• Tidak ada hasil yang ditemukan

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING."

Copied!
41
0
0

Teks penuh

(1)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN

POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL

PROGRAMING

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika Departemen Pendidikan Fisika

Oleh

Fajar Arif Permata NIM 1008989

PROGRAM STUDI FISIKA DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB

DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS

MIKROKONTROLER DAN VISUAL

PROGRAMING

Oleh

Fajar Arif Permata

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana SainsDepartemen Pendidikan Fisika FPMIPA UPI

© Fajar Arif Permata Universitas Pendidikan Indonesia

Mei 2015

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

(3)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

(4)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

iii

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL

PROGRAMING

Nama : Fajar Arif Permata

NIM : 1008989

Program Studi : Fisika

Pembimbing : 1. Ahmad Aminudin, M.Si.

2. Waslaluddin, M.T.

ABSTRAK

Mesin bor PCB dengan pengaturan posisi berbasis mikrokontroler dan visual programming berhasil dibangun. Mesin ini dibangun untuk menghilangkan beberapa kekurangan yang dimiliki pada pengeboran PCB secara manual dan mengatasi mahalnya pengeboran PCB secara otomatis yang ada diindustri ketika akan digunakan dalam skala laboratorium dan tujuan pembelajaran. Mesin bor dibangun menggunakan linear guide berupa drawer runners, penggerak translasi sumbu-x dan sumbu-y menggunakan tali baja dan screw ½ inchi sepanjang 4 cm, penggerak translasi sumbu z menggunakan screw½ inchi dan nut. Bagian penggerak digerakan oleh tiga buah motor stepper Nema 23 dengan resolusi 1,8o/step. Pada pengujian pemberian koordinat secara manual mesin bor PCB ini memiliki kesalahan sebesar 0,18 mm pada sumbu-x, dan 0,20 mm pada sumbu-y. Pada pengeboran secara otomatis percobaan pada PCB A dengan jarak tetap 5 mm mesin bor ini memiliki kesalahan sebesar 0,13 mm pada sumbu-x dan 0,3 mm pada sumbu-y, pada PCB B memiliki kesalahan sebesar 0,3 mm pada sumbu-x dan 0,2 mm pada sumbu-y, dan pada PCB C memiliki kesalahan sebesar 0,12 mm pada sumbu-x dan 0,1 mm pada sumbu-y. Rata rata kesalahan yang dimiliki mesin bor PCB ini adalah 0,18 mm pada sumbu-x dan 0,2 mm pada sumbu-y. Kecepatan pergerakan mata bor pada sumbu-x dan sumbu-y adalah 1cm/detik dan pada sumbu-z adalah 0,12 cm / detik.

(5)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

iv ABSTRACT

PCB drilling machine with position controlled based on microcontroler and visual programming have been built. This machine built for reduce several weakness on drilling with manual methode and give a solution for expensive automatic drilling machine on industry while want to use it for laboratory and educational purpose. This machinehave been built with using drawer runnersas linear guide, screw and nut on z axes andwork table on x and y axesmoving by wire rope threded pulley with ½ inches screw and 4 cm in length. Machine move by three NEMA 23 motor steppers with resolution 1,8o/step. For manual testing, machine have an error on x axes 0.18 mm and in y axes 0.20 mm. For automatic drilling on PCB A fix distance 5 mm machine have an error 0.13 mm on x axes and 0.3 mm on y axes. On PCB B with periodic distance 5 mm, 15 mm and 20 mm an average error is 0.3 mm on x axes and 0.2 mm on y axes. On PCB C have an average error 0.12 mm on x axes and 0.1 mm on y axes. An average error which machine have is 0.18 mm on x axes and 0.2 mm on y axes. The drill move speed on x and y axes are 1 cm / second and on z axes is 0.12 cm / second.

(6)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

v DAFTAR ISI

Pernyataan keaslian skripsi bebas plagiarisme ... Error! Bookmark not defined.

Ucapan terima kasih ... Error! Bookmark not defined.

ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined.

DAFTAR ISI ... v

Daftar Tabel ... vii

Daftar Gambar ... viii

Daftar Lampiran ... x

BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.

1.1. Latar Belakang Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

1.2. Rumusan masalah penelitian ... Error! Bookmark not defined.

1.3. Tujuan penelitian ... Error! Bookmark not defined.

1.4. Manfaat penelitian ... Error! Bookmark not defined.

1.5. Struktur organisasi skripsi ... Error! Bookmark not defined.

BAB II RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB, MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING ... Error! Bookmark not defined.

2.1. Mesin Bor PCB ... Error! Bookmark not defined.

2.1.1. Pengertian PCB ... Error! Bookmark not defined.

2.1.2. Metode pembuatan mesin bor ... Error! Bookmark not defined.

2.1.2.1. Sistem Elektronik ... Error! Bookmark not defined.

2.1.2.2. Sistem mekanik ... Error! Bookmark not defined.

2.2. Visual programming ... Error! Bookmark not defined.

2.3. Motor Stepper ... Error! Bookmark not defined.

2.3.1. Konstruksi Motor Stepper ... Error! Bookmark not defined.

2.3.2. Pengendalian Motor Stepper ... Error! Bookmark not defined.

2.4. Modul Antar Muka ... Error! Bookmark not defined.

2.4.1. Mikrokontroler ... Error! Bookmark not defined.

2.4.2. Penguat Sinyal ... Error! Bookmark not defined.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined.

3.1. Desain Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

(7)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

vi

3.3. 1. Perancangan Mekanik ... Error! Bookmark not defined.

