Membuat Robot Peracik Minuman Otomatis dengan Arduino dan Bluetooth

Proyek Barbot karya Seafox_C adalah mesin peracik minuman yang memanfaatkan delapan pompa listrik untuk menyalurkan bahan cair secara otomatis. Pengguna memilih resep melalui aplikasi Android, kemudian Arduino menjalankan pompa sesuai urutan dan durasi yang ditentukan. Proyek asli dirancang sebagai cocktail maker, tetapi materi Coseru Academy ini mengadaptasinya menjadi mesin peracik mocktail atau minuman tanpa alkohol. Prinsip elektronik, komunikasi Bluetooth, relay, dan pengendalian pompa tetap sama.

Langkah 1: Memahami Konsep Barbot

Barbot merupakan gabungan kata bar dan robot. Alat ini menggunakan pompa DC untuk memindahkan cairan dari wadah penyimpanan ke satu gelas. Setiap pompa terhubung dengan satu bahan sehingga robot dapat menghasilkan berbagai kombinasi minuman.

Arduino UNO bertugas sebagai pusat kendali. Modul HC-05 menerima perintah dari smartphone, sedangkan relay delapan kanal mengatur kapan masing-masing pompa bekerja. Volume cairan diatur berdasarkan lamanya pompa menyala, bukan melalui sensor volume.

Pembuat asli memilih pompa untuk menyederhanakan desain mekanik dan mempercepat proses penyaluran cairan dibandingkan beberapa desain peracik minuman lainnya.

Langkah 2: Menyiapkan Rangka Kayu

Siapkan empat panel kayu berukuran sekitar 16,5 × 33 cm. Panel akan membentuk rangka utama mesin. Gunakan penggaris untuk menandai posisi sambungan dan memastikan sudut rangka tetap siku.

Hubungkan dua panel menggunakan sekrup kayu. Sebelum memasang sekrup, buat lubang awal menggunakan mata bor kecil agar kayu tidak mudah retak.

Siapkan panel tambahan yang ukurannya menyesuaikan bagian dalam rangka. Panel ini digunakan sebagai dudukan seluruh pompa.

Langkah 3: Membuat Delapan Lubang Dudukan Pompa

Gunakan mata bor kayu berdiameter 28 mm untuk membuat lubang pemasangan pompa. Penulis menggunakan jarak sekitar 5 cm antara pusat setiap lubang agar tersedia ruang yang cukup untuk memasang pompa.

Pastikan ukuran panel memadai untuk jumlah dan susunan lubang yang direncanakan. Susun lubang dalam konfigurasi yang sesuai dengan dimensi pompa dan rangka.

Setelah pengeboran selesai, bersihkan serpihan kayu dan haluskan bagian tepi lubang. Gunakan pelindung mata ketika melakukan pengeboran.

Langkah 4: Merakit Rangka Mesin

Gabungkan panel-panel kayu menjadi struktur utama. Gunakan sekrup untuk mengunci sambungan agar kokoh dan tidak mudah bergeser.

Tempatkan panel dudukan pompa pada posisi yang mudah dijangkau untuk pemeriksaan dan perawatan. Pastikan terdapat ruang yang cukup untuk selang silikon, kabel daya, dan rangkaian elektronik.

Desain dibuat ringkas agar mesin mudah dipindahkan dan digunakan pada berbagai lokasi.

Langkah 5: Memasang Arduino UNO, Relay, dan Bluetooth

Letakkan Arduino UNO, modul relay delapan kanal, dan HC-05 pada posisi yang terlindung dari cairan. Sambungkan input relay pertama sampai kedelapan ke pin digital Arduino D2 sampai D9.

Hubungkan jalur komunikasi serial HC-05 dengan Arduino. Program asli menggunakan Serial pada Baud Rate 9600. Jika menggunakan pin RX dan TX hardware Arduino UNO, lepaskan sambungan Bluetooth sementara ketika mengunggah program.

Gunakan resistor 1k Ohm dan 2k Ohm sebagai pembagi tegangan untuk menurunkan sinyal TX Arduino 5V menjadi sekitar 3,3V sebelum masuk ke RX HC-05. Pastikan orientasi pembagi tegangan sudah benar.

Langkah 6: Menguji Relay Sebelum Memasang Pompa

Jangan langsung menghubungkan seluruh pompa. Unggah program pengujian ke Arduino terlebih dahulu.

