COFFEE-MILK AUTO DISPENSER

M.Faruq Ash Shiddiq1, Mubdi Ahmad Qayyum2, M.Adli Rahman3, Iqbal Pramadita 4

1,2,3,4 Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Telkom, Bandung galileo.the.weirdo@gmail.com1, mubdiqayyum@gmail.com2, adlirahman@gmail.com 3,

pramaditaiqbal@gmail.com4 Abstrak Berkat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang pesat, mikrokontroler semakin luas digunakan di berbagai sistem perangkat elektronik karena harganya yang semakin murah dan mudah dalam memodifikasi program-program yang dapat dibuat secara bebas sesuai dengan tujuan dibuatnya sistem elektronik. Dalam tugas besar ini, akan dibuat suatu sistem elektronik berbasis mikrokontroler yang Kami sebut dispenser kopi-susu-gula otomatis dengan tujuan membuat minuman secara otomatis sesuai dengan keinginan pengguna dengan batasan-batasan berupa menu dengan parameter-parameter yang telah kami tentukan sebelumnya. Sistem elektronik yang kami buat terdiri dari komponen-komponen utama seperti katup solenoid yang berfungsi sebagai aktuator, relay yang berfungsi sebagai sakelar elektrik, mikrokontroler ATMega 8535 yang berfungsi sebagai pengontrol jalannya suatu sistem, dan panel LCD sebagai alat penampil menu dalam bentuk kumpulan karakter (string). Menu yang ditampilkan di LCD menunjukkan pengaturan lamanya waktu keluaran untuk kopi, gula, dan susu. Kata kunci : mikrokontroler ATMega86, relay, katup solenoid, LCD Abstract Because of the rapid advancement in science and technology, microcontroller become widely used in various electronic devices because it’s getting cheaper and easier to modify the programs which can be adjusted flexibly according to the purpose of the electronic system. In this project, we designed the microcontroller-based electronic device which we called thecoffee-milk auto dispenser to make a cup of drink as desired by the user with the limitation of menu selection we defined before. The electronic system we designed consists of main components such as : solenoid valve that acted as an actuator, relay that acted as a electric switch, ATMega 8535 microcontroller that acted as microcontroller, and LCD panel that acted as a display of menu that consists of characters group (string). LCD displays the menu to set the time for coffee, sugar, and milk. Keywords: ATMega8535 microcontroller,relay,solenoid valve, LCD. 1. Pendahuluan

Penggabungan antara ilmu elektronika, informatika dan mekanika melahirkan sebuah cabang ilmu baru yang disebut mekatronika. Dalam mekatronika, dapat dipelajari suatu sistem cerdas yang mampu berjalan untuk menggerakkan suatu alat yang dapat dikontrol prosenya dengan menggunakan mikrokontroler. Bertolak dari hal itu, Kami mencoba untuk membuat suatu sistem yang dapat menghasilkan sebuah minuman secara otomatis dengan kritera yang telah ditentukan sebelumnya. Kriteria itu dipilih melalui tombol-tombol dan tampilan LCD. Sistem yang kami buat berbentuk perangkat portabel yang terdiri dari komponen-komponen utama seperti katup solenoid yang berfungsi sebagai aktuator, relay yang berfungsi sebagai sakelar elektrik, mikrokontroler ATMega86 yang berfungsi sebagai pengontrol jalannya suatu sistem, dan panel LCD sebagai alat penampil menu dalam bentuk kumpulan karakter (string). Batasan-batasan di sistem yang kami buat yaitu sebuah sistem yang mampu membuat minuman dengan komposisi kopi, susu, dan gula yang

takarannya sesuai dengan keinginan dari pengguna alat. Harapan dari kegiatan ini adalah membuat suatu perangkat yang dapat mempermudah dan mempercepat kegiatan membuat minuman yang bersifat repetitif dan cenderung tidak efisien apabila dilakukan secara berulang-ulang oleh tenaga manusia.

2. Tujuan

a. Membuat sebuah prototype alat sederhana untuk otomasi proses pembuatan minuman.

b. Memanfaatkan berbagai alat-alat elektronika seperti mikrokontroler yang telah terprogram dan relay serta menghubungkannya dengan alat-alat mekanik penggerak (aktuator) untuk mencipkakan sistem mekatronika.

c. Mengaplikasikan teori-teori yang didapat dari mata kuliah Mekatronika.