3.3. 2. Pembuatan Sistem Mekanik ... Error! Bookmark not defined.

3.3. 2.1. Bahan ... Error! Bookmark not defined.

3.3. 2.2. Perakitan ... Error! Bookmark not defined.

3.3. 3. Program ... Error! Bookmark not defined.

3.3.3.1. Program komputer ... Error! Bookmark not defined.

3.3.1.1.1. Pembuatan excellon file ... Error! Bookmark not defined.

3.3.1.1.2. Pembuatan Panel Kendali ... Error! Bookmark not defined.

3.3.3.2. Program Mikrokontroler ... Error! Bookmark not defined.

3.4. Prosedur Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

3.5. Analisis Data ... Error! Bookmark not defined.

BAB IV TEMUAN DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined.

4.1. Pengujian Pengambilan Data Excellon file ke Database ... Error! Bookmark not defined.

4.2. Pengujian Pengiriman Data PC ke Mikrokontroler Error! Bookmark not defined.

4.3. Pengujian Pergerakan Motor Stepper. ... Error! Bookmark not defined.

4.4. Pengukuran Bilangan Kalibrasi ... Error! Bookmark not defined.

4.5. Pengujian Pergerakan Sumbu X dan Sumbu Y ... Error! Bookmark not defined.

4.6. Pengujian Sistem Pengeboran Jarak Tetap ( PCB A) ... Error! Bookmark not defined.

4.7. Pengeboran Jarak Bertambah Secara Periodik (PCB B) ... Error! Bookmark not defined.

4.8. Pengeboran PCB Uji Coba ( PCB C) ... Error! Bookmark not defined.

4.9. Analisis Data ... Error! Bookmark not defined.

BAB V PENUTUP ... Error! Bookmark not defined.

5.1. Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.

5.2. Saran ... Error! Bookmark not defined.

DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.

(8)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Pulsa Listrik Pada Pergerakan Full Step ... Error! Bookmark not defined.

Tabel 2. 2. Pulsa Listrik Pada Mode Pergerakan Half Step . Error! Bookmark not defined.

Tabel 2. 3. Pulsa Listrik Pada Mode Pergerakan Full Strength .. Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.4. Fungsi khusus port B ... Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.5. Fungsi khusus Port D ... Error! Bookmark not defined.

Tabel 4. 1. Tabel Pengukuran Jumlah Step Terhadap Perpindahan ... Error! Bookmark not defined.

Tabel 4. 2. Tabel Pengukuran Karakterisasi Sumbu X dan Sumbu Y ... Error! Bookmark not defined.

Tabel 4. 3. Pengukuran Hasil Pengeboran PCB A . Error! Bookmark not defined.

Tabel 4. 4. Tabel Pengukuran PCB B ... Error! Bookmark not defined.

Tabel 4. 5. Pengukuran Hasil Pengeboran PCB C . Error! Bookmark not defined.

(9)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Diagram Sistem Mekanik ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2. 2. Sistem Penggerak Menggunakan Tali Baja ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.3. Tampilan Pembuatan Form Pada Delphi XE 5 Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.4. Variable reluctance motor (Himaone, 2003) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.5. Konstruksi motor stepper jenis permaent magnet (Himaone, 2003) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.6. Konstruksi motor stepper jenis hybrid (Himaone, 2003) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.7. Kumparan pada motor bipolar dan unipolar ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.8. DI-PRO AVR ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.9. Arsitektur ATmega 8535 (Datasheet ATMega 8535) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.10. Pin pada ATmega 8535 (Datasheet ATMega 8535) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2. 11. Konfigurasi Pin L298N ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2. 12. Blok diagram IC L298N ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2. 13 Rangkaian Penguat Sinyal ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 1. Desain Mekanik Bor PCB Otomatis Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 2. Drawer Runner (Rel Laci)... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 3. Motor Stepper ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 4. Screw 1/2 " dan flexible coupling untuk sumbu z . Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 5. Bearing 6 mm ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 6. Bahan yang selesai dirakit ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 7. Pembuatan excellon file ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.8. Pengaturan Parameter Excellon File . Error! Bookmark not defined.

(10)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

ix

Gambar 3.10. Program Mode Otomatis Untuk Pengerjaan PCB Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.11. Diagram alir merubah excellon file ke database .. Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.12. File gagal diambil dan tidak dikenal (kiri), File berhasil masuk ke database (kanan) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.13. File yang berhasil di ambil dan disimpan di database ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.14. Flowchart tombol kerjakan ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.15. Diagram Interface ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3. 16. Rangkaian Interface Komputer ke Alat mekanik Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.17. Diagram alir program pada mikrokontroler .. Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.18. Diagram Alir Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 1. File merupakan excellon file (kiri) , File bukan excellon file (kanan) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 2. Data Koordinat Berhasil Dibaca dan Diplot .. Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 3. File Tidak Dikenal ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 4. Tampilan Program VSPE ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 5. Program Hercules SETUP Utility .... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 6. Pengukuran Gerak Tiap 100, 200, 300 dan 400 Step Sumbu X (kiri) dan Sumbu Y (kanan)... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 7. Desain PCB A Pada Proteus... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 8. File PCB A Berhasil Dibaca... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 9. Tampilan Program Ketika Beroperasi ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 10. Proses Pengerjaan (kiri), Hasil Pengerjaan Pada PCB A tampak depan (kanan) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 11. Perbandingan Program dan Hasil Pengeboran PCB A ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 12. Desain PCB B Pada Proteus ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 13. Tampilan Program Untuk PCB B... Error! Bookmark not defined.

