RANCANG BANGUN ALAT PENUTUP BOTOL OTOMATIS
BERBASIS MICROCONTROLLER ATMEGA 16
Design Of Automatic Bottle Capper Atmega16 Microcontroller-Based
(Perancangan Konveyor dan Sistem Pemberi Tutup Botol)
(Design Of Conveyor and Cap Placement System)PROYEK AKHIR
Laporan ini ditulis sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Diploma III
Oleh
RENDY AULIA ASMARAHADI FIRMANSYAH
NIM : 091311052
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
2012
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Satu lembar yang tak cukup
Tak ada hal yang dimulai menjadi mudah tanpa doa dan tak ada hal yang berakhir
menjadi berkah tanpa syukur. Dan berangkat dari kata syukur, ku panjatkan pada Tuhan
Semesta Alam atas segala karunia-Nya sehingga ada banyak hal yang tercapai diluar
kemampuan yang telah kami siapkan sebelumnya. Ini merupakan suatu pembuktian untuk
bisa membuat bangga kalian yang saya sayangi.
Ketika melihat hal yang telah dibangun sebelumnya begitu mematikan, begitu
mengkhawatirkan dan begitu tragis adanya bersama keringat bila memang pada saat itu
berlari, bersama luka bila memang pada saat itu bermain pisau dan bersama perasaan
bila memang pada saat itu bermain hati. Rasanya inilah yang menurut khalayak nikmat
yang harus disyukuri, karena pada awal yang tak begitu menyenangkan sebagai orang tak
dikenal hingga sekarang melakukan hal yang dapat menunjukkan semua yang ada dalam
cita-cita selama ini terwujud. Benar-benar kufur bila tak disyukuri dan tak diniatkan
lillahi ta’ala. Dan benar-benar akan ku lirik hari ini, kemarin, dan dahulu bersama
keringat ini, luka ini dan perasaan ini bila nanti suatu saat berada pada posisi yang
membuat putus asa, membuat mati langkah atau bahkan mematikan perasaan ini karena
alasan tadi, semua ini melalui jalan yang tak mudah dan cukup membuatku merangkak.
Ingatlah selalu ini adalah perjuangan !!!
Sehelai persembahan untuk keluargaku,
untuk Mama terhebat sepanjang masa, yang tak henti-hentinya terus menjadi sosok kaki
ketiga disetiap langkahku. your sincerity will never be replaced even though I gave at the
ocean. Dan untuk Papa, you're the one who made me wear shoes when everyone else is
wearing sandals. Kakakku Resty Aulia N, S.pd sekaligus adikku Rienda Aulia A.Z, yang
disadari atau tidak telah mengenalkanku harga dari suatu ilmu dan arti sebuah
pendidikan. Sungguh tak disangka berada didunia teknologi serumit ini terima kasih atas
segala pengorbanan kalian, bagaimanapun aku... No more people out there as good as
you.
Untuk sahabat terdekatku yang benar-benar disesalkan tak dapat disebutkan satu persatu
di kesempatan seindah ini, namun percayalah ada banyak dari kalian yang membuatku
sadar akan arti kehidupan, memaknai perjuangan dan tetap selalu memandang masa
depan yang akan menjadi lahan bertarungnya hidup setelah ini. However, there would be
no life without you.
Especially thanks to, TRAP Community & HME,
being a part of you is forever to be thankful for. Knowingly or not, I am now is what you
created previously. Of jokes, silliness, and bad you are teaching a lot of meaning about
life. And I believe, you will be the one you want. Kalian adalah rekan dan sahabat
terhebat.
Rekan dimanapun kalian berada sedikitnya segala yang kalian lakukan menjadi hal yang
membuat sadar dan menginspirasi untuk dapat menjadi orang sukses seperti kalian.
Dan...suatu motivasi yang bersumber dari
mu,
akan selalu membuat pemikiran ini menjadi
sadar akan realita. Dengan selalu membuat jalan buntu namun selalu membuat berpikir
untuk selalu mencari jalan lain. Dan semoga persembahan kesuksesan ini akan menjadi
hal yang membuat
mu
sedikit membuka mata, hati dan telinga. Stone also will obsolescent,
although it only with water. I trust it.