Program proyek asli menggunakan relay dengan logika Active LOW. Artinya, output LOW pada pin kontrol akan mengaktifkan relay, sedangkan HIGH akan menonaktifkannya.

Setelah Arduino dinyalakan, seluruh input relay harus berada pada kondisi tidak aktif. Uji satu per satu dengan mengirim perintah dari aplikasi atau menggunakan program sederhana.

Amati indikator LED pada modul relay. Bunyi klik dapat menunjukkan perubahan kontak relay, tetapi pemeriksaan dengan multimeter lebih akurat untuk memastikan koneksi.

Langkah 7: Memasang Delapan Pompa DC

Masukkan setiap pompa ke lubang yang telah dibuat pada panel kayu. Penulis melepas bagian pelindung berbentuk cincin pada pompa agar dapat dipasang ke lubang dudukan.

Hubungkan setiap pompa dengan jalur daya 12V DC melalui kontak relay. Relay pertama digunakan untuk pompa pertama, relay kedua untuk pompa kedua, dan seterusnya hingga delapan pompa.

Gunakan power supply 12V dengan kapasitas arus yang mencukupi. Perhatikan arus kerja dan arus awal masing-masing pompa. Jangan memasok daya pompa langsung dari pin Arduino.

Langkah 8: Memasang Kapasitor Peredam Gangguan

Motor DC memiliki sikat atau brush yang dapat menghasilkan gangguan elektromagnetik ketika berputar. Gangguan ini berpotensi menyebabkan koneksi Bluetooth terputus atau Arduino mengalami restart.

Penulis memasang kapasitor pada masing-masing motor untuk membantu mengurangi gangguan. Dokumentasi menyebut nilai sekitar 1 µF, tetapi nilai pada daftar bahan ditulis secara tidak konsisten.

Gunakan kapasitor dengan tipe, polaritas, dan rating tegangan yang sesuai. Untuk kapasitor nonpolar yang dipasang paralel dengan motor, hubungkan pada dua terminal motor. Jangan memasang kapasitor elektrolit polar tanpa memastikan polaritas dan karakteristik rangkaian.

Langkah 9: Menghubungkan Power Supply

Gunakan kabel merah untuk positif 12V dan hitam untuk jalur negatif. Hubungkan positif sumber daya ke terminal COM relay sesuai skema, lalu terminal NO ke positif pompa. Terminal negatif pompa terhubung ke negatif catu daya 12V.

Jalur kontrol relay diberi sumber 5V yang sesuai. Jika modul relay memiliki terminal JD-VCC dan VCC terpisah, ikuti petunjuk modul untuk pengaturan isolasi serta jumper catu daya.

Periksa seluruh sambungan dengan multimeter sebelum menyalakan mesin. Sebaiknya gunakan sekring dan pelindung sambungan agar tidak terkena cairan.

Langkah 10: Memasang Selang Silikon

Potong selang silikon 6 × 9 mm menjadi beberapa bagian sesuai jarak wadah minuman dan posisi pompa. Setiap pompa membutuhkan jalur masuk atau suction dan jalur keluar atau discharge.

Hubungkan sisi suction ke wadah bahan cair. Hubungkan sisi discharge ke lokasi gelas. Pastikan selang tidak terlipat, bocor, atau terlepas akibat tekanan pompa.

Untuk penggunaan minuman yang benar-benar akan dikonsumsi, gunakan pompa dan selang yang memiliki kesesuaian food-contact, serta prosedur sanitasi yang memadai. Jangan menganggap semua pompa DC umum aman untuk makanan.

Langkah 11: Menginstal Aplikasi Android

Penulis membuat aplikasi pengendali menggunakan MIT App Inventor 2. Aplikasi terhubung dengan HC-05 melalui Bluetooth Classic dan mengirim karakter perintah ke Arduino.

Nyalakan HC-05 dan pastikan indikator Bluetooth berkedip. Buka pengaturan Bluetooth pada smartphone Android, cari perangkat HC-05, lalu lakukan pairing menggunakan kode yang sesuai dengan konfigurasi modul. Proyek asli menyebut kode 1234.

Selanjutnya buka aplikasi dan pilih perangkat Bluetooth yang telah terhubung. Aplikasi asli juga menyediakan berkas proyek AIA untuk dipelajari melalui MIT App Inventor.