(11)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

x

Gambar 4. 15. Hasil Pengerjaan PCB B ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 16. Perbandingan Program dan Hasil Pengeboran PCB B ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 17. Desain PCB C Pada Proteus ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 18.Tampilan Panel Kendali Untuk PCB C ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 19. Proses Pengerjaan PCB C ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 20. Hasil Pengerjaan PCB C Tampak Depan ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 21.Hasil Pengerjaan PCB C Tampak Belakang . Error! Bookmark not defined.

Gambar 4. 22. Perbandingan Data Koordinat dan Hasil Pengeboran ... Error! Bookmark not defined.

Gambar a. Hasil Pengeboran Karakterisasi Sumbu Y ... Error! Bookmark not defined.

(12)

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1.Kode Program Mikrokontroler ... Error! Bookmark not defined.

(13)

1

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Penelitian

Produk elektronika dibangun dengan menggunakan PCB dalam beberapa

dekade terakhir dan nampaknya hal ini tidak akan berubah dalam beberapa waktu

kedepan, karena menurut Brindley (2005) PCB memberikan mekanisme yang

aman secara fisik dalam menunjang komponen elektronik ketika dihubungkan

secara elektrik sesuai konfigurasi yang diinginkan. PCB digunakan dalam aplikasi

penerapan elektronika di zaman modern ini dimana dalam pembuatannya meliputi

perancangan, pembuatan jalur rangkaian, dan pengeboran drill pad. Pembuatan

dan pengeboran dilakukan oleh mesin sesuai dengan desain yang telah dirancang

menggunakan program Computer Aided Design (CAD), namun pembuatan PCB

dengan metode ini hanya menguntungkan jika dilakukan dalam skala produksi

yang besar sedangkan ketika ingin membuat prototipe rangkaian, penggunaan

dalam dunia pendidikan, dan rangkaian elektronik dalam skala yang lebih kecil

biasanya pembuatan PCB dilakukan menggunakan tangan.

Dalam dunia pendidikan khususnya di tingkat sekolah menengah

disebutkan dalam PERMEN Pendidikan dan Kebudayaan No. 70 tahun 2013

tentang Kerangka Dasar Dan Struktur Berdasarkan KurikulumSekolah Menengah

Kejuruan/Madrasah Aliyah Kejuruan, pada kompetensi 1.9 Kompetensi Dasar

Prakarya dan Kewirausahaan, poin KD 4.7 untuk kelas XII bahwa siswa harus

dapat :

4.7 Membuat karya rekayasa elektronika dengan kendali otomatis yang berkembang di wilayah setempat dan lainnya sesuai teknik dan prosedur

Hal ini membuat para siswa diharuskan membuat rangkaian elektronik yang

biasanya pengeborannya dilakukan secara manual, tentunya pengeboran secara

manual memiliki beberapa kekurangan dibanding pengeboran secara otomatis

seperti dikatakan Mahdavinejad (2009) bahwa pengeboran otomatis membuat

hasil pengeboran menjadi relatif lebih akurat, hemat waktu, dan proses

pengerjaan relatif lebih cepat, metoda pengeboran jenis ini memiliki tingkat

(14)

2

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Saat ini perusahaan pembuat PCB menggunakan mesin berbasis numerik

ataupun penggunaan mesin berbasis kamera dalam hal pengeboran material PCB

sebelum masuk ke proses pemasangan komponen.Untuk mesin berbasis numerik

teknik yang digunakan menggunakan bantuan program CAD (computer aided

design)dalam tahap perancangan sampai tahap pembuatan. Gambar rancangan

menyimpan informasi koordinat titik drill pad dan juga posisi jalur rangkaian.

Salah satu penelitian pembuatan bor PCB otomatis telah dilakukan oleh

Thiang (2002) dari Universitas Petra,Mesin yang digunakan bergerak dengan

adanya motor stepper dan screw nut yang dikontrol menggunakan PLC yang

memiliki kesalahan rata – rata sebesar sebesar 0,6 mm. Kecepatan gerak mata bor

0,033 cm / detik dan komunikasi dari komputer ke perangkat keras menggunakan

port paralel.

Pada penelitian dari Thiang kesalahan rata – rata yang dimiliki masih

terlalu besar dan gerakan mata bornya sangat lambat, selain itu pengunaan port

paralel sudah jarang digunakan pada komputer saat ini. Untuk mengatasi

kelemahan tersebut akan digunakan sistem mekanik dengan penggunaan tali baja

dan screw ½ inchi sebagai pengubah gerak rotasi menjadi translasi dan program

yang dibuat berbasis mikrokontroler dan menggunakan Delphi XE 5 untuk

membuat program interface. Delphi XE 5 memiliki komponenbernama “Tcomport” yang dapat digunakan untuk membuat perintah pengiriman data secara serial kepada mikrokontroler melalui Port Com (Taufik, 2011). Delphi juga

dapat mengendalikan perangkat melalui port USB dengan menggunakan program

tambahan yaitu program Prolific PL-2303 GPS driver dimana data yang dikirim

melalui port Com tertentu bisa dikeluarkan melalui port USB. Delphi juga

mempunyai fasilitas database (Ali, 2003) yang dapat digunakan untuk menyimpan data kordinat pad dari rancangan PCB berbentuk “Excellon File” yang telah dibuat di Proteus atau OrCad untuk selanjutnya diberikan satu persatu kepada

mikrokontroler.

