bab iii perancangan sistem - uksw · 2017. 1. 31. · bab iii perancangan sistem pengelasan dan...

Bab ini menguraikan perancangan perangkat keras dan perangkat luna

untuk membangun mesin

pneumatik dengan

Perancangan perangkat keras meliputi mekanik dan elektronik, sedangkan

perancangan perangkat lunak berupa baris

mikrokontroler.

3.1. Perancangan Mekanik

Perancangan mekanik

bagian pengelasan plastik, rol depan, dan bagian pemotongan plastik.

Bagian rol menggunakan motor stepper sebagai penggeraknya sedangkan

untuk pengelasan dan pemotongan plastik menggunakan sistem

pneumatik. Mekanik

dari mekanik tersebut adalah sebagai berikut.

Gambar 3.

11

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

menguraikan perancangan perangkat keras dan perangkat luna

untuk membangun mesin pengelasan dan pemotongan kantong

mikrokontroler yang ditunjukkan oleh


perancangan perangkat lunak berupa baris-baris program yang diunduhkan pada

Perancangan Mekanik

Perancangan mekanik terdiri dari 4 bagian yaitu rol belakang,




Mekanik yang telah dibuat ditunjukkan Gambar 3.

dari mekanik tersebut adalah sebagai berikut.

Gambar 3.1 Mekanik Mesin Las dan Potong Kantong

Secara Keseluruhan

menguraikan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak

plastik berbasis

oleh Gambar 3.1.


baris program yang diunduhkan pada

terdiri dari 4 bagian yaitu rol belakang,




yang telah dibuat ditunjukkan Gambar 3.1. Cara kerja

Kantong Plastik

3.1.1. Rol Belakang

ditarik oleh rol belakang. Mekanik rol belakang

ditunjukkan Gambar

karet keras dengan panjang 42

menggunakan penggerak

derajat

3.1.2. Pengelasan

pengelasan

pelat besi d

12

Rol Belakang

Gulungan plastik yang belum dilas dan dipotong akan

ditarik oleh rol belakang. Mekanik rol belakang

ditunjukkan Gambar 3.2. Untuk rol itu sendiri dibuat dari bahan

karet keras dengan panjang 42 cm sebanyak 2 buah dengan

menggunakan penggerak motor stepper dengan jenis 1

rajat/step.

Gambar 3.2. Mekanik Rol Belakang

Pengelasan Plastik

Dari rol belakang, plastik akan masuk ke dalam

pengelasan. Untuk bagian pengelasan ini menggunakan sebuah

pelat besi dengan panjang 30 cm dan tebal 1

Gulungan plastik yang belum dilas dan dipotong akan

ditarik oleh rol belakang. Mekanik rol belakang yang dibuat

sendiri dibuat dari bahan

cm sebanyak 2 buah dengan

or stepper dengan jenis 1,8

. Mekanik Rol Belakang

ke dalam proses

menggunakan sebuah

cm. Sedangkan

untuk

pneumatik dengan 1

mengangkat dan menurunkan

diatur oleh sebuah

jela

pada

3.1.3. Rol Depan

oleh rol depan yang nantinya akan masuk ke

selanjutnya yaitu

depan ini secara prinsip kerjany

13

untuk menggerakkan pelat besi tersebut menggu

pneumatik dengan 1 buah tabung aktuator,

mengangkat dan menurunkan pelat besi tersebut

diatur oleh sebuah solenoid valve dengan jenis 5/2. Untuk lebih

jelasnya bagian – bagian dari mekanik las plastik dapat dilihat

pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Mekanik Pengelasan

Rol Depan

Setelah selesai dari proses pengelasan, plastik akan ditarik

oleh rol depan yang nantinya akan masuk ke

selanjutnya yaitu pemotongan plastik. Untuk mekanik pada rol

depan ini secara prinsip kerjanya sama dengan rol belakang

menggunakan sistem

yang berfungsi

lat besi tersebut dan kerjanya

dengan jenis 5/2. Untuk lebih

stik dapat dilihat

Plastik

, plastik akan ditarik

oleh rol depan yang nantinya akan masuk ke dalam proses

plastik. Untuk mekanik pada rol

a sama dengan rol belakang

yait

dengan panjang 42 cm dan juga sama menggunakan penggerak

dengan 1 bu

Untuk le

3.1.4. Pemotong Plastik

akan masuk pada proses pemotongan.

