pembuatan kendall pengebor ppc otomatis menggunakan motor...

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

PEMBUATAN KENDALl PENGEBOR PPC OTOMATISMENGGUNAKAN MOTOR STEPPER

Nugroho Tri Sanyoto, Gati Kharisma, M. Khoiri

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - Badan Tenaga Nuklir NasionalJI. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281

Telp : (0274) 48085, 489716; Fax: (0274) 489715E-mail: [email protected]

INTISARI

PEMBUATAN KENDALl PENGEBOR PPC OTOMATIS MENGGUNAKAN MOTOR STEPPER.

Telah dibangun sebuah system kendali yang digunakan untuk pengeboran PPC. Tujuan pembuatan iniadalah merancang dan membangun sistem kendali pengebor PPC secara otomatis. Hubungan antarakomputer personal dengan rangkaian elektronika. Digunakan software Delphi 7 sebagai pembuat programantarmuka komputer dan AT89S52 beserta komponen lain sebagai driver untuk pengendali motor stepper.Dimana apabila komputer menerima input data ataupun disain letak lubang berupa gambar bertipe ekstensi* .Bmp, program akan merubah data tersebut menjadi sebuah atau lebih perintah program. Driver akanmenerima dan membaca perintah tersebut kemudian diterjemahkan menjadi gerakan mekanik pada motorstepper. Komunikasi yang digunakan merupakan komunikasi serial yang dihubungkan dengan kabel usb.Alat yang telah dibuat ini mampu menangani luasan PPC 700x300 pixels atau bila dikonversi setara dengan175x75 mm, dengan jarak minimal antar lubang adalah jarak normal antar kaki IC yaitu 10 pixels (2,5 mm).

Kata kunci: boT,printed circuit board (PCB), Delphi 7, motor stepper

ABSTRACT

SOFTWARE DESIGN AS MOTOR CONTROLLER ON AN AUTOMATIC PPC DRILL. A control system

that is used for drilling PPC has been made. The purpose of this design is to design and build PPC drillcontrol system between personal computer and electronic circuit. Using Delphi 7 software as an interfaceprogram maker between computer and A T89S52 along with other components as a driver to control steppermotor. When the computer receives an input data or a hole layout design as an *.Bmp extension type image,the program will change the data into one or more program commands. The driver will receive and read thecommands and translate it into mechanical movements on stepper motor. The communications that is beingused is a serial communications which is connected by usb cable. This program can handle 700x300 pixelsPPC wide or when converted it is equivalent to 175x75 mm, with the minimum distance between holes is thenormal distance between IC'sfoot which is 10 pixels (2.5 mm).

Key words: drill, printed circuit board (PCB), Delphi 7, stepper motor

Nugroho Tri Sanyoto dkk 591 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

1. PENDAHULUAN

Perkembangan ilmu pengetahuan danteknologi di bidang industri sangat pesatkemajuannya, berbagai macam aplikasi dariotomatisasi mekanik dikembangkan oleh tiap-tiapindustri. Pada industri perakitan komponenelektronika yaitu pada proses pembuatan lubangPPC (Papan Patri Cetak). Dimana dengan waktuterbatas dan jumlah produksi yang mencapai ribuanlembaran PPC tiap harinya, tidak mungkin semuadilakukan dengan cara manual yaitu dengan tenagamanusia khususnya pada pembuatan lubang ppc.Guna mendukung dan mengefisienkan prosesproduksi, sistem mekanik pengeboran PPCdikembangkan yaitu mengganti sistem manual yangdikeIjakan oleh manusia dengan menggunakan suatu

SEMINAR NASIONAL

SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGY AKART A, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

sistem otomatisasi mekanik dalam pembuatanlubang ppc.