Skripsi ini bertujuan untuk merancang dan membangun suatu mesin bor

PCB yang dapat bergerak secara otomatis sesuai posisi kordinat pad pada gambar

rancangan sehingga dapat menghilangkan masalah pada pengeboran pad secara

(15)

3

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

rancangan, kecepatan pergerakan yang lebih cepat, harga yang murah dan dapat

dikendalikan via port USB oleh PC.

1.2. Rumusan masalah penelitian

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah “Bagaimana merancang

dan membangun mesin bor pcb dengan pengaturan posisi 3d berbasis mikrokontroler dan visual programing” Rumusan Masalah ini dapat dijabarkan ke dalam beberapa pertanyaan penelitian sebagai berikut :

a. Bagaimana merancang alat mekanis yang dapat menggerakan mesin

bor dengan tingkat akurasi yang baik?

b. Bagaimana merancang program pada mikrokontroler ATMega 8535

sehingga dapat mengendalikan putaran motor stepper sesuai

koordinat pad yang diberikan?

c. Bagaimana merancang program pada visual programingsehingga dapat merubah “excellon file” dari rancangan PCB menjadi titik-titik koordinat untuk diberikan kepada mikrokontroler melalui port USB?

1.3.Tujuan penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektifitas dari perancangan dan

pembuatan mesin bor PCB otomatis dengan program dan perangkat keras yang

didesain oleh peneliti. Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk:

a. Membangun mesin bor otomatis yang dapat bergerak sesuai posisi

yang diinginkan dengan tingkat akurasi yang baik.

b. Merancang program pada ATmega 8535 sehingga dapat

berkomunikasi dengan komputer dan mengendalikan putaran motor

stepper dengan tepat sesuai koordinat yang diberikan.

c. Merancang program yang dapat merubah “excellon file” pada

gambar rancangan PCB menjadi titik kordinat untuk diberikan

(16)

4

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

1.4. Manfaat penelitian

Manfaat yang bisa didapatkan dengan adanya penelitian ini antara lain :

a. Mendapatkan mesin bor PCB yang memiliki tingkat akurasi yang

baik sesuai dengan gambar rancangan.

b. Mendapatkan mesin bor yang dikendalikan berbasis mikrokontroler

Atmega8535 dan dapat bergerak secara otomatis sesuai kordinat pad

pada gambar rancangan di komputer.

c. Mendapatkan program yang dapat merubah “excellon file” dari

gambar rancangan PCB menjadi titik kordinat untuk diberikan

kepada mikrokontroler melalui port USB.

1.5. Struktur organisasi skripsi

Struktur organisasi skripsi dalam penelitian ini di jelaskan sebagai berikut:  Bab I meliputi latar belakang masalah penelitian,rumusan masalah dan identifikasi masalah berdasarkan hasil studi pendahuluan, tujuan penelitian dalam

pembuatan bor PCB otomatis.Kemudian dijelaskan pula manfaat penelitian bagi

beberapa pihak terkait dan penjelasan tentang struktur organisasi skripsi.

 Bab II membahas tentang kajian pustaka yang berkaitan dengan proses pembuatan mesin bor PCB otomatis, dibahas juga penggunaan perangkat lunak

dan teori dari perangkat keras yang akan digunakan.

Bab III membahas tentang metode dan desain penelitian.Selanjutnya dipaparkan desain perangkat lunak, definisi operasional, diagram alir dari program

yang digunakan, desain perangkat keras yang akan dibuat, prosedur penelitian

yang dilakukan, serta penjelasan tentang teknik pengolahan data.

 Bab IV menjelaskan tentang data penelitian dan dijelaskan pula pembahasan data meliputi keandalan perangkat dalam menyelesaikan suatu pekerjaan

pengeboran PCB.Kemudian dijelaskan juga temuan lainnya yang ditemukan

selama penelitian.

 Bab V berisikan tentang kesimpulan dari hasil penelitian berdasarkan rumusan masalah dan rekomendasi bagi para pengguna hasil penelitian yang diperoleh

(17)

22

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Desain Penelitian

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen,

dimana penulis merancang suatu sistem pengeboran PCB otomatis lalu

membangun sistemnya dan melakukan uji coba pada sistem yang sudah dibangun

guna mengetahui keandalan dari sistem yang telah dirancang dan menganalisis

hasilnya. Perancangan dan pembuatan sistem meliputi perancangan perangkat

lunak di komputer, rangkaian interfacing danprogram pada mikrokontroler yang

digunakan, serta desain mekanik yang dibangun.

3.2. Waktu dan Tempat Penelitian

Perancangan dan pembuatan alat dilakukan di workshop FPMIPA UPI

dan pengujian alat dilakukan di laboratorium instrumentasi gedung FPMIPA B

lantai 4, selama enam bulan terhitung dari 3 Nopember 2014 sampai dengan 22

Mei 2015

3.3. Metode Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun sistem

pengeboran PCB otomatis. Pembuatan mesin bor PCB ini meliputi, perancangan

alat mekanik, pembuatan alat mekanik, pembuatan program komputer, pembuatan

program mikrokontroler dan pengujian alat.