3. Batasan Masalah a. Sistem yang dibuat dapat memberikan

keluaran berupa minuman dengan cara menentukan lamanya keluaran dari 3 cairan yang ada, yaitu cairan kopi, gula, dan susu.

b. Keluaran sistem yang digunakan berbasis pewaktuan yang diprogram melalui BASCOM-AVR, dengan waktu yang dapat dikontrol melalui interface push-button.

c. Aktuator yang digunakan dalam alat berupa solenoid valve 24 VDC yang dihubungkan dengan relay serta dikendalikan oleh mikrokontroler.

d. Mikrokontroler yang digunakan merupakan mikrokontroler ATMega8535.

e. Kopi(tanpa ampas), gula, dan susu yang digunakan berada dalam fasa cair semua, sehingga memudahkan dalam penyaluran ke solenoid valve dan untuk mencegah terjadinya clogging (sumbatan) pada selang apabila suhu zat cair berada pada kondisi temperatur ruang.

4. Perancangan dan Implementasi Alat Dalam perancangan alat, Kami membagi secara garis besar dua sesi, yaitu sesi perancangan hardware dan sesi perancangan software : 1. Sesi perancangan hardware : Alat dan bahan yang digunakan : 1. Mikrokontroler ATMega85535 2. Sistem minimum mikrokontroler 3. Solenoid valve (3 buah) 4. Selang plastik ukuran 8 (1 meter) 5. Selang plastik ukuran 10 (1 meter) 6. Push button (3 buah) 7. Kabel pelangi +-1 meter 8. Papan akrilik 9. DC Power Supply dual tracking

Sesi ini dimulai dengan penentuan blok sistem yang kami buat, yaitu blok masukan, blok proses dan blok keluaran berupa aktuator.

Setelah diagram blok dibuat, Kami mencoba untuk memerinci fungsi masing-masing blok, yaitu blok masukan, blok proses, dan keluaran.

Blok Masukan Blok masukan berfungsi sebagai tempat dimana pengguna menentukan spesifikasi dari keluaran yang diinginkan, berupa minuman dengan kondisi-kondisi tertentu. Jalannya proses pada blok ini ditentukan oleh push-button berjumlah tiga buah yang berfungsi untuk menentukan lamanya waktu pembukaan valve solenoid untuk jalur keluar cairan kopi, susu dan gula, yang berkorelasi pada hasil keluaran

sistem pada blok aktuator. Selain push-button, terdapat LCD yang berfungsi sebagai perangkat untuk menampilkan pilihan menu-menu yang tersedia. Pilihan menu ditampilkan oleh sekumpulan string yang menyatakan nama menu dan waktu untuk membuka solenoid valve. Blok Proses Pada blok proses terjadi suatu tindakan-tindakan yang mengubah input tombol-tombol menjadi suatu minuman dengan spesifikasi yang telah ditentukan pada blok input. Sentral dari blok proses adalah mikrokontroler, dimana mikrokontroler mengatur berapa lama relay berada dalam keadaan Normally Open menjadi Closed, yang nantinya akan mempengaruhi berapa lama solenoid valve kembali sesuai dengan parameter waktu yang ditentukan pada blok masukan melalui mekanisme penekanan push-button. Jadi, pada tataran fisik, relay mengatur kapan tertutup dan terbukanya solenoid valve.

Blok Keluaran Blok keluaran terdiri dari tiga buah solenoid valve, yang masing-masing mengatur keluaran dari larutan kopi, larutan susu, serta larutan gula yang sebelumnya tersimpan pada botol plastik dan dihubungkan ke solenoid valve dengan bantuan selang plastik. Operasi penutupan dan pembukaan solenoid valve dilakukan dengan menggunakan sistem pewaktuan yang diprogram pada mikrokontroler ATMega8535 dengan menggunakan BASCOM-AVR.

2. Sesi perancangan software :

Untuk sesi perancangan software, Kami menggunakan BASCOM-AVR untuk menuliskan algoritma berbasis waktu(delay) yang digunakan dalam pengontrolan kondisi keluaran. Bahasa yang digunakan bahasa BASIC. Berikut source code dari program :

$crystal = 4000000 $baud = 1200 Config Lcd = 16 * 2 Config Lcdpin = Pin , Db4 = Pa.4 , Db5 = Pa.5 , Db6 = Pa.6 , Db7 = Pa.7 , E = Pa.2 , Rs = Pa.0 Config Porta = Output Config Portb = Output Config Portc = Input Portb = 0 Porta.3 = 0 Portc = 255 Cls Lcd "----Automatic---" Lowerline Lcd "--Coffee-Maker--" Wait 2 Cls Lcd "Tentukan takaran" Lowerline Lcd "kopi Anda"

