i
LAPORAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA
MESIN PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN
MENGGUNAKAN MOTOR STEPPER BERBASIS
ARDUINO UNO
MUHAMMAD RAFI SEPTIAWAN
201454084
DOSEN PEMBIMBING
Rochmad Winarso, S.T., M.T.
Qomaruddin, S.T., M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2019
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA
MESIN PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN
MENGGUNAKAN MOTOR STEPPER BERBASIS
ARDUINO UNO
MUHAMMAD RAFI SEPTIAWAN NIM. 201454084 Kudus, 11 januari 2019 Menyetujui, Pembimbing Utama, Rochmad Winarso, S.T., M.T. NIDN. 0612037201 Pembimbing Pendamping, Qomaruddin, S.T., M.T. NIDN.0626097102 Mengetahui
Koordinator Tugas Akhir
Qomaruddin, S.T., M.T NIDN. 0626097102
iii
HALAMAN PENGESAHAN
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA
MESIN PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN
MENGGUNAKAN MOTOR STEPPER BERBASIS
ARDUINO UNO
MUHAMMAD RAFI SEPTIAWAN NIM. 201454084 Kudus, 11 januari 2019 Menyetujui, Ketua Penguji, Rianto wibowo,ST.,M.Eng NIDN. 0630037301 Anggota Penguji I, Ir.Masruki Kabib.,M.T NIDN. 0625056802
Anggota Penguji II,
Rochmad Winarso, S.T., M.T NIDN. 0612037201
Mengetahui Dekan Fakultas Teknik
Mochammad Dahlan, S.T., M.T NIDN 0601076901
Ketua Program Teknik Mesin
Rianto Wibowo, S.T., M.Eng. NIDN. 0630037301
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Muhammad Rafi Septiawan
NIM : 201454084
Tempat & Tanggal lahir : Jepara 17 September 1995
Tugas Akhir :Rancang Bangun Sistem Kontrol Pada Meja
Mesin Planer Kayu Otomatis Dengan
Menggunakan Motor Stepper Berbasis Arduino Uno
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Tugas Akhir ini berdasarkan hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Tugas Akhir ini. Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Tugas Akhir dengan cara penulisan referensi yang sesuai.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.
Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak manapun.
Kudus, 11 januari 2019 Yang memberi pernyataan,
Materai 6000
Muhamad Rafi Septiawan NIM.201454084
v
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA MESIN
PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MOTOR
STEPPER BERBASIS ARDUINO UNO
Nama mahasiswa : Muhammad Rafi Septiawan
NIM : 201454084
Pembimbing :
1. Rochmad Winarso, S.T., M.T 2. Qomaruddin, S.T., M.T
RINGKASAN
Permintaan akan teknologi terutama kebutuhan akan adanya mesin sekala kecil untuk menunjang kebutuhan industri rumahan yang membutuhkan mesin dengan desain simpel dan praktis dalam pengunaan maupun pengoprasian mesin. Dalam pengembangan mesin plener yang telah dibuat sebelumnya di perlukan penambahan sistem kontrol yang digunakan untuk mengatur naik maupun turun pada ketinggian meja mesin planer kayu. Metode yang digunakan meliputi studi literatur, studi lapangan, proses perancangan rangkaian sistem kontrol dan proses perakitan komponen sistem kontrol. Pada hasil penelitian telah dibuat sistem kontrol untuk mengontrol naik maupun turun pada ketinggian meja mesin plener
dengan minimal 1mm dan maksimal 10cm dengan pengerak motor stepper yang telah dikontrol mengunakan mikrokontroler berupa arduino uno, didapatkan hasil pengujian pertama dengan tebal benda kerja 36mm didapat nilai error rata-rata 0,8%. Pada pengujian kedua dengan tebal benda kerja 100mm didapat nilai error
rata-rata 0,3%. jadi keakuratan untuk naik maupun turun didapat nilai error
sebesar 0,55%
vi
DESIGN OF CONTROL SYSTEM IN AUTOMATIC WOOD PLANER MACHINE DESK USING ARDUINO UNO-BASED STEPPER MOTOR
Student Name : Muhammad Rafi Septiawan
Student Identity Number : 201454084
Supervisor :
1. Rochmad Winarso, S.T., M.T 2. Qomaruddin, S.T., M.T
ABSTRACT
The demand for technology is mainly the need for small scale machines to support the needs of home industries that require machines with simple and practical designs in the use and operation of machines. In the development of a previously made plener machine, it was necessary to add a control system that was used to regulate the rise and fall of the height of the wood planer machine table. The method used includes the study of literature, field studies, the control system design process and the process of assembling control system components. In the results of the study, a control system has been made to control the rise or fall at the height of the plener machine table with a minimum of 1mm and a maximum of 10cm with the stepper motor controller which has been used using an arduino uno microcontroller. average of 0.8%. In the second test with a workpiece thickness of 100mm, the average error value was 0.3%. so the accuracy of going up and down is an error value of 0.55%
vii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul, ”Rancang Bangun Sistem Kontrol Pada Meja Mesin Planer Kayu Otomatis Dengan Menggunakan Motor
Stepper Berbasis Arduino Uno” dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan syarat yang harus dipenuhi dalam rangka mencapai derajat Sarjana Program Studi S1 Teknik Mesin Universitas Muria Kudus
Dalam proses penyelesaian laporan ini, banyak pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun secara tidak langsung, secara materi, moral, maupun scara spiritual. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesar-besarnya :
1. Allah SWT yang telah memberi kesehatan dan kekuatan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan memberikan kasih saying yang tak terbatas.
