bab iii metode dan proses perancangan 3.1 perancangan

14

BAB III

METODE DAN PROSES PERANCANGAN

3.1 Perancangan Konseptual

Perancangan merupakan kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu

produk yang kebutuhannya sangat dibutuhkan oleh masyarakat. Setelah

perancangan selesai maka kegiatan yang menyusul adalah pembuatan produk.

Kedua kegiatan tersebut dilakukan dua orang atau dua kelompok orang dengan

keahlian masing-masing, yaitu perancangan dilakukan oleh tim perancang dan

pembuatan produk oleh tim kelompok pembuat produk.

Perancangan konseptual berdasarkan Pahl dan Beitz mengusulkan cara

merancang produk sebagaimana yang dijelaskan dalam bukunya; Engineering

Desaign : A Systematic Approach. Cara merancang Pahl dan Beitz tersebut terdiri

dari 4 kegiatan atau fase[10], yang masing-masing terdiri dari beberapa langkah.

Keempat fase tersebut adalah :

1. Perencanaan dan penjelasan tugas

2. Perancangan konsep produk

3. Perancangan bentuk produk (embodiment design)

4. Perancangan detail

Sebenarnya langkah-langkah dalam keempat fase proses perancangan diatas

tidaklah perlu dikelompokkan dalam 4 fase secara kaku, sebab seperti misalnya,

pada langkah pada fase perancangan detail (fase ke-4) cara pembuatan komponen

produk sudah diperlukan detail dan banyak lain contohnya seperti itu.

Setiap fase proses perancangan berakhir pada hasil fase, seperti fase pertama

menghasilkan daftar persyaratan dan spesifikasi perancangan. Hasil setiap fase

tersebut kemudian menjadi masukan untuk fase berikutnya dan menjadi umpan

balik untuk fase yang mendahului. Perlu dicatat pula bahwa hasil fase itu sendiri

setiap saat dapat berubah oleh umpan balik yang diterima dari hasil fase-fase

berikutnya.

15

Gambar 3.1 Diagram Alir Konsep Perancangan Menurut Pahl and Beitz

3.2 Perancangan Konsep Produk

Perancangan konsep berguna untuk memberikan beberapa solusi alternatif

konsep produk yang selanjutnya dievaluasi berdasarkan persyaratan teknis.

Tahapan ini diawali dengan mengenal dan menganalisa spesifikasi komponen yang

telah ada. Hasil analisa spesifikasi produk dilanjutkan dengan memetakan struktur

16

fungsi komponen sehingga dapat disimpulkan beberapa varian solusi pemecahan

masalah konsep produk. Kriteria perancangan dibuat berdasarakan fungsi dari

komponen komponen yang digunakan sesuai. Dari keterangan tersebut maka dapat

disimpulkan bahwa persyaratan yang dibuat merupakan panduan bagi perancang

untuk membuat alat apakah komponen sudah bekerja sebagaimana fungsinya.

Berikut adalah daftar persyaratan sistem kendali model lift 5 lantai yang

ditunjukkan pada tabel 3.1 di bawah ini :

Tabel 3.1 : Daftar Persyaratan

NO Nama

Komponen Fungsi Komponen

Apakah komponen

bekerja sesuai

dengan fungsinya ?

Ya Tidak

1 Arduino Uno Sistem Kendali √

2 Driver Motor Penggerak motor √

3 Power Supply Sumber energi listrik √

4 Stepdown Penurun Tegangan √

5 Motor DC Penggerak Ruang lift √

6 Push Button 1 Perintah lantai 1 √





11 LCD Petunjuk lantai √

12 Limit Switch 1

Pemutus arus motor dan

menampilkan tulisan di LCD

berada di lantai 1

√

13 Limit Switch 2



berada di lantai 2

√

17

NO Nama

Komponen Fungsi Komponen

Apakah komponen

bekerja sesuai

dengan fungsinya ?

Ya Tidak

14 Limit Switch 3



berada di lantai 3

√

15 Limit Switch 4



berada di lantai 4

√

16 Limit Switch 5



berada di lantai 5

√

Penjelasan dari tabel daftar persyaratan diatas, bahwa semua komponen

yang digunakan dalam sistem kendali model lift 5 lantai ini dapat bekerja sesuai

dengan fungsinya dan sudah dilakukan uji coba oleh penulis. Setelah mencoba

komponen bekerja sesuai dengan fungsinya, tahap selanjutnya melakukan

penentuan Software dan Hardware yang digunakan pada perancangan ini. Berikut

adalah daftar Software dan Hardware sistem kendali model lift 5 lantai yang

ditunjukkan pada tabel 3.2 di bawah ini :