2. LANDASAN TEORI

Papan Patri Cetak (PPe) atau biasa dikenalPCB (Printed Circuit Board) merupakan jalurhubungan rangkaian elektronika yang terpasangpada suatu bahan alas. Pada papan rangkaian itunanti akan dipasang komponen elektronika. DalamPPC tersebut terletak komponen-komponenelektronika yang terangkai untuk melakukan fungsitertentu sepeti terlihat pada Gambar 1. Rangkaiantercetak terbuat dari lembaran-lembaran tembagayang tipis sehingga ia memerlukan sebuah alasuntuk menopangnya. Alas ini juga berlaku sebagaiperangkat yang berguna untuk memasang sebuahkemasan rangkaian lengkap pada wadah (cas is).

Gambar 1. Komponen yang telah dirakit pada PPC

Perangkat komputer digunakan sebagaialat kendali dan mikrokontrol AT89S52 digunakansebagai antarmuka ke-alat yang dikendalikan denganmenggunakan komunikasi serial. Alat yangdikendalikan adalah berupa 3 buah motor stepper

Motor Z

Motor X

Motor Y

~-sumbu Y

dengan 3 arah sumbu putar yang berbeda (sumbu X,Y, dan Z), dapat dilihat pada Gambar 2. Motorsearah sumbu X dan Y akan digunakan sebagaipenggerak beban yaitu PPC dan motor searah sumbuZ digunakan sebagai penggerak mesin bor .

•. sumbu ZffI,IfIfIIf

--~sumbu X

Gambar 2. Letak dan arah sumbu putar motor stepperSoftware pengendali didalam komputer dibuat 2.1.Delphi 7 III

dengan Delphi 7. Input yang kompatibel merupakan Delphi adalah compiler/penterjemahfile gambar/disain PPC de~gan ~ormat ~.Bm? atau bahasa yang merupakan bahasa tingkat tinggimerancang secara manual dlmedla drawmg dldalam sekelas dengan Basic dan C. Bahasa Pemrogramansoftware. Delphi disebut bflhasa procedural artinya

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BA TAN 592 Nugroho Tri Sanyoto dkk

SEMINAR NASIONAL



bahasalsintaknya mengikuti urutantertentu/prosedur. Ada jenis pemrograman nonprosedural seperti pemrograman untuk kecerdasanbuatan seperti bahasa Prolog. Delphi termasukkeluarga Visual sekelas Visual Basic, Visual C,artinya perintah-perintah untuk membuat objekdapat dilakukan secara visual. Pemrogram tinggalmemilih objek apa yang ingin dimasukan kedalamForm/Window, lalu tingkah laku objek tersebut sa atmenerima eventlaksi hanya tinggal dibuatprogramnya. Delphi merupakan bahasa berorentasiobjek, artinya nama objek, property danmethode/prosedur dikemas menjadi satu kemasan(encapsulate).

2.2 Port serial 121

Pada IBM PC Compatibel tata carakomunikasi serial yang digunakan ialah jenisasinkron. Komunikasi data serial ini di kerjakanoleh UART (Universal AsynchronousReceiver/Tranceiver). Pada UART, kecepatanpengiriman data (baud rate) dan fase clock pada sisi

RS 232

D

transmitter dan pad a sisi receiver harus sinkron.Untuk itu diperlukan sinkronisasi antara transmitterdan receiver. Hal ini dilakukan oleh bit 'Start' dan

bit 'Stop'. Kecepatan transmisi (baudrate) . dipakaiadalah 2400 bps (bit per sekon).

2.3.Mikrokontroler AT89S52 131

AT89S52 merupakan mikrokontroler yangdikembangkan dari 8051 standar oleh AtmelCorporation. Mikrokontroler ini dirancang denganteknologi CMOS dan memori non-volatile dariAtmel dengan memori program internal (memoryflash) sebesar 8 KB yang bisa diprogram di dalamsistem (in-system programmable flash memoryISP).