Semoga ini bermanfaat bagi kalian
ABSTRAK
Usaha Kecil dan Menengah dapat menghasilkan beberapa produk yang kompetitif dan berkualitas layaknya industri besar pada umumnya. Seperti dalam bidang produksi minuman atau obat-obatan tertentu. Proses produksi ini membutuhkan sistem yang dapat membantu kinerja dari pekerja seperti yang telah kita ketahui bersama mengenai manfaat teknologi, yaitu mempermudah proses dan meminimalisir pekerja. Dalam hal ini, produksi pembuatan minuman khususnya penutupan botol secara otomatis, diharapkan dapat menekan biaya produksi sehingga sistem produksi yang dimaksud akan tetap tercapai. Maka dari itu dirancanglah sebuah alat yang dapat menutup botol secara otomatis namun murah dan sederhana yaitu Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16. Alat ini merupakan sebuah alat yang dirancang secara minimalis untuk dapat melakukan pekerjaan menutup botol secara otomatis, dari mulai pemberian tutup botol hingga memutar derat penutup sehingga dapat dikatakan sebagai simulasi dari bagian mesin pembuatan air mineral atau sebagainya. Pada Pembahasan ini akan dikhususkan pada bagian perancangan konveyor dan sistem pemberian tutup botol. Pada prinsipnya, kerja dari alat ini dimulai dari sebuah input keypad. Input ini digunakan sebagai pemilih kode jumlah operasi botol yang akan diproduksi. Setelah menekan keypad, maka operator harus menekan tombol start untuk memulai menjalankan sistem. Saat tombol start ditekan maka microcontroller akan mengirimkan sinyal untuk menjalankan conveyor hingga botol mengenai limtswitch sebagai sensor mekanik, kemudian pemberi tutup botol dengan servonya akan mendorong tutup botol didalamnya menuju mulut botol pada conveyor yang kemudian akan mengaktifkan bagian pemutar. Sistem akan berulang hingga pilihan botol selesai dioperasikan seluruhnya sesuai instruksi dari keypad.
Kata Kunci : conveyor, driver motor, motor DC, motor servo, relay, limitwitch, microcontroller, ATMEGA 16, Keypad, LCD, motor gearbox, lead screw
ii
ABSTRACT
Small and Medium Enterprises can produce some quality products at competitive and like a big industry in general. As in the production of beverages or certain medications. The production process requires a system that can help the performance of workers as we all know about the benefits of technology, that facilitate the process and minimize worker. In this case, particularly the production of the beverage bottle closing automatically, is expected to reduce production costs so that the production system in question will still be achieved. Therefore designed a tool that can automatically shut down the bottle but that is inexpensive and simple tool Automatic Bottle Capper Atmega16 Microcontroller-Based. This tool is a tool designed in a minimalist to close the bottle can do the job automatically, from the provision of bottle caps to play the moderate cover so it can be said to be a simulation of the mineral water manufacturing machine or the like. In the discussion will be devoted to the design of conveyor systems and the provision of bottle caps. In principle, the working of the tool is started from a keypad input. This input is used as a selector code for the operation of bottles to be produced. After pressing the keypad, then the operator must press the start button to begin running the system. When the start button is pressed then the microcontroller would send a signal to run the conveyor to the bottle of limtswitch as a mechanical sensor, then the giver would servonya bottle cap with push toward the mouth of the bottle cap inside the bottle on the conveyor, which then activate the player. The system will repeat until the bottle selection is operated entirely completed according to instructions from the keypad.
Keywords : conveyor, motor driver, motor DC, motor servos, relay,
limitwitch, microcontroller, ATMEGA 16, Keypad, LCD, motor gearbox, lead screw
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kami panjatkan atas kehadirat Illahi Rabbi Allah SWT karena berkat rahmat dan ridha-Nyalah kami dapat menyelesaikan Proyek Akhir beserta laporan sebagai salah satu syarat kelulusan Program Diploma III di Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung.