Langkah 12: Menguji Tombol Aplikasi

Pada aplikasi asli, pengguna perlu menekan tombol pilihan selama sekitar 2 sampai 3 detik. Mekanisme ini dimaksudkan untuk mengurangi kemungkinan mesin berjalan akibat sentuhan tidak sengaja.

Uji tombol satu per satu dengan pompa belum terpasang pada daya. Ketika menerima perintah, relay yang sesuai akan berganti status.

Amati indikator relay dan pastikan pompa tidak aktif tanpa perintah. Untuk versi edukatif, gunakan tombol Start dan Stop yang mudah diakses serta batasi durasi pengoperasian setiap pompa.

Langkah 13: Membersihkan Sistem Pompa

Sebelum digunakan, lakukan pengujian menggunakan air bersih. Tempatkan seluruh ujung selang suction ke wadah air dan seluruh ujung discharge ke wadah penampung kosong.

Program asli memiliki perintah pembersihan yang menjalankan setiap pompa selama beberapa detik secara bergantian. Periksa apakah air dapat mengalir melalui semua jalur tanpa kebocoran.

Program edukatif di bawah menyediakan perintah t untuk melakukan pembilasan delapan jalur. Durasi dapat disesuaikan dengan panjang selang dan kapasitas pompa.

Langkah 14: Mengisi dan Menguji Setiap Jalur

Sebelum membuat minuman, semua selang perlu diisi cairan agar tidak terdapat udara berlebihan. Proses ini disebut priming.

Program asli memiliki perintah Set-up all yang menjalankan seluruh pompa dalam waktu singkat. Penulis juga menyarankan melakukan priming setiap pompa secara individual pada pengoperasian pertama untuk memastikan kesesuaian jalurnya.

Untuk versi Coseru Academy, isi delapan wadah dengan bahan tanpa alkohol. Contohnya air mineral, jus jeruk, jus cranberry, soda lemon, air lemon, sirup gula, sirup biru nonalkohol, dan jus apel.

Langkah 15: Memahami Pengaturan Durasi Pompa

Arduino menentukan banyaknya cairan yang dikeluarkan berdasarkan durasi pompa aktif dalam milidetik. Sebagai contoh, durasi 1000 berarti pompa menyala selama satu detik, sedangkan 2500 berarti dua setengah detik.

Program asli menggunakan fungsi Mix yang menerima delapan parameter durasi, masing-masing untuk satu pompa. Jeda antar pompa ditetapkan sekitar 500 milidetik.

Volume tidak selalu sebanding sempurna dengan waktu karena dipengaruhi tekanan, panjang selang, viskositas cairan, dan karakteristik pompa. Kalibrasikan setiap pompa dengan gelas ukur sebelum menyiapkan resep.

Langkah 16: Membuat Resep Minuman Otomatis

Setelah jalur cairan siap, buat resep dengan menentukan durasi masing-masing pompa. Contoh versi edukatif adalah minuman jeruk cranberry yang menggunakan pompa jus jeruk, cranberry, lemon, dan sirup gula.

Ketika tombol resep ditekan, Arduino akan menjalankan pompa secara bergantian. Pompa yang memiliki durasi nol tidak perlu diaktifkan.

Periksa kapasitas gelas sebelum menjalankan resep. Untuk penggunaan di kelas, sebaiknya gunakan volume kecil agar risiko tumpahan lebih rendah.

Langkah 17: Mengubah Resep dan Mengembangkan Mesin

Siswa dapat memodifikasi program dengan mengganti durasi pompa, menambahkan resep baru, atau mengubah tampilan aplikasi MIT App Inventor.

Pengembangan lebih lanjut dapat mencakup sensor pendeteksi gelas, sensor level bahan cair, pengukuran volume dengan flow sensor, LCD informasi, penghentian darurat, serta pencatatan jumlah minuman yang dibuat.

Proyek ini memperkenalkan konsep komunikasi Bluetooth, pengendalian relay, pengoperasian motor DC, timer, desain mekanik, dan otomasi proses.

Catatan dokumentasi: gambar perakitan yang tersimpan sebagai komentar HTML pada halaman sumber belum dapat diambil seluruhnya melalui akses yang tersedia. URL foto dan GIF yang tidak terverifikasi tidak dibuat secara perkiraan. Gambar schematic yang URL-nya teridentifikasi tersedia pada bagian schematics.