3.TATA KERJA

Tata laksana penelitian

Pelaksanaan pembuatan alat pengebor otomatisseperti pada Gambar 3. Menunjukkan hubunganmasing masing bagian dan fungsinya

Driver motor

stepper

Papan Patri Cetak

Gambar 3. Blok diagram sistem Pengebor otomatis PPC

Perancangan

Perancangan sistem yang merupakan hubunganantara komputer, mikrokontroler AT89S52 dengandriver motor stepper dapat dilihat pada Gambar 4

3.1 Perancangan driver.

Driver motor stepper tersusun atas 2 komponenutama, yaitu: mikrokontroler AT89S52 dan Motorstepper. Data yang dikirim oleh software diterima

AT89S52 untuk kemudian diterjemahkan menjadisinyal low atau high pada tiap pin konektor motorstepper, juga sebagai sinyal clock yang nantinyadigunakan sebagai banyak putaran motor. Telahditentukan bahwa satu putaran penuh motor stepperyang memiliki 200 step/putaran atau 1,8 0 sudutlstepadalah sebanding dengan 1 mm jarak perpindahanbeban, jadi untuk menggerakan beban sejauh 2,5mm (setara jarak antar 1 kaki Ie) diperlukan 500step.


SEMINAR NASIONAL



Gambar 4. Bagan hubungan system

3.2.Pembuatan driver

Beberapa kabel digunakan untukmenghubungkan mikrokontroler AT89S52 denganmotor stepper pada pin-pin seperti Gambar 5.

Pengkabelan juga diterapkan untuk hubungan antaramotor stepper dengan tiap-tiap motor stepper. KabelUSB sebagai penghubung antara komputer denganmikrokontroler. Gambar 5. merupakan skemapengkabelan pada driver motor stepper.

Gambar 5. Pengkabelan Driver

3.3 Perancangan software

Perancangan software tidak bisa lepas dariperancangan driver, sebab komunikasi yang terjalinantara software dengan driver haruslah sesuai(sinkron) agar dapat membentuk suatu sistem.Maka, tipe data masing-masing VO-nya pun harusditentukan. Alur program didalam software dibagimenjadi tiga bagian. Yang pertama ialah programscanner, program inilah yang nantinya digunakansebagai identifikasi warna pada file gambar (*.Bmp)dari sebuah sampel PPC. Yang ke-dua programdrawing, merupakan program untuk meng-inputletak sebuah atau lebih titik lubang pada PPC

nantinya, dan yang ke-tiga adalah program proses.Dimana setelah semua input dari manusia pengguna(user) telah selesai, barulah program ini mengirimsederet atau lebih perintah ke-A T89S52 untukditerjemahkan sebagai alamat, arah, dan banyakputaran pada motor stepper.

3.4. Pembuatan software

Dalam pembuatannya, disain softwaremenggunakan Delphi 7. Antarmuka yangdigunakan oleh user berupa Graphical UserIntefface (GUI) dikelompokan menjadi beberapabagian dan dijelaskan pada Gambar 6.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 594 Nugroho Tri Sanyoto dkk

SEMINAR NASIONAL



Gambar 6. Bagian-bagian antarmuka GUI pada rancangan

1) Bidang Gambar. Merupakan area yangmewakili sebuah bidang kerja (PPC),dimana titik-titik lubang dapat digambardan merupakan tempat ditampilkannyasebuah gambar (*.Bmp).

2) Panel Create. Tombol-tombol pada panelini berfungsi untuk membuat sebuah ataulebih titik lubang.

3) Panel Work. Panel ini berisi banyak fungsi,diantaranya fungsi scan gambar, report,load gambar, dll.

4) Panel Confirm. Panel yang mempunyaifungsi-fungsi konfirmasi yang menyatakanpengerjaan pada software telah selesai danmemanggil program proses.

5) Tabel data. Tabel berisi titik-titk kordinatlubang (x,y) yang telah dibuat.

4. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian

Pengujian dilakukan secara keseluruhan,artinya dengan hubungan lengkap antara software,AT89S52, Motor driver dan motor stepper.Selanjutnya software diberikan input dan melihatapakah keseluruhan sistem sudah bekerja denganbaik dengan memperhatikan kesesuaian putaran danarah gerak motor. Aplikasi software juga perludiperhatikan untuk kesesuaian dengan sistemoperasi. Pengujian dilakukan berulang-kali denganinput yang berbeda.

Pengujian dilanjutkan setelah tidak ada errorditemukan, dengan memperhatikan kecepatanputaran motor. Kecepatan putaran motordisinkronisasi antara kemampuan motor dengankecepatan clock pada program AT89S52.

Pengujian alat dilakukan denganmenghubungkan seluruh sistem termasuk perangkatlunak dan driver dengan mekanik bor Denganmengeksekusi perangkat lunak yang telah dibuat,dapat dilihat pada Gambar 7

Gambar 7. Hasil eksekusi perangkat lunak

Nugroho Tri Sanyoto dkk 595 Seko/ah Tinggi Teknologi Nuklir-BA TAN

Selanjutnya pengujian dilakukan pada masingmasing fungsi bagian software dan juga output yangdihasilkan oleh sistem.

4.2 Pengujian fungsi scan gambar

Setelah file gambar CONTOHPCB.bmpdan CONTOHPCB2.bmp di-load kedalam softwaredan ditekan tombol "scan" maka warna hitam titik-

SEMINAR NASIONAL


YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

titik lubang pada Gambar 7. akan berubah menjadimerah. Titik merah tersebut menandakan lubangmana saja yang teridentifikasi oleh program dankemudian letak titik-titik tersebut dipindahkan kedalam table 1 Database. Gambar 8. adalah gambarsebelum lubang di-scan dan Gambar 9. adalahsesudah gambar lubang di-scan.

01

Gambar 8. CONTOHPCB.bmp sebelum di-scan

..............

~ I.................

_DUO•

· .· .· ..• ..• ..• .· ..• ..• .•.• ..· .

GaMbar CDntDh PCB ( dibuat d~ngan ARES PROFESJONAL )

Gambar 9. CONTOHPCB.bmp sesudah di-scan

Sekolah Tinggi Teknologi NlIklir-BA TAN 596 Nligroho Tri Sanyoto dkk

SEMINAR NASIONAL


YOGY AKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

Tabel 1. koordinat titik yang teridentifikasiTabel 2. Koordinat titik yang teridentifikasi

Tabel 2. Menunjukan hasil perbandinganlubang gambar (*.bmp) dengan hasil programscan di software

TabeI 3. Perbandingan lumlah lubang antar gambar dengan hasil scan

No.

2

Nama file gambar

CONTOHPCB.bmp

CONTOHPCB2.bmp

lumlah Lubang pada Gambar

86lubang

177 lubang

lumlah lubang hasil scan

861ubang

177 lubang

4.3 Pengujian fungsi program drawing

Dengan menekan tombol "Activate", makaakan meng-unlock fungsi drawing gambar, lalubarulah tiap lubang dibuat dengan mengklik "Ihole". Masing-masing letak koordinat titik akantercatat kedalam tabel database secara

otomatis.Gambar 10. merupakan pembuatan titikpada fungsi program drawing

Gambar 10. Pembuatan titik pada fungsi programdrawing

Tabel4. Koordinat titik pad a fungsi programdrawing

4.4 Pengujian fungsi program proses

Dengan tombol "OK" ditekan menandakanproses input telah selesai dan selanjutnya prosespengiriman data dilakukan dengan menekan tombol"Ready and Run, seperti pada Gambar 11. Dapatdiperhatikan pada proses bar di software berjalandan motor stepper bergerak membawa beban ataudalam hal ini bor sesuai dengan letak titikkooordinat yang diperlihatkan pada Gambar 12

Gambar 11. Proses bar saat mengirim data


SEMINAR NASIONAL

SDM TEKNOLOGI NUKLIR VIIYOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 201 IISSN 1978-01760

20055

2

10 102,52,55

3

20 0505

Dengan memasukan input 16 lubang sesuaikaki IC (IC pin 16), maka didapat hasil sepertidiperlihatkan pada Tabel 5.