Tiada kesempurnaan yang datang secara tiba-tiba tanpa seijin-Nya mengingat ada banyak hal terus kami kejar selama pengerjaan proyek akhir ini. Belajar dari prinsip kehidupan semut yang selalu mempertontonkan tentang gotong royong, dengan itu kami selalu termotivasi untuk dapat terus bekerja sama dalam mencapai hasil yang kami harapkan meski banyak hal yang membuat goyah dan akhirnya berhenti. Namun kini kami buktikan bahwa itu semua dapat kami capai dengan maksimal, karena pada dasarnya disamping doa, usaha adalah prioritas utama kami meski hasil tak begitu sesuai.
Maka dengan bangga dan dengan segala kerendahan hati, Proyek akhir yang berjudul “Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller Atmega 16 dengan Sub Judul : Perancangan Konveyor dan Sistem Pemberi Tutup Botol” telah berhasil kami selesaikan dengan tepat pada waktunya disamping keterbatasan dan kekurangan kami dalam proses pengerjaan ataupun penyusunan laporan akhir ini.
Dalam menyelesaikan proyek Akhir ini kami menyadari bahwa tidak akan berjalan dengan baik tanpa bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, izinkanlah penulis mempersembahkan rasa terimakasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada :
1. Yth. Bapak Dodi Budiman M. ST.,MT. sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing, memberikan petunjuk dan pengarahan yang sangat meng-inspirasi sehingga kami dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini.
2. Yth. Bapak Sabar Pramono, BSEE sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan mengenai pemrograman, sehingga Proyek Akhir ini dapat bekerja dengan baik.
3. Yth. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung.
4. Yth. Ibu Ervin Masita Dewi, ST., MT. sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektronika D3 Politeknik Negeri Bandung.
iv
5. Yth. Bapak Tjan Swi Hong, MSc. sebagai koordinator PA yang telah memberikan kebijaksanaannya untuk proses pengerjaan Proyek Akhir ini. 6. Yth. Bapak Drs. Suyanto, ST. dan Bapak Ir. Suheri Bakar yang telah
membantu kami untuk memberikan solusi pada saat penulis mengalami kesulitan dalam pengerjaan Proyek Akhir ini.
7. Yth. Bapak dan ibu dosen untuk semua ilmu dan pengalaman berharga yang diberikan kepada kami.
8. Yth. Bapak Ihsan Somantri, selaku sekretaris jurusan yang telah membantu kami dalam birokrasi.
9. Ibu Iyom, Bapak Salim, Bapak Agus, ibu Imas, dan semua staf teknisi laboratorium teknik Elektronika yang telah membantu kami memfasilitasi keperluan selama Proyek Akhir.
10. Partner Proyek Akhir, Anisa Nur Maulani, atas semua kerja samanya dan ide-ide cemerlang darinya.
11. Mean Industries Group (Jajat Sudrajat, Agus Nugraha, Fahmi, dan Awal) dari jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam perancangan dan pembuatan mekanik Proyek Akhir ini.
12. Rekan seperjuangan, “The Incredible Boy”, Maulana Reksa Kusumah, atas ketulusan hatinya membantu, membimbing, dan menyemangati kami dalam pengerjaan Proyek Akhir ini.
13. Rekan-rekan HME POLBAN dan ECB 2009, yang selalu menginspirasi dan membuat suatu dorongan untuk dapat selalu semangat mencapai keberhasilan.
14. Sahabat-sahabat yang tak dapat kami sebutkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moril maupun materil serta dorongan semangatnya sehingga penulis tetap dapat bertahan meskipun dalam keadaan down.
15. Dan terima kasih telah selalu melahirkan semangat, motivasi, inspirasi dan keyakinan disetiap harinya hingga detik ini. Ada banyak yang dapat tercapai berkat kalian, keluargaku.