Wait 2 Dim Unitx As Byte Dim Kopi As Eram Word Dim Gula As Eram Word Dim Susu As Eram Word Dim Temp(3) As Word Dim I As Byte Dim Wwait As Byte Dim Iloop As Byte Dim Ilow As Byte Dim A As Byte 'If Kopi = 255 Then 'Kopi = 30 'End If 'If Gula = 255 Then 'Gula = 5 'End If 'If Susu = 255 Then 'Susu = 20 'End If Temp(1) = Kopi Temp(2) = Gula Temp(3) = Susu Unitx = 100 'unitx sebagai satuan waktu terkecil untuk inputan (dalam ms) 'portb.0 = kopi(relay J5 dihubungkan ke sol.valve output kopi cair) 'portb.1 = gula(relay J6 dihubungkan ke sol.valve output gula cair) 'portb.2 = susu(relay J7 dihubungkan ke sol.valve output susu cair) Config Debounce = 30 'Debounce diset menjadi 30 ms tiap kali input Dim Menuval As Byte Dim Menuvalbuc As Byte Do Debounce Pinc.0 , 0 , Menu , Sub Debounce Pinc.1 , 0 , Valup , Sub Debounce Pinc.2 , 0 , Valdown , Sub Loop

Menu: Temp(1) = Kopi Temp(2) = Gula Temp(3) = Susu Menuvalbuc = Menuvalbuc + 1 Menuval = Menuvalbuc

If Menuvalbuc > 4 Then Menuvalbuc = 1 Menuval = Menuvalbuc End If

If Menuvalbuc = 1 Then Cls Lcd "Coffee Timer" Lowerline Lcd Temp(1) End If If Menuvalbuc = 2 Then Cls Lcd "Sugar Timer" Lowerline Lcd Temp(2) End If If Menuvalbuc = 3 Then Cls Lcd "Milk Timer" Lowerline Lcd Temp(3) End If If Menuvalbuc = 4 Then Cls Lcd "Press Up/Down" Lowerline Lcd "to confirm" End If Return Valup: Temp(1) = Kopi Temp(2) = Gula Temp(3) = Susu 'Menjelaskan kondisi ketika user menambah nilai

timer tiap cairan If Menuvalbuc = 1 Then If Temp(1) < 500 Then Temp(1) = Temp(1) + 5 Kopi = Temp(1) Cls Lcd "Coffee Timer" Lowerline Lcd Temp(1) End If End If If Menuvalbuc = 2 Then If Temp(2) < 500 Then Temp(2) = Temp(2) + 5 Gula = Temp(2) Cls Lcd "Sugar Timer" Lowerline Lcd Temp(2)

End If End If If Menuvalbuc = 3 Then If Temp(3) < 500 Then Temp(3) = Temp(3) + 5

Susu = Temp(3) Cls Lcd "Milk Timer" Lowerline Lcd Temp(3) End If End If If Menuvalbuc = 4 Then Cls Lcd "Processing..." Lowerline Lcd "Please Wait..." Temp(1) = Kopi Temp(2) = Gula Temp(3) = Susu Max(temp(1) , Iloop , Ilow) For I = 1 To Iloop A = 0 If Temp(1) > 0 Then A = A + 1 Temp(1) = Temp(1) - 1 End If If Temp(2) > 0 Then A = A + 2 Temp(2) = Temp(2) - 1 End If If Temp(3) > 0 Then A = A + 4 Temp(3) = Temp(3) - 1 End If Portb = A Waitms Unitx Next I Portb = 0 Cls Lcd "Process" Lowerline Lcd "DONE!!" End If Return Valdown: Temp(1) = Kopi Temp(2) = Gula Temp(3) = Susu 'Menjelaskan kondisi ketika user mengurangi nilai timer tiap cairan If Menuvalbuc = 1 Then If Temp(1) > 0 Then

Temp(1) = Temp(1) - 5 Kopi = Temp(1) Cls

Lcd "Coffee Timer" Lowerline Lcd Temp(1) End If

End If If Menuvalbuc = 2 Then If Temp(2) > 0 Then Temp(2) = Temp(2) - 5 Gula = Temp(2) Cls Lcd "Sugar Timer" Lowerline Lcd Temp(2) End If End If If Menuvalbuc = 3 Then If Temp(3) > 0 Then Temp(3) = Temp(3) - 5 Susu = Temp(3) Cls Lcd "Milk Timer" Lowerline Lcd Temp(3) End If End If If Menuvalbuc = 4 Then Cls Lcd "Processing..." Lowerline Lcd "Please Wait..." Temp(1) = Kopi Temp(2) = Gula Temp(3) = Susu Max(temp(1) , Iloop , Ilow) For I = 1 To Iloop A = 0 If Temp(1) > 0 Then A = A + 1 Temp(1) = Temp(1) - 1 End If If Temp(2) > 0 Then A = A + 2 Temp(2) = Temp(2) - 1 End If If Temp(3) > 0 Then A = A + 4 Temp(3) = Temp(3) - 1 End If Portb = A Waitms Unitx Next I Portb = 0 Cls Lcd "Process" Lowerline Lcd "DONE!!"