3. Bapak Rochmad Winarso, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan wakil rektor III yang sabar membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Qomaruddin, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II yang sabar membimbing dalam penyusunan laporan.
5. Bapak Rianto Wibowo, S.T., M.Eng. selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan pada laporan akhir ini.
6. Bapak Ir,Masruki Khabib, M.T., selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan pada laporan ini.
7. Tim Planer yang telah memberikan dukungan serta masukan beserta rekan-rekan mahasiswa yang telah banyak membantu sehingga terselesaikanlah laporan ini
viii
8. Meidy Umu Imamah S.Kom yang telah memberikan semangat dan doa untuk terselesaikannya laporan skripsi
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih terdapat kekurangannya.Oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi terciptanya laporan yang lebih baik.
Kudus, 11 januari 2019
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN
Ku persembahkan Skripsi ini utuk yang selalu bertanya:
“Kapan Skripsimu Selesai?”
Terlambat lulus atau lulus tidak tepat waktu bukan sebuah kejahatan, bukan juga sebuah aib. Alangkah kerdilnya jika mengukur kepintaran seseorang hanya dari siapa yang cepat lulus. Bukankah sebaik-baiknya skripsi adalah skripsi yang selesai? Baik itu selesai tepat waktu maupun tidak tepat waktu!
x DAFTAR ISI
LAPORAN TUGAS AKHIR ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
PERNYATAAN KEASLIAN ... iv
RINGKASAN ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR SIMBOL ... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
DAFTAR ISTILAH ... xix
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 2 1.3. Batasan Masalah ... 3 1.4. Tujuan ... 3 1.5. Manfaat ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Mesin Planer ... 5
2.2. Komponen Mesin Planer ... 6
xi
2.2.2 Conveyor ... 8
2.2.3 Motor ... 8
2.3. Sistem Kontrol ... 9
2.4. Pengertian Otomatis ... 9
2.5. Komponen Sistem Kontrol ... 10
2.5.1. Motor Stepper ... 10
2.5.2. Driver Motor ... 17
2.5.3. Mikrokontroler Arduino Uno ... 18
2.5.4. Macam-macam Arduino ... 20
2.5.5. Program Arduino IDE ... 24
2.5.6. Software arduino ... 26
2.5.7. Liquid Cristal Display (LCD) ... 27
2.5.8. Power Supplay ... 28
2.5.9. Limit switch ... 28
2.5.10. Relay ... 29
2.5.11.Keypad Numerik Arduino ... 30
2.5.12.Push Button ... 31
2.5.13. Lampu indicator ... 32
2.5.14. System Kendali Open-Loop ... 33
BAB III METODOLOGI ... 35
3.1. Alur Sistem Penelitian ... 35
3.2. Studi Literatur ... 36
3.3. Analisa Kebutuhan ... 36
3.4. Pengembangan Produk ... 36
3.5. Konsep Sistem Kontrol ... 37
xii
3.7. Perancangan Softwere ... 41
3.8. Perhitungan Daya Motor Stepper ... 43
3.9. Alat dan Bahan ... 43
3.10. Tempat Pelaksana ... 44
3.11. Variabel yang Diukur ... 44
3.12. Pengujian Hardware ... 44
3.13. Pengujian Software ... 44
3.14. Tabel Pengujian Sistem Kontrol ... 44
BAB IV HASIL DAN KEBUTUHAN ... 47
4.1. Alat yang Dihasilkan ... 47
4.2. Perancangan Rangkaian Sistem Kontrol ... 48
4.2.1. Perancangan Hardware ... 51
4.2.2. Perancanga Software ... 52
4.3. Perhitungan Sistem Kontrol ... 54
4.3.1. Perhitungan Pulsa Motor ... 54
4.3.2. Perhitungan Pulsa Yang di Input Dalam Program ... 55
4.4. Pengujian dan Analisa Perangkat Keras ... 56
4.4.1. Pengujian Software ... 57
4.4.2. Pengujian Sistem Kontrol ... 58
4.5. Pengujian Rangkaian Sisteim Kontrol Mengunakan Sofware Proteus ... 66
4.6. Pengujian seluruh sistem ... 66
4.7. Biaya Pembuatan ... 67
BAB V PENUTUP ... 69
5.1 KESIMPULAN ... 69
5.2 SARAN ... 69
xiii
DAFTAR PUSTAKA ... 71 LAMPIRAN ... 73 BIODATA PENULIS ... 143