Dan dengan segala kerendahan hati, kami memanjatkan doa semoga semua bimbingan, bantuan, dorongan, dan semangat yang diberikan kepada kami akan menjadi amal ibadah di mata Sang Pencipta, dan semoga Proyek Akhir ini
mendapatkan berkah dan ridha dari Allah SWT serta akan menjadi inspirasi yang dapat dikembangkan menjadi hal yang bermanfaat bagi kita semua dalam kontribusi kita terhadap dunia teknologi, aamiin yaa rabbal „alamiin.
Bandung, Juni 2012 Penulis
vi
DAFTAR ISI
Hal.
ABSTRAK ...i
ABSTRACT...ii
KATA PENGANTAR ...iii
DAFTAR ISI ...vi
DAFTAR GAMBAR ...ix
DAFTAR TABEL ...xi
BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ...1
1.2 Rumusan Masalah ...2
1.3 Tujuan ...2
1.4 Batasan Masalah ...2
1.5 Sistematika Penulisan ...3
BAB II : LANDASAN TEORI 2.1 Konveyor ...4 2.1.1 Belt Conveyor...4 2.1.2 Chain Conveyor ...5 2.1.2.1 Scraper Conveyor ...5 2.1.2.2 Apron Conveyor ...5 2.1.2.3 Bucket Conveyor ...6 2.1.3 Screw Conveyor ...6 2.1.4 Pneumatic Conveyor ...7 2.2 Motor DC ...7
2.2.1 Mekanisme Kerja Motor DC ...9
2.2.2 Bagian Utama Motor DC ...10
2.2.3 Jenis Motor DC power window ...12
2.3 Motor Servo ...12
2.4 Dioda ...15
2.5 Transistor sebagai Switch ...16
2.6 Relay ...18
2.7 Microcontroller...19
2.7.1 Microcontroller ATMEGA 16 ...20
2.8 Pemrograman BASCOM...21
2.9 Push Button ...22
BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Tujuan Perancangan ...24
3.2 Spesifikasi Kerja Alat ...24
3.2.1 Diagram Blok ...25
3.2.2 Cara Kerja Alat ...27
3.3 Tahapan Rancangan ...28
3.3.1 Perancangan Elektronika ...29
3.3.1.1 Perancangan Regulator Ekspansi Tegangan ...29
3.3.1.2 Perancangan Limit Switch sebagai Sensor Mekanik ...29
3.3.1.3 Perancangan Driver Motor 1 Arah dengan Relay ...30
3.3.1.4 Perancangan Sistem Minimum Microcontroller ATMEGA 16 ...31
3.3.1.5 Perancangan Supply Tegangan DC ...32
3.3.2 Perancangan Mekanik ...33
3.3.2.1 Perancangan Bagian Conveyor ...33
3.3.2.2 Perancangan Bagian Belt Conveyor ...34
3.3.2.3 Perancangan Bagian Poros As ...35
3.3.2.4 Perancangan Bagian Siku disetiap Sisi Conveyor...36
3.3.2.5 Perancangan Bagian Dudukan Botol...39
3.3.2.6 Perancangan Bagian Landasan Conveyor...40
3.3.2.7 Perancangan Bagian Pelat Pengarah Botol ...41
3.3.2.8 Perancangan Conveyor Keseluruhan ...42
3.3.2.9 Perancangan Bagian Pemberi Tutup Botol ...44
3.3.3 Perancangan Software ...45
3.3.3.1 Perancangan ...45
3.3.3.2 Alogaritma ...46
3.3.3.3 Diagram Alir Sistem ...47
3.3.3.4 Inisialisasi Input / Output ...48
3.4 Realisasi...48
3.4.1 Realisasi Mekanik ...48
3.4.1.1 Realisasi Bagian Conveyor ...48
3.4.1.2 Realisasi Bagian Pemberi Tutup Botol ...49
3.4.2 Realisasi Elektronika ...49
3.4.2.1 Realisasi PCB Regulator ...49
3.4.2.2 Realisasi Limit Switch sebagai Sensor Mekanik ...50
3.4.2.3 Realisasi Driver Motor 1 Arah dengan Relay ...50