proses p

elemen

sedangkan

yang berfungsi untuk mengangkat dan penurunkan pisau,

14

yaitu menggunakan 2 buah rol yang terbuat dari karet keras


dengan 1 buah motor stepper dengan jenis 1

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar

Gambar 3.4. Mekanik Rol Depan

Pemotong Plastik

Setelah plastik ditarik oleh rol depan selanjutnya plastik

akan masuk pada proses pemotongan. Bagian mekanik pada

proses pemotongan ini terdiri dari sebuah pisau yang diberi

elemen pemanas yang bertujuan untuk memotong

sedangkan untuk penggerak terdiri dari 2 buak tabung aktuator


menggunakan 2 buah rol yang terbuat dari karet keras


ah motor stepper dengan jenis 1,8 derajat/step.

ambar 3.4 dibawah ini.

Mekanik Rol Depan.

Setelah plastik ditarik oleh rol depan selanjutnya plastik

Bagian mekanik pada

terdiri dari sebuah pisau yang diberi

pemanas yang bertujuan untuk memotong plastik,

dari 2 buak tabung aktuator


sedangkan

sebuah

3.1.5. Perbandingan

gear

dengan 2,4 putaran gear kecil

3.6.

plastik yang akan

pem

memotong plastik sepanjang

15

sedangkan kerja dari kedua tabung aktuator tersebut

sebuah solenoid valve jenis 5/2.

Gambar 3.5. Mekanik Pemotongan

Perbandingan Gear

Pada perancangan skripsi ini perbandingan jumlah putaran

gear yang digunakan 1 : 2,4 yaitu 1 putaran gear besar sama

dengan 2,4 putaran gear kecil yang dapat dilihat pada Gambar

. Perbandingan ini digunakan untuk menentu

plastik yang akan masuk dalam proses penge

pemotongan pada skripsi ini sudah ditentukan yaitu

memotong plastik sepanjang 30 cm dengan cara sebagai berikut

dari kedua tabung aktuator tersebut diatur oleh

an Plastik

ini perbandingan jumlah putaran

yang digunakan 1 : 2,4 yaitu 1 putaran gear besar sama

yang dapat dilihat pada Gambar

menentukan panjang

pengelasan maupun

yaitu mesin akan

dengan cara sebagai berikut.

16

Diameter gear besar = 3,6cm maka jari-jarinya adalah 1,8cm

Keliling = 2 π r = 11,3cm = 3600 = 1 putaran

1

11,3=

30

=30

11,3

= 2,65putarangearbesar

Atau

360˚

11,3cm=

x

30cm

x = 360˚ ×30cm

11,3cm

= 954˚putarangearbesar

Untuk plastik dengan panjang 30 cm maka dibutuhkan 2, 65

atau 954˚ putaran gear besar dengan perbandingan gear 1 : 2,4

1

2,4=

2,65

n

n(jumlahputarangearkecil) = 2,65 × 2,4 = 6,36

6,36 x 360˚ = 2289,6˚

untuk motor stepper sendiri 1 phasa adalah 4 langkah dengan

1,80 tiap langkahnya maka

2289,6˚

1,8˚= 1272langkah

dikarenakan 1 phasa ada 4 maka

Jadi

potongan plastik

sebanyak

Gambar

3.2. Perancangan Elektronik

Perancangan

opto interrupter

17

dikarenakan 1 phasa ada 4 maka :

1272

4= 318phasa

Jadi jumlah phasa yang dibutuhkan gear keecil untuk panjang

potongan plastik 30 cm maka motor stepper akan berputar

sebanyak 318 phasa.