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Mesin Planer ... 6
Gambar 2.2 Seketsa cutter block ... 7
Gambar 2.3Cutter Block... 7
Gambar 2.4Conveyor ... 8
Gambar 2.5 Motor Dinamo AC ... 9
Gambar 2.6 Motor Stepper ... 10
Gambar 2.7 Jumlah pulsa mewakili jumlah jumlah putaran ... 11
Gambar 2.8Step normal dibagi menjadi 2 (half step) ... 11
Gambar 2.9 Bearing dalam motor stepper ... 12
Gambar 2.10 Poros magnet dalam posisi awal (utara – selatan)... 13
Gambar 2.11 Magnet permanen ... 14
Gambar 2.12 Motor stepper jenis variable reluctance ... 15
Gambar 2.13 Motor stepper unipolar ... 16
Gambar 2.14 Motor Stepper Bipolar ... 17
Gambar 2.15Driver motor ... 17
Gambar 2.16 Sekema driver motor servo ... 18
Gambar 2.17Sekematik driver motor DC ... 18
Gambar 2.18 Ardiuno Uno ... 19
Gambar 2.19 Mikrokontroler Arduino USB ... 21
Gambar 2.20 Mikrokontroler arduino serial ... 21
Gambar 2.21 Mikrokontroler arduino mega ... 22
Gambar 2.22 Mikrokontroler arduino FIO... 22
Gambar 2.23 Mikrokontroler arduino Lilypad... 23
Gambar 2.24 Arduino BT ... 23
Gambar 2.25 Arduino nano dan arduino mini ... 24
Gambar 2.26Tampilan Program Arduino Uno... 24
Gambar 2.27 Bentuk fisik LCD ... 27
Gambar 2.28Power supplay ... 28
Gambar 2.29Limit switch ... 29
Gambar 2. 30 Relay ... 30
xv
Gambar 2.32 push button ... 31
Gambar 2.33 simbol push button ... 32
Gambar 2.34 lampu indicator. ... 32
Gambar 2.35 rangkaian sederhana lampu indicator. ... 33
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ... 35
Gambar 3.2 Konsep Sistem Kontrol ... 37
Gambar 3.3 Rangkaian sistem kontrol motor stepper ... 39
Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kontrol ... 39
Gambar 3.5 Mesin plener kayu otomatis ... 40
Gambar 3.6 Flochat pemprograman ... 41
Gambar 4.1 Mesin Plener Kayu Otomatis ... 47
Gambar 4.2 Penempatan Rangkaian Sistem Kontrol ... 47
Gambar 4.3 Rangkaian Sistem Kontrol ... 48
Gambar 4.4 Rangkaian Motor Stepper ... 52
Gambar 4.5 Program Software Yang Benar ... 57
Gambar 4.6 Program Software Yang Salah ... 57
Gambar 4. 7 Hasil Pengujian Pertama Dengan Tebal 36mm... 60
Gambar 4. 8 Hasil Pengujian Kedua Dengan Tebal Benda 100mm ... 62
Gambar 4. 9 Keypad Numerik Arduino Yang Digunakan ... 64
Gambar 4. 10 Hasil Pengujian Limit Suwitch ... 65
Gambar 4. 11 Rangkaian Sistem Kontrol Mengunakan Sofware Proteus 8.0 ... 66
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi arduino uno ... 20
Tabel 3. 1 Pengujian Pertama Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut . 45 Tabel 3. 2 Pengujian Kedua Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut .... 45
Tabel 3. 3 Pengujian Keypad Numerik Arduino ... 46
Tabel 3. 4 Pengujian Limit Switch... 46
Tabel 4.1 Pengujian Pertama Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut .. 58
Tabel 4.2 Pengujian Kedua Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut ... 60
Tabel 4.3 Pengujian Tombol Keypad numerik ... 63
Tabel 4. 4 Pengujian Limit Switch... 64
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan
ω Kecepatan putar pps 1
δ Pulsa motor stepper º/pulsa 2,4
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Sepesifikasi Arduino Uno ... 73
Lampiran 2 Spesifikasi LCD 16x2 ... 73
Lampiran 3 Rangkaian Sistem Kontrol Motor Stepper ... 75
Lampiran 4 Dimensi Utama Ulir Berdasarkan ISO (Anonim, 2010) ... 76
Lampiran 5 Penempatan Sistem Kontrol Pada Meja ... 77
Lampiran 6 Desai Hardware Rangkaian Sistem Kontrol ... 79
Lampiran 7 Wering Rangkaian Sistem Kontrol ... 80
Lampiran 8 Spesifikasi Motor Stepper ... 81
Lampiran 9 Spesifikasi Driver Motor Stepper ... 82
xix DAFTAR ISTILAH Istilah Keterangan ENA : Enebel DIR : Direksen PUL : Pulsa GRN : Gound VCC : Voltage