3.3. 1. Perancangan Mekanik

Sistem mekanik dirancang menggunakan program Google SketchUp Pro

8.0 dengan desain seperti pada Gambar 3.1. bahan utama untuk rangka alat ini

terbuat dari kayu yang disusun menggunakan sekrup dan beberapa penguat. Untuk

bagian sumbu x, sumbu y, dan sumbu z, menggunakan rel laci sebagai bantalan

untuk gerakan translasi, PCB akan diletakan di meja berukuran 15 cm x 32 cm

yang bergerak sebagai sumbu y. alat bor diletakan diatas papan yang dapat

(18)

23

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Ketiga sumbu digerakan oleh tiga motor stepper, sumbu x dan sumbu y

menggunakan sistem tali baja dalam proses pergerakannya, dan sumbu z

menggunakan teknik screw and nut.

Ukuran dimensi dari alat bor P x L x T adalah 31 cm x 32 cm x 30 cm,

memungkinkan alat untuk memiliki area kerja berukuran 13 cm x 20 cm, mampu

memiliki kedalaman pengeboran sebesar maksimal 4 cm.

3.3. 2. Pembuatan Sistem Mekanik

3.3. 2.1. Bahan

Pembuatan sistem mekanik dibuat dengan bahan – bahan sebagai berikut :

a. Rel laci untuk gerak translasi sumbu x, y dan z.

(19)

24

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Rel laci digunakan untuk menahan pergeseran meja dan mesin bor

pada setiap sumbu. Rel ini terdiri dari bola yang mampu menahan beban

vertikal dengan baik ketika benda kerja bergerak translasi pada posisi

horizontal.

b. Tiga buah motor stepper, untuk sumbu x, y dan z.

Gambar 3. 3. Motor Stepper

Motor stepper yang digunakan adalah motor stepper hybrid unipolar

dengan jenis NEMA-23 dengan tegangan kerja 12 V – 24 V, dan resolusi putaran

1,8o / step atau 200 step / 360o . Motor ini dapat bekerja dengan suplai tegangan dari power suply DC 12 V/1 Ampere.

c.Screw diameter ½ inchi dan juga flexible coupling untuk sumbu z.

Gambar 3. 4. Screw 1/2 " dan flexible coupling untuk sumbu z

Screw ½ inchi digunakan untuk merubah gerak rotasi motor stepper

disumbu z menjadi gerak translasi ke bawah dan keatas, screw ini memiliki lebar

pitch sebesar 1,02 mm, sehingga mata bor akan bergerak kebawah atau keatas

(20)

25

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

d.Bearing 6 mm.

Gambar 3. 5. Bearing 6 mm

Bearing yang digunakan mempunyai kode 626z mempunyai diameter

dalam sebesar 6 mm, digunakan untuk dudukan screw disumbu z. Bearing

digunakan untuk menahan sumbu yang berputar pada sumbu z.

3.3. 2.2. Perakitan

Gambar 3. 6. Bahan yang selesai dirakit Sumbu x

Sumbu z

Depan Belakang

Kanan Kiri

Bor naik

Bor turun

(21)

26

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Bahan – bahan kemudian dirakit sedemikan rupa menggunakan beberapa

plat siku dan baut sesuai Gambar rancangan. Meja kerja bergerak pada sumbu y,

dan alat bor menempel pada papan kayu yang dapat bergerak pada sumbu x dan

sumbu z sehingga dapat dilihat pada Gambar 3.6. model alat bor yang sudah

selesai dirakit. Mesin memiliki ukuran panjang 32 cm dan lebar 31 cm, dengan

area kerja PCB yang dapat dikerjakan adalah 10 cm x 15 cm.

3.3. 3. Program

Ada dua jenis program yang dibuat yaitu, program pada komputer dan

program pada mikrokontroler. Berikut akan dijelaskan program pada setiap

bagian.

3.3.3.1. Program komputer

Program komputer adalah program antarmuka antara operator dan mesin

dan memiliki kemampuan sebagai berikut :

1. Mampu membaca Excelon File yang dihasilkan oleh Proteus.

2. Mampu menyimpan data koordinat kedalam database.

3. Mampu menghitung langkah yang harus dilakukan dari satu titik ke

titik lain.

4. Mampu mengirimkan data secara serial melalui port USB ke

interface.

5. Mampu melakukan prosedur untuk melakukan kalibrasi penentuan

titik awal.

6. Memiliki fasilitas emergency stop, untuk menghentikan operasi

apabila terjadi hal diluar kendali seperti patahnya mata bor.

3.3.1.1.1. Pembuatan excellon file

Program komputer dirancang agar bisa menyimpan data koordinat berupa

excellon file dari proteus kedalam database di delphi XE5. Excellon File pada

(22)

27

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Gambar 3. 7. Pembuatan excellon file

Setelah layout PCB dirancang menggunakan ARES pada Proteus lalu

selanjutnya klik Output  Generate Gerber/ Excellon Files. Muncul kotak dialog

pada Gambar 3.8. lalu klik parameter layer hanya drill, INF File units menjadi

metric (mm), reflection klik pada “mirror” dan tentukan nama dan tempat file

akan disimpan. Lalu klik Ok.

Gambar 3.8. Pengaturan Parameter Excellon File

(23)

28

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu M48

nilai absis dan koordinat Y diikuti oleh 7 digit nilai ordinat.

3.3.1.1.2. Pembuatan Panel Kendali

Pembuatan program komputer Panel Kendali dilakukan menggunakan

Delphi XE 5, dengan parameter minimal yang telah diuraikan pada tahap

perancangan model dari program, maka tata letak komponen dan tombol dari

program yang dibuat adalah seperti terlihat pada Gambar 3.9. dan Gambar 3.10.