End If Return

Secara umum, diagram flow-chart dari sistem yang dibuat adalah sebagai berikut :

5. Hasil Pengujian Alat dan Analisis Alat pembuat minuman otomatis ini bekerja sesuai dengan ekspektasi awal, yaitu memberikan keluaran berupa minuman sesuai dengan parameter yang ditentukan oleh waktu yang dapat dikontrol melalui push-button. Akan tetapi, saat dalam perjalannya ada kendala dalam pengerjaan alat ini, yaitu input waktu untuk megoperasikan relay dan membuka solenoid valve yang hanya dapat menyentuh angka 120, angka 125 ini akan dikalikan dengan satuan waktu terkecil Unitx dalam syntax, yaitu 100, sehingga menjadi 12500 ms atau sekitar 12,5 detik. Hal ini terjadi akibat kesalahan tipe data yang Kami gunakan pada algoritma program AVR Kami. Pada awalnya Kami menggunakan tipe data byte. Byte adalah tipe data yang hanya memiliki rentang nilai dari -127 hingga 127, sehingga dalam implementasinya hanya mampu menampung nilai kurang lebih setengahnya, yaitu sekitar 125. Untuk menambah kapasitas penampungan data, maka perlu dibuat suatu tipe data yang memiliki kapasitas lebih besar dari byte, yaitu word. Word adalah tipe data dengan rentang nilai setara dengan 2 byte yaitu 0 hingga 65535, sehingga waktu maksimum dapat ditambah dan proses pewaktuan secara keseluruhan berjalan dengan baik.

Setelah kami melakukan percobaan dengan kondisi real, maka data yang kami dapatkan untuk nilai debit setiap cairan adalah sebagai berikut:

No. Cairan Debit Keluaran 1 Kopi 6 ml/detik 2 Gula 4 ml/detik 3 Susu 6 ml/detik

Hasil akhir dari percobaan kami, ketika kami mengatur waktu untuk kopi selama 14 detik, susu 10 detik, dan gula 5 detik, akan menghasilkan minuman kopi susu manis sebanyak 164 ml hanya dalam waktu 14 detik.

6. Kesimpulan dan Saran 1. Kesimpulan Dari hasil studi literatur, perancangan alat, serta analisisnya, dapat ditarik kesimpulan-kesimpulan sebagai berikut : 1. Alat sudah dapat memberikan keluaran sesuai

dengan spesifikasi yang ditentukan sedari awal.

2. Penggunaan sistem berbasis waktu untuk pemilihan jenis menu minuman cukup baik dalam menghasilkan keluaran yang diinginkan, tetapi kurang dalam hal user-friendly karena pengguna harus mampu memprediksi secara manual keluaran dari sistem berdasarkan waktu yang dimasukkan.

3. Karena menggunakan relay dalam menjalankan fungsi solenoid valve, catuan harus mampu memberikan suplai 24 V yang tidak dapat diberikan oleh adaptor konvensional.

4. Dimensi yang besar masih menyebabkan alat yang dibuat belum dapat diimplementasikan secara portable.

2. Saran Agar alat pembuat minuman otomatis dapat lebih efektif dan efisien dari segi performa dan biaya di masa yang akan datang, maka perlu dipertimbangkan beberapa hal, seperti : 1. Penggunaan user interface yang lebih user-

friendly, dengan cara memperbesar ukuran layar LCD dan mungkin berwarna.

2. Dimensi alat diperkecil sehingga dapat berfungsi sebagai piranti yang portabel dan tidak boros dalam pemakaian ruang dan bahan produksi.

3. Solenoid valve yang digunakan sebaiknya bertegangan 12 VDC, sehingga dalam implementasinya alat yang digunakan dapat menggunakan 1 power supply.

4. Alat pengaduk (stirrer) sebaiknya diimplementasikan secara terintegrasi pada alat sehingga alat yang dibuat dapat semakin baik efisiensi dan performanya dalam memberikan kemudahan.

7. Daftar Pustaka [1] ATMega8535 Datasheet. [2] Relay Board DT Datasheet 8. Lampiran Gambar

TAMPILAN DALAM

Gambar 1. LCD display(atas), Sismin ATmega 8535(kiri), dan Relay Board(kanan)

Gambar 2. Tiga buah katup solenoid 24VDC

TAMPILAN LUAR

Gambar 3. Tampilan depan, samping, dan belakang