18

Tabel 3.2 : Daftar Software dan Hardware

NO VARIAB

EL

VARIAN

A B C

1 Sofware

Penulisan

Coding

PlatfromIO Vs Code

Arduino IDE

2 Software

Desain

Produk

Autodesk Inventor

Professional Google SketchUp

Autodesk Autocad

3 Software

Flowchart

Microsoft Word

Microsoft Visio

4 Software

Desain

Komponen

Fritzing

Proteus

19

NO VARIAB

EL

VARIAN

A B C

5 Mikrokont

roler

Arduino Mega

Arduino Nano Arduino Uno

6 Driver

Motor

Driver L298N

Driver BTS7960

7 Energi

Power Supply

Baterai Aki

8 Komponen

Penurun

Tegangan

Step Down

9 Penggerak

Motor Stepper

Motor Servo

Motor DC

20

NO VARIAB

EL

VARIAN

A B C

10 Display

LCD 20X4 LCD 16X2

Berdasarkan tabel 3.2 diatas varian yang terpilih sebagai konsep perancangan

sistem kendali model lift 5 lantai adalah sebagai berikut:

1. Software penulisan Coding yang digunakan adalah varian C, yaitu Arduino

IDE. Meskipun 3 aplikasi ini mempunyai bahasa pemrogaman dan metode

pemrogaman yang sama tetapi VS code dan Platform IO membutuhkan library

yang berfungsi untuk menyederhanakan program dan di Arduino IDE tidak

memerlukan library.

2. Software desain produk yang digunakan adalah varian A, yaitu Autodesk

Inventor karena di dalam aplikasi ini bisa menggambar sketsa 2D menjadi

gambar 3D yang berawal dari perbagian part lalu di Assembly menjadi 1

komponen. Dibandingkan dengan Google SketchUp dan AutoCad ialah tidak

bisa di digunakan Jobsheet yang berfungsi sebagai alat pembaca gambar untuk

yang merancang.

3. Software desain flowcart yang digunakan adalah varian B, yaitu Microsoft

Visio karena mudah digunakan dan sesuai dengan fungsi utama yaitu untuk

membuat flowchart atau diagram, berbeda dengan Microsoft word yang fungsi

utamanya sebagai pembuat makalah, dokumen atau naskah.

4. Software desain skema elektronik yang digunakan adalah varian A, yaitu

Fritzing karena memberikan fasilitas pengguna untuk melakukan perancangan

sistem pada breadboard (Gambar). Dan perbedaan Proteus ialah

kemampuannya untuk mensimulasikan pada perangkat lunak secara digital

(Video).

5. Komponen yang digunakan sebagai mikrokontroler adalah varian C, yaitu

Arduino Uno karena jumlah pin pada Arduino sudah mencukupi dan

21

menggunakan female port sehingga komponen atau bisa langsung dipasang.

Berbeda dengan Arduino Mega yang memiliki pin yang banyak dan Arduino

Nano membutuhkan breadboard karena menggunakan pin male.

6. Komponen driver motor yang digunakan adalah varian B, yaitu Driver 7960

karena dapat mengeluarkan arus hingga 43A. Dibandingkan dengan driver

L298N hanya dapat mensupply arus 2A. Kedua driver ini fungsi nya sama yaitu

sebagai penggerak motor DC CW atau CCW.

7. Hardware energi yang digunakan adalah varian A, yaitu Power Supply karena

fungsi utamanya ialah mengubah arus AC menjadi DC dan sumber

tegangannya ada 2 dimana terhubung ke Driver dan Stepdown. Jika yang

digunakan sumber teganganya adalah baterai outputnya hanya 1 dan terkendala

dalam arus yang tidak stabil.

8. Komponen yang digunakan untuk penurun tegangan adalah varian A, yaitu

Step Down yang berfungsi sebagai penurun tegangan dari 12V menjadi 5V

untuk Arduino agar bisa menyala, jika tidak menggunakan ini Arduino tidak

akan bisa digunakan.

9. Hardware yang digunakan untuk penggerak adalah varian C, yaitu Motor DC

alasanya adalah yang dibutuhkan di alat rancang bangun ini hanya putaran

poros yang stabil dan mudah mengaturnya, dibandingkan motor servo yang

porosnya berputar secara akurat dalam sudut terbatas dan motor stepper yang

lebih mengutamakan akurasi.

10. Komponen yang digunakan untuk menampilkan keberadaan lantai adalah

varian B, yaitu LCD 16X2 karena untuk isi teks yang diberikan cukup dengan

kebutuhan hanya membutuhkan 15 karakter di baris pertama dan 1 karakter di

garis 2, dibandingkan dengan LCD 20x4 yang isi karakternya terlalu banyak

dan tidak sesuai dengan model yang digunakan ini.