Pada Gambar 3.9. adalah program penentuan titik awal diberi nama “Set

titik referensi” bagian ini berfungsi untuk menentukan titik referensi awal (0,0)

dari PCB yang akan dilubangi. Berdasarkan Gambar 3.6. tombol “depan”

digunakan untuk menggerakan sumbu-y positif sejauh 0,8 mm dan tombol

“belakang” digunakan untuk menggerakan sumbu-y negatif sejauh 0,8 mm.

Tombol “kanan” untuk menggerakan sumbu-x negatif sejauh 0,8 mm dan tombol

(24)

29

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

dan “Bor Turun” digunakan untuk menaikan dan menurunkan posisi mata bor. Bagian panel dengan label “Koordinat” digunakan jika operator ingin menggeser

mata bor ke posisi yang diinginkan ketikan nilai kordinat sumbu-x dan sumbu-y

dan tekan tombol “Kerjakan” untuk mengeksekusi perintah.

Gambar 3.9. Program Penentuan Titik Awal dan Kedalaman Bor

Pada panel dengan label “Set kedalaman Pengeboran” digunakan untuk

menentukan kedalaman mata bor yang diinginkan oleh operator diisi dengan nilai

antara 1 mm - 15 mm tergantung posisi awal mata bor, data ini akan digunakan

terus oleh program selama proses pengerjaan berlangsung.

Tombol “Hubungkan Serial Port” digunakan untuk membuka saluran komunikasi serial di komputer sehingga bisa digunakan untuk mengirim data ke

mikrokontroler, tombol “Reset” digunakan untuk menghapus semua data dan

menutup saluran komunikasi serial. Tombol “keluar” ditekan ketika operator akan

menutup program.

Pada Gambar 3.10. Form dengan judul Pengeboran digunakan untuk

pengerjaan lubang PCB dimana mempunyai fasilitas sebagai berikut : Tombol

“Ambil File” digunakan untuk mengambil Excellon File yang telah dibuat di Proteus yang berisi data posisi dari kordinat drill pad yang telah dirancang.

(25)

30

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Tabel DBGrid dalam bentuk koordinat X dan Y, lalu menampilkan letak posisi

drill pad nya di grafik dengan judul “Posisi Drill Pad” dan menghitung estimasi

waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan seluruh lubang, jumlah lubang yang

akan dibor tertulis di sebelah kanan label “Jumlah Lubang”.

Gambar 3.10. Program Mode Otomatis Untuk Pengerjaan PCB

Tombol “Kerjakan” digunakan untuk memulai pengeboran dengan

menerjemahkan data pada Tabel DBGrid X dan Y menjadi jumlah langkah yang

harus dilakukan oleh motor stepper di setiap sumbu. Tombol “Berhenti”

digunakan untuk menghentikan operasi pengeboran, dan tombol “Hapus”

digunakan untuk menghapus semua parameter yang telah di load oleh operator.

Pada form juga terdapat progress bar untuk memonitor presentase lubang yang

telah diselesaikan. Titik koordinat berwarna biru akan menjadi merah ketika akan

dibor dan menjadi putih ketika sudah selesai dibor. Label “Koneksi Serial”

digunakan untuk melihat status port serial apakah sudah terbuka atau belum,

(26)

31

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Berdasarkan bentuk form pada Gambar 3.9. dan Gambar 3.10. dan

bentuk dari excellon file setelah dibentuk pada gambar subbab 3.3.1.1.1 maka

flowchart dari program untuk tombol “Set koordinat” dapat dilihat pada Gambar 3.11. Tombol “Set koordinat” berfungsi untuk mengambil data pada excellon file

dan disimpan pada database delphi.

:

Gambar 3.11. Diagram alir merubah excellon file ke database

Berdasarkan bentuk excellon file seperti pada subbab 3.3.1.1.1. Dapat

diketahui bahwa excellon file selalu diawali dengan kode “M48” dan diakhiri kode ya

ya

(27)

32

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

“M30”, lalu koordinat X berisi 7 digit informasi dan koordinat Y berisi 7 digit informasi. Sehingga bentuk kode programmnya bisa dibuat seperti dibawah ini :

q := 'M48';

jumlah_lubang.text:= inttostr(clientdataset1.RecordCount); u := clientdataset1.RecordCount;

wk_progress := 0;

Ketika file yang diambil baris pertamanya berisi karakter “M48” maka

program akan menyalin setiap data X dan data Y untuk dimasukan ke database

sampai menemukan kode “M30” (Gambar 3.12 kanan) dan ketika baris pertama

(28)

33

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Gambar 3.12. File gagal diambil dan tidak dikenal (kiri), File berhasil masuk ke database (kanan)

Untuk mendapatkan gambaran posisi drill pad penulis menggunakan

fungsi chart dengan memasukan kode : ……

Chart1.Series[0].AddXY(xchart, ychart,‟‟,clteecolor);

……

Pada prosedur “Set Koordinat” sehingga didapat gambaran dari posisi lubang

yang akan dibor seperti pada Gambar 3.13 :

Gambar 3.13. File yang berhasil di ambil dan disimpan di database

Tombol “Kerjakan” ditekan setelah file disimpan dengan baik di dalam

database dan memiliki flowchart sebagai berikut, tombol ini berfungsi untuk

(29)

34

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Gambar 3.14. Flowchart tombol kerjakan

