi common base merupakan salah satu konfigurasi transistor yang digunakan pada ...
Komentar
Posting Komentar