Setelah spesifikasi teknis diketahui maka selajutnya menentukan struktur

fungsi. Struktur fungsi terdiri dari struktur fungsi keseluruhan (overall function)

dan sub-fungsi/fungsi utama yang didasarkan pada aliran energi input/output

(Ei/Eo) dan signal input/output (Si/So) dengan menggunakan diagram blok. Untuk

diagram blok fungsi keseluruhan dapat dilihat di gambar 3.2 bawah ini.

22

Gambar 3.2 Diagram blok fungsi kesuluruhan

Gambar 3.2 menjelaskan aliran fungsi energi pada model lift 5 lantai,

dimana input energi listrik ke sistem yang diproses menjadi Energi Mekanik dan

untuk sinyal input berupa tombol push ON masuk kedalam sistem dan di proses

akan menjadi sinyal output berupa gerakan lantai.

Pada sistem model lift 5 lantai, terdapat beberapa sub-fungsi aliran energi

dan aliran sinyal. Energi listrik AC masuk ke sistem penyearah sehingga menjadi

listrik DC dan masuk ke penurun tegangan dan mikrokontroler akan mendapat

sinyal. Hal ini akan menghasilkan prinsip kerja model lift 5 lantai dan digambarkan

sebagai diagram blok fungsi seperti pada gambar 3.3.

23

Gambar 3.3 Diagram Blok Sub Fungsi Lift 5 Lantai

3.3 Diagram Blok Sub Fungsi Lift 5 Lantai

Energi listrik 220 V sebagai masukan, energi tersebut dimasukan ke

personal computer (PC) dan power supply. Komputer yang telah dialiri energi

listrik digunakan untuk membuat coding pada proses awal. Jika selesai, import ke

penyimpan program, software arduino IDE berfungsi untuk mengatur kecepatan

motor, perintah lantai, pemutus arus motor yang nanti akan langsung menunjukkan

di lantai yang dituju akan berhenti, melalui bahasa pemrogaman C. Pemrogaman

tersebut disimpan pada hardware arduino uno. Serta software Arduino IDE

berfungsi sebagai pembaca G-code yang dapat dilihat pada gambar 3.4 dibawah ini.

24

Gambar 3.4 Diagram Prinsip Kerja Lift 5 Lantai

3.4 Prinsip Kerja Lift 5 Lantai

Energi listrik 220 V di masukan ke power supply yang bertujuan tuntuk

mengubah arus AC (bolak-balik) 220 V menjadi arus DC (searah) 12 V. Aliran

energi listrik ini akan masuk ke rangkaian elektronik yang Namanya step down

dimana untuk menghidupkan arduino nya. Lalu ada penghubung arus sebagai

Tujuan lantai, Setelah itu sinyal akan menuju ke driver motor BTS7960 yang

berfungsi sebagai penghubung dari Arduino ke motor untuk mengubah energi

mekanis bergerak CW/CCW dan ruang lift akan bergerak. Terakhir ruang lift akan

menyentuh pemutus arus yang disebut Limit Switch, pada waktu yang sama juga

akan muncul display yang menampilkan berada di lantai tujuan. Untuk lebih

jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini.

25

Gambar 3.5 Diagram Alir

26

3.5 Diagram Alir

Penjelasan diatas sebagai berikut pertama-tama program akan menampilkan

tulisan “Skripsi UMM Moch Adzin S A” pada LCD, kemudian program akan

membaca tombol lantai yang akan dituju. Program akan membaca apakah lantai

tujuan lebih besar dari lantai sekarang, jika iya maka motor akan berputar melawan

arah jarum jam atau CCW. Jika tidak maka motor akan berputar searah jarum jam

atau CW. Selanjutnya program akan membaca limit switch lantai tujuan, apakah

limit switch lantai tujuan tertekan. Jika tidak maka program akan terus membaca

limit switch lantai tujuan sampai tertekan. Dan jika limit switch lantai tujuan

tertekan maka motor akan berhenti dan LCD akan menampilkan lantai tujuan.

3.6 Pembuatan Rancangan Rangkaian

Setelah mengetahui diagram blok fungsi, langkah selanjutnya adalah

menentukan solusi prinsip atau pembuatan rancangan rangkaian. Pada langkah ini

dibuat perancangan yang sedemikian rupa yang mengacu pada diagram blok sub

fungsi yang sudah tertera pada gambar 3.4

27

Gambar 3.6 Konsep Produk

28

Keterangan

1. Power supply

2. Arduino uno

3. Step down

4. Driver motor BTS7960

5. Motor

6. Limit switch

7. Tali lift

8. Ruang lift

9. Push On

10. Lcd

3.7 Perancangan Produk

Fase perancangan diakhiri dengan membuat alatnya, Gambar 3.6

memperlihatkan gambar 3D alat dalam software Autodesk Inventor.

Gambar 3.7 Gambar 3D alat

bab iii metode dan proses perancangan 3.1 perancangan

Documents