Gambar 3.14. Menggambarkan alur dari program yang dilakukan oleh

tombol “Kerjakan” database mengirimkan data pertama untuk dihitung berapa

langkah yang harus dilakukan oleh motor stepper dengan persamaan :

xstep = (xtujuan-xsekarang) x bil_kalibrasix … Persamaan 3.1

ystep = (ytujuan-ysekarang) x bil_kalibrasiy … Persamaan 3.2

. Kode program untuk tombol kerjakan dapat dilihat pada kode dibawah ini : …

xtujuan := strtoint (sumbu_x.Text); ytujuan := strtoint (sumbu_y.Text);

chart1.Series[0].AddXY(xtujuan,ytujuan,‟‟,clred);

xlangkah := (xtujuan – xnow) * bil_kalibrasi ;

(30)

35

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

langkahx := round (xlangkah);

Baris berwarna merah adalah perintah untuk mengirimkan data ke

mikrokontroler, dan baris berwarna hijau digunakan agar posisi lubang yang akan,

sedang dan selesai dikerjakan memiliki warna berbeda.

Pengujian fungsi program dapat diketahui dengan bantuan program

Hercules Utility sebelum dihubungkan dengan perangkat. Program ini dapat

digunakan untuk melihat data keluaran dari port serial dan menampilkan pada

layar komputer.

3.3.3.2. Program Mikrokontroler

Rangkaian interface menggunakan satu buah mikrokontroler

Atmega8535L yang sudah dirangkai dengan ATtiny agar dapat melakukan

komunikasi serial melalui port USB, program pada ATtiny digabungkan dengan

program PL-2303 USB-Serial driver, membuat mikrokontroler dapat dikondisikan

kedalam suatu virtual port pada komputer, sehingga delphi dapat menggunakan

perintah Comport untuk mengirim data lewat port USB. Diagram interface yang

dirangkai adalah seperti pada Gambar3.15. Mikrokontroler menggunakan 3 port

dimana port A mengendalikan stepper sumbu-y, dan port B mengendalikan stepper

sumbu-x dan port C mengendalikan stepper sumbu-z. Stepper dan driver L298

dihubungkan ke rangkaian buffer sebelum masuk ke mikrokontroler agar

(31)

36

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Gambar 3.15. Diagram Interface

Berdasarkan diagram pada Gambar 3.15. bentuk dari rangkaian

interface adalah sebagai berikut :

Gambar 3. 16. Rangkaian Interface Komputer ke Alat mekanik

Gambar 3.16 adalah rangkaian PCB dari interface komputer ke alat

mekanik, dibangun menggunakan satu buah modul DI-Pro AVR System dengan

mikrokokontroler ATMega 8535L dan tiga buah driver motor stepper berupa IC

L298N, dan satu buah modul penghubung ke masing – masing motor

stepper.Tegangan 5 Volt untuk mikrokontroler diambil dari port USB di PC,

(32)

37

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

penghubung yang disuplai oleh adaptor DC 12 V/1 A modul ini dirangkai dengan

regulator 7805 sehingga modul dapat mengeluarkan tegangan 5 Volt.

Sesuai kriteria yang dijelaskan pada bagian A, Gambar 3.15 dan

Gambar 3.16. langkah selanjutnya adalah membuat program mikrokontroler.

Diagram alir dari program pada mikrokontroler adalah sebagai berikut :

Gambar 3.17. Diagram alir program pada mikrokontroler

Mikrokontroler menerjemahkan karakter yang dikirim melalui data

serial yang diberikan oleh program arifbot ver 1.0 dan melakukan pengecekan

apakah data diawali dengan huruf X, Y, atau Z untuk selanjutnya diprogram untuk

mencari karakter “-“ , jika ada karakter “-“ program akan menjalankan program

putar negatif untuk sumbu yang sesuai. Listing programnya pengecekannya

(33)

38

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Void process_command() {

if(strcasestr(command_in,”X”) != NULL){

if(strcasestr(command_in,”-“) != NULL){

langkah = parse_assignment (command_in); putarx_neg (langkah);

//uart_ok (); }

else {

langkah = parse_assignment (command_in); putarx_pos (langkah);

Program akan melakukan pengecekan apakah data yang disalin pada

command_in mengandung karakter “X” atau “Y” atau “Z”, jika ada maka lakukan pengecekan apakah ada karakter “-“ jika ada maka program akan menjalankan procedure putarx_neg atau putary_neg atau putarz_neg, namun jika tidak ada

maka program akan menjalankan procedure putarx_pos, putarx_neg, putarz_pos.

Procedure dari program putarx_pos dapat dilihat seperti ini : …

int data_step[]={49,57,41,45,37,39,35,51};

void putarx_pos (int langkah) { a = 0;

Sumbu-x pada perangkat keras diatur melalui port B di mikrokontroler,

pergerakan stepper menggunakan mode half step sehingga stepper akan berputar

360o dalam 400 step. 3.4. Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian terdiri dari beberapa tahap, mulai dari tahap

perancangan, pembuatan dan pengujian alat. Diagram alir dari prosedur penelitian

yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar3.18.

Tahap perancangan, pada tahap ini penulis merancang program

antarmuka antara operator dan alat pengebor PCB otomatis dengan menggunakan

(34)

39

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Program antarmuka yang dirancang di Delphi XE5 harus memiliki kemampuan

menerjemahkan data posisi drill pad dari Proteus dan menyimpannya kedalam

database, menghitung jumlah langkah yang harus dilakukan oleh motor stepper

untuk menuju posisi drill pad pada gambar rancangan, melakukan komunikasi

serial dengan mikrokontroler, menampilkan posisi drill pad yang sedang

dikerjakan secara real time pada layar komputer dan fitur pendukung lainnya.