Gambar 3.6. Perbandingan Gear yang Digunakan

Plastik

Perancangan Elektronik

Perancangan bagian elektronik ini terdiri dari driver motor, sensor

rupter, board mikrokontroler, dan termokontrol.

gear keecil untuk panjang

maka motor stepper akan berputar

igunakan pada Rol

ini terdiri dari driver motor, sensor

18

3.2.1. Driver Motor Stepper

Motor stepper membutuhkan arus yang cukup besar untuk

dapat berputar. Arus yang dihasilkan mikrokontroler sebagai

pengendali tidak cukup besar untuk dapat mengendalikan motor

stepper secara langsng sehingga dibutuhkan driver motor untuk

menanggulangi hal tersebut.

Untai driver motor stepper yang digunakan ditunjukkan

Gambar 3.7. Komponen utama penyusun driver motor ini adalah

MOSFET IRF640 yang diatur bekerja sebagai saklar. MOSFET

IRF640 dipilih karena memiliki kemampuan penyaklaran yang

cepat dan mampu mengalirkan arus yang cukup besar (Max

18A). Selain itu juga memiliki RDSON yang kecil (180mΩ)

sehingga menghasilkan tegangan jatuh yang kecil ketika kondisi

ON. Ketika MOSFET ON, arus akan mengalir dari catu daya

(Vcc) ke ground melewati motor stepper dan MOSFET. Kondisi

ini akan mengakibatkan motor stepper bergerak. Ketika

MOSFET OFF, tidak ada arus yang mengalir melewati motor

stepper sehingga motor tidak bergerak.

Gambar 3.7. Untai Driver Motor Stepper.

C2

C1A

A'

B

B'

5V

Mikro B'

Q8IRF640

5V

Q7BC546A

Q6BC546A

5V

Q5IRF640

Mikro A'1

A2

3B

4

Stepper

Q4BC546A

5V

Q3IRF640

Mikro B

Mikro A

Q2IRF640

5V

Q1BC546A

R81k

R71k

R61k

R51k

R41k

R31k

R21k

R11k

19

3.2.2. Sensor Opto Interrupter

Sensor opto interrupter merupakan sensor yang tersusun

dari infrared light emitting diode (IRED) dan phototransistor

yang ditunjukkan Gambar 3.10. IRED akan memancarkan

cahaya ketika dibias maju. Apabila ruang di antara IRED dan

phototransistor tidak dihalangi, cahaya tersebut akan diterima

phototransistor dan akan membuat phototransitor saturasi (ON).

Apabila ruang antara IRED dan phototransistor dihalangi,

phototransistor tidak dapat menerima cahaya yang dipancarkan

IRED dan akan membuat phototransistor cut-off (OFF).

Gambar 3.8. (a) Bagian penyusun sensor opto interrupter

(b) Sensor opto interrupter ITR9608-F (c) Untai sensor opto

interrupter.

Pada skripsi ini jenis sensor opto interrupter yang

digunakan adalah tipe ITR9608-F yang diproduksi oleh

Everlight yang ditunjukkan Gambar 3.8(b). Untai yang

digunakan ditunjukkan Gambar 3.8(c). Untuk mebuat IRED

ITR9608-F memancarkan cahaya dibutuhkan arus maju sebesar

20 mA dengan tegangan jatuh IRED adalah 1,2 V. Dengan

20

mempertimbangkan hal tersebut yang diperoleh dari data

sheet maka ditambahkan resistor 150 Ω pada kaki anoda IRED

dengan perhitungan sebagai berikut :

=5 − 1.2

20=

3.8

20

= 190Ω ≈ 150Ω

Arus kolektor (Ic) yang dibutuhkan untuk membuat photo

transistor ITR9608-F saturasi adalah 2mA. Tegangan jatuh

photo transistor (VCE) ketika kondisi saturasi adalah 0,4V.

Dengan mempertimbangkan hal tersebut maka ditambahkan

resistor 2k2 Ω pada kaki kolektor photo transistor dengan

perhitungan sebagai berikut :

=5 − 0.4

2=

4.6

2

= 2300Ω ≈ 2200Ω

Dengan penjelasan-penjelasan di atas maka dapat diketahui

bahwa keluaran sensor opto interrupter (O1_mikro) akan

bernilai 5V saat sensor tidak dihalangi dan akan bernilai 0V saat

sensor dihalangi. Keluaran ini selanjutnya dihubungkan pada pin

masukan mikrokontroler untuk diolah melalui program.