3.4.2.4 Realisasi Sistem Minimum Microcontroller ATMEGA16 ...50
3.4.2.5 Realisasi PCB Supply Tegangan Motor Power Window ...51
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian dan Analisa Sistem Minimum ATMEGA 16 ...52
4.1.1 Tujuan Pengujian ...52
4.1.2 Metoda Pengujian ...53
4.1.3 Alat dan Bahan yang Digunakan ...53
4.1.4 Langkah-Langkah Pengujian ...53
4.1.5 Hasil Pengujian...55
4.1.6 Analisa Pengujian ...55
4.2 Pengujian dan Analisa Driver Motor DC Power Window ...55
4.2.1 Tujuan Pengujian ...56
4.2.2 Metoda Pengujian ...56
4.2.3 Alat dan Bahan Pengujian ...56
4.2.4 Langkah-Langkah Pengujian ...56 4.2.5 Hasil Pengujian...58 4.2.6 Analisa Pengujian ...58
viii
4.3 Pengujian dan Analisa Ketepatan Mekanis pada Bagian Pemberi
Tutup Botol ...58 4.3.1 Tujuan Pengujian ...58 4.3.2 Metoda Pengujian ...58 4.3.3 Langkah-Langkah Pengujian ...59 4.3.4 Hasil Pengujian...59 4.3.5 Analisa Pengujian ...60
4.4 Pengujian dan Analisa Waktu Tempuh Hingga Pemberian Tutup Botol ...60
4.4.1 Tujuan Pengujian ...60
4.4.2 Metoda Pengujian ...61
4.4.3 Alat dan Bahan Pengujian ...61
4.4.4 Langkah-Langkah Pengujian ...61
4.4.5 Hasil Pengujian...61
4.4.6 Analisa Pengujian ...62
4.5 Pengujian dan Analisa secara Keseluruhan ...63
4.5.1 Tujuan Pengujian ...63
4.5.2 Metoda Pengujian ...63
4.5.3 Alat dan Bahan Pengujian ...63
4.5.4 Langkah-Langkah Pengujian ...63 4.5.5 Hasil Pengujian...65 4.5.6 Analisa Pengujian ...66 BAB V : PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...67 5.2 Saran ...67 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A (Datasheet) LAMPIRAN B (Listing Program)
LAMPIRAN C (Skematik Rangkaian, Layout PCB)
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Motor DC... 9
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor DC ... 11
Gambar 2.3 Motor Power Window ... 12
Gambar 2.4 Motor Servo ... 13
Gambar 2.5 Sistem Mekanik Motor Servo ... 14
Gambar 2.6 Kurva Dioda ... 15
Gambar 2.7 Kurva Dioda Ideal... 16
Gambar 2.8 Rangkaian Transistor sebagai Switching ... 16
Gambar 2.9 Grafik Saturasi Transistor ... 17
Gambar 2.10 Jenis Konstruksi Relay ... 19
Gambar 2.11 Contoh-Contoh Relay... 19
Gambar 2.12 Konfigurasi Pin ATMEGA 16... 20
Gambar 2.13 Simbol Saklar Push Button secara Umum ... 22
Gambar 2.14 Macam-Macam Push Button ... 23
Gambar 3.1Diagram Blok Sistem ... 26
Gambar 3.2 Rancangan Regulator ... 29
Gambar 3.3 Rancangan PCB Regulator ... 29
Gambar 3.4 Rancangan Rangkaian Pull Up untuk Limit Switch ... 30
Gambar 3.5 Rancangan PCB Pull Up untuk Limit Switch ... 30
Gambar 3.6 Rancangan Rangkaian Driver Motor 1 Arah dengan Relay ... 31
Gambar 3.7 Rancangan PCB Driver Motor 1 Arah dengan Relay ... 31
Gambar 3.8 Rancangan Sistem Minimum Microcontroller ATMEGA 16 ... 32
Gambar 3.9 Rancangan Supply Tegangan Motor DC untuk Conveyor ... 33