Gambar 12. Bor bergerak menuju letak titikkoordinat lubang

Pada uji program proses digunakanberberapa input dengan memperhatikan keluaranpada banyaknya putaran motor yang dihasilkan,dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. lumlah putaran motor dari input berupatitik koordinat ~ Erase

Koordinat

No.Input(X)

Input(Y)

motor

(X)

Putaran

motor

(Y)motor

(Z)

Gambar .13. Input 16 lubang IC

Gambar .14. Hasil Pengeboran IC pin 16 pada PPC

4.5 Pembahasan

Kecepatan motor stepper bergantung darikecepatan clockJpulsa yang diberikan oleh AT89S52ke motor stepper. Dengan memberikan delay 0,005detik tiap satu siklus pulsa, atau sarna dengan clocksebesar 200 hz maka akan membuat motor bergeraksebanyak 200 step per detik, atau sarna dengan 60rpm.

Masing-masing motor bergerak secarabergantian sesuai perintah dari software. Motor

dengan sumbu putar X bergerak terlebih dahulu,kemudian dilanjutkan motor dengan sumbu putar Y,dan terakhir motor dengan sumbu putar Z dalam halini adalah penggerak bor, begitu seterusnya hinggaseluruh titik koordinat selesai dikerjakan dankembali ketitik koordinat 0,0.

Dalam program scan gambar apabila gambarmemiliki bagian berwama hitam, maka akanterdeteksi sebagai lubang, oleh karena itu, sebelumme-load gambar sebaiknya dipastikan bahwa

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BA TAN 598 Nugroho Tri Sanyoto dkk

SEMINAR NASIONAL



gambar hanya memiliki wama hitam pad a lubanglubangnya saja. Letak posisi lubang pada gambarjuga menentukan hasil scan, maka gambar diaturdengan mereposisi gambar. Karena perbandinganbidang gambar dengan PPC asli sebesar 10:2,5,artinya 10 pixels di-software sarna dengan 2,5 mmpada PPC asli, maka besar pcb pada gambar jugaharus disesuaikan terutama besar diameter

lubangnya, dengan diameter maksimal lubang padagambar adalah 5 pixels. Ukuran gambar juga tidakdapat melebihi 700x300 pixels, jadi jika pembuatanPPC lebih dan 175x75 mm maka pengeboran hamsdilakukan beberapa kali, dengan membagi gambarmenjadi beberapa bagian agar gambar tidakmelebihi batas tersebut.

5. KESIMPULAN

Dari perancangan, perakitan/pembuatan, danpengujian alat pengebor PPC otomatis yang telahdibuat, didapat kesimpulan sebagai berikut:

1) Telah berhasil dibangun perangkat \unaksebagai pengendali motor pad a pengebor PPCotomatis dengan input koordinat [10,10],motor X dan Y masing-masing bergerak 2,5putaran dan berbalik arah 2,5 putaran atausarna dengan 2,5 mm.

2) Ukuran gambar juga tidak dapat melebihi700x300 pixels, jadi jika pembuatan PPClebih dan 175x75 mm maka pengeboranharus dilakukan beberapa kali.

6. DAFT AR PUST AKA

[1] Artikel non-personal (2010). EmbarcaderoDelphi.http://id.wikipedia.org/wiki/Embarcadero Delphi, 20 Februari 2010.

[2] Artikel non-personal (2010). Serial Port.http://id.wikipedia.org/wikilEmbarcadero Delphi, 20 Februari 2010.

[3] Usman (2008). Teknik Antarmuka +Pemrograman Mikrokontroler AT89S52.Y ogyakarta : Penerbit Andi Y ogyakarta.


pembuatan kendall pengebor ppc otomatis menggunakan motor...

Documents