Gambar

pada saat proses produksi tiba

proses produksi berlangsung. Plastik yang bergerak akan

menahan penghalang sensor yang menandakan plastik tidak

putus, saat terjadi plastik putus penghal

sensor yang membuat

keluaran sensor dikirimkan pada mikrokontroler yang kemudian

akan memerintahkan motor rol depan

belakang dan juga sistem pneumatik untuk berhenti.

3.2.3. Mikrokontroler

mengendalikan kinerja sistem mesin las dan pemotong kantong

plastik , yaitu sebagai pengendali driver motor stepper, drive

pneumati

21

Gambar 3.9. Letak Sensor dan Pemasangan S

Opto Interrupter

Sensor opto interupter ini berfungsi untuk mendeteksi jika

pada saat proses produksi tiba – tiba gulungan plastik putus saat



putus, saat terjadi plastik putus penghalang akan menutupi

sensor yang membuat opto interupter cut-off


akan memerintahkan motor rol depan (motor stepper)


Mikrokontroler

Pada skripsi ini, mikrokontroler berfungsi untuk


plastik , yaitu sebagai pengendali driver motor stepper, drive

pneumatik dan sensor-sensor pendeteksi. Mikrokontroler yang

Sensor

ini berfungsi untuk mendeteksi jika

tiba gulungan plastik putus saat



ang akan menutupi

sehingga sinyal


(motor stepper), motor rol


ini, mikrokontroler berfungsi untuk


plastik , yaitu sebagai pengendali driver motor stepper, driver

Mikrokontroler yang

22

digunakan adalah mikrokontroler ATMega32. Untai

mikrokontroler yang digunakan ditunjukkan Gambar 3.12.

Masukan dari sensor-sensor disambungkan pada PORT D0 dan

D1, sedangkan keluaran untuk mengendalikan driver motor

stepper (A, A’, B dan B’) disambungkan pada PORT B0 sampai

dengan B7. Pengaturan PORT-PORT tersebut dikendalikan

melalui program perangkat lunak yang diunduhkan pada

mikrokontroler.

Gambar 3.10. Untai Mikrokontroler ATMega32

3.2.4. Termokontrol

Pada skripsi ini untuk mengontrol pemanas pada las dan

potong plastik digunakan 2 buah termokontrol yaitu Han Young

dengan tipe HY-2000 dan TEW type IL-70 yang dapat

23

menghasilkan panas hingga 400°C. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Termokontrol

3.3. Diagram Alir Sistem

Mesin las dan potong kantong plastik berbasis pneumatic yang

dibuat dikendalikan oleh mikrokontroler dengan mengeksekusi baris-baris

program yang telah diunduhkan pada mikrokontroler tersebut. Pada tugas

akhir ini digunakan perangkat lunak code vision AVR yang memanfaatkan

bahasa C untuk menuliskan baris-baris program yang akan diunduhkan

pada mirkokontroler tersebut.

Diagram alir sistem saat ini ditunjukkan Gambar 3.12. Sesat setelah

dihidupkan, mikrokontroler akan mulai menginisialisasi sistem yang

digunakan, yaitu menginisialisasi konfigurasi port yang digunakan.

Mikrokontroler kemudian memerintahkan motor stepper pada rol plastik

berputar sebanyak 318 phasa bila belum tercapai 318 phasa motor akan

terus berbutar hingga terpenuhi, setelah tercapai motor akan berhenti dan

pneumatik akan hidup kemudian akan mendorong torak pneumatik pada

24

las dan diberikan delay untuk torak turun selama 300 ms kemudian

pneumatik akan berhenti. Setelah itu akan dicek plastiknya masih ada apa

putus jika masih ada akan diulang lagi degan motor stepper berputar

sebanyak 318 phasa dan jika plastik putus maka mikrokontroler akan

diperintahkan untuk mematikan pneumatik dan motor stepper serta

menyalakan buzzer. dengan demikian proses telah selesai.

Gambar 3.12. Diagram Alir Sistem Mesin

bab iii perancangan sistem - uksw · 2017. 1. 31. · bab iii perancangan sistem pengelasan dan...

Documents