Gambar 3.10 Rancangan PCB Supply Tegangan Motor DC untuk Conveyor ... 33
Gambar 3.11 Rancangan Bagian Belt Conveyor 2 Dimensi beserta Ukuran ... 34
Gambar 3.12 Rancangan Bagian Belt Conveyor ... 34
Gambar 3.13 Rancangan Bagian As Conveyor 2 Dimensi beserta Ukuran ... 35
Gambar 3.14 Rancangan Bagian AS Conveyor ... 35
Gambar 3.15 Rancangan Bagian Siku Besi jenis I pada Conveyor (2 dimensi beserta ukurannya) ... 36
Gambar 3.16 Rancangan Bagian Siku Besi Jenis I pada Conveyor ... 36
Gambar 3.17 Rancangan Bagian Siku Besi Jenis II pada Conveyor (2 dimensi beserta ukurannya) ... 37
Gambar 3.18 Rancangan Bagian Siku Besi Jenis II pada Conveyor ... 37
Gambar 3.19 Rancangan Bagian Siku Besi Jenis III pada Conveyor (2 dimensi beserta ukurannya ... 38
Gambar 3.20 Rancangan Bagian Siku Besi Jenis III ... 38
Gambar 3.21 Rancangan Bagian Dudukan Botol pada Conveyor (2 Dimensi beserta ukurannya) ... 39
Gambar 3.22 Rancangan Bagian Dudukan Botol pada Conveyor... 39
Gambar 3.23Rancangan Bagian Penyangga Belt Conveyor (2 dimensi beserta ukurannya) ... 40
Gambar 3.24 Rancangan Bagian Penyangga Belt Conveyor ... 40
x
Gambar 3.25 Rancangan Bagian Pelat Pengarah Botol pada Conveyor
(2 dimensi beserta ukurannya) ... 41
Gambar 3.26 Rancangan Bagian Pelat Pengarah Botol pada Conveyor ... 41
Gambar 3.27 Rancangan Bagian Conveyor secara Keseluruhan (tampak samping) 2 dimensi beserta ukurannya ... 42
Gambar 3.28 Rancangan Bagian Conveyor secara Keseluruhan (tampak atas) 2 dimensi beserta ukurannya ... 42
Gambar 3.29 Rancangan Bagian Conveyor secara Keseluruhan (tampak isometrik dan tampak belakang) 2 dimensi beserta ukurannya .. 43
Gambar 3.30 Rancangan Bagian Conveyor secara Keseluruhan ... 43
Gambar 3.31 Rancangan Bagian Pemberi Tutup Botol (2 dimensi beserta ukurannya) ... 44
Gambar 3.32 Rancangan Bagian Pemberi Tutup Botol ... 45
Gambar 3.33 Diagram Alir Sistem ... 47
Gambar 3.34 Realisasi Bagian Conveyor... 48
Gambar 3.35 Realisasi Bagian Pemberi Tutup Botol ... 49
Gambar 3.36 Realisasi PCB Regulator ... 50
Gambar 3.37 Realisasi PCB Pull Up untuk Limit Switch ... 50
Gambar 3.38 Realisasi PCB Driver Motor 1 Arah dengan Relay ... 50
Gambar 3.39 Realisasi Sistem Minimum ATMEGA 16 ... 50
Gambar 3.40 Realisasi PCB Supply Tegangan Motor Power Window ... 51
Gambar 4.1 Rangkaian LED untuk Cek Port... 54
DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel 3.1 Inisialisasi Input / Output...48
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan dan Delay Time pada ATMEGA 16 ...55
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor DC dengan Relay ...58
Tabel 4.3 Tabel Pengujian Ketepatan Pemberi Tutup Botol ...60
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Waktu pada Proses Pemberi Tutup Botol ...62
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Waktu Tiap Proses ...65