Perancangan sistem mekanik menggunakan Google Sketch Up Pro 8 dimana

sistem mekanik harus mampu menggerakan alat bor pada sumbu-x, sumbu-y, dan

sumbu-z dengan cara mengubah gerak rotasi dari motor stepper menjadi gerak

translasi sehingga mampu memberikan ketelitian minimal 1 mm. Dan terakhir

adalah perancangan mikrokontroler dimana mikrokontroler harus dapat

berkomunikasi dengan komputer secara serial melalui port USB dan menggerakan

(35)

40

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Pada tahap pembuatan, penulis mulai membuat sistem elektronik

meliputi program oleh Delphi XE5, program mikrokontroler oleh winAVR, dan

melakukan selftest dengan motor stepper tanpa dihubungkan ke alat mekanik.

Setelah pengujian dirasa berhasil penulis melanjutkan ke pembuatan alat mekanik

sesuai rancangan yang telah dirancang di Google Sketch Up Pro 8.

Tahap pengujian dilakukan setelah pembuatan alat selesai dan

fungsi-fungsi yang dirancang telah berhasil dengan baik, pengujian dilakukan dengan

mendesain gambar posisi drill pad pada Proteus 8.0 dan menggunakan lembaran

PCB sebagai media uji pengeboran.

Analisis data dilakukan dengan memperhatikan dan membandingkan

letak posisi drill pad pada gambar rancangan di Poteus dan hasil pengeboran oleh

sistem alat yang dibuat pada lembaran PCB.

(36)

41

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

3.5. Analisis Data

Pada bagian analisis data akan dijelaskan bagaimana hasil pengeboran PCB

secara otomatis oleh alat yang dibuat meliputi akurasi, presisi, kecepatan

pengeboran, ukuran maksimum dari PCB yang digunakan dan faktor-faktor apa

(37)

65

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Area kerja PCB yang dapat dikerjakan pada alat ini adalah 15 cm x 10 cm,

pada prakteknya alat ini mampu melakukan instruksi pengeboran sesuai koordinat

pada gambar rancangan dan memiliki kesalahan rata – rata pada sumbu x sebesar

0,18 mm dan pada sumbu y sebesar 0,2 mm.

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :

1. Mesin bor PCB otomatis berbasis mikrokontroler dan visual programming

berhasil dibangundengan memiliki kesalahan rata – rata pengeboran antara

hasil dan rancangan (CAD) sebesar 0,19 mm. Toleransi yang diizinkan pada

industri pembuatan PCB menurut ICI Technology Capability PCB adalah ± 2

mil atau ± 0,076 mm.

2. Mikrokontroler dapat menerima data yang dikirim oleh PC dan mengubahnya

menjadi perubahan sudut pada motor stepper. Perubahan sudut 360°/400

langkah diterapkan pada motor sumbu-x dan sumbu-y yang menghasilkan

perpindahan translasi sebesar 0,104109 mm/langkah, dan perubahan sudut

360°/200 langkah diterapkan pada motor di sumbu-z.

3. Program yang dibuat pada Delphi XE 5berhasil menerjemahkan data kordinat

excellon filedari program “Proteus” dan menyimpannya kedalam database

program. Program mampu menghitung jumlah langkah yang diperlukan dari

kordinat awal ke kordinat tujuan dari satu titik ke titik lain secara otomatis dan

mengirimkannya melalui port USB dengan baudrate sebesar 9600 bps.

Kordinat excellon filedapat dikonversi menjadi perpindahan translasi dengan

mengalikannya dengan bilangan kalibrasi sebesar 0,024617 pada sumbu-x dan

0,024231 pada sumbu-y.

5.2. Saran

Pada penelitian selanjutnya penulis memiliki beberapa saran yang dapat

dilakukan untuk meningkatkan akurasi pengeboran.

a. Untuk meningkatkan kecepatan pengeboran, sinkronisasi

(38)

66

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

mengatur motor stepper di sumbu-x dan sumbu-y untuk bergerak

secara bersamaan.

b. Penggunaan 2 buah motor stepper pada setiap sisi meja kerja dapat

dilakukan untuk meningkatkan akurasi pergerakan pada sumbu-y

alih – alih menggunakan 1 buah motor yang diletakkan di tengah

meja kerja.

c. Teknik latching dapat dilakukan pada ketiga motor stepper untuk

meningkatkan stabilitas mata bor ketika melakukan proses

pengeboran. Teknik ini dilakukan dengan cara menggunakan power

suply dengan ukuran 12V/3A, dan mengatur pin enable A dan

enable B pada IC L298N tetap berada pada kondisi high selama

(39)

67

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (2000). L298 Datasheet Dual Full Bridge Driver. ST Microelectronics.

Anonim. (2010). Stepper Motor Controller [Online]. Tersedia di

http://www.talkingelectronics.com/projects/Stepper%20Motor%20Control

ler/StepperMotor.html. [Diakses 10 Desember 2014].

Anonim. (2015). Drill Size [Online]. Tersedia di

http://www.microwaves101.com/encyclopedia/357-drill-sizes-microwave-encyclopedia-microwaves101.com. [Diakses 12 Maret 2015].

Ali, Muhamad. (2003). Mengakses Database pada Mengakses Database pada

Delphi dengan ADO[Online]. Tersedia di

http://www.ilmukomputer.com/pemrograman/delphi/database_ado/ali.html

. [Diakses 13 Januari 2015].

Bathni S., Ismul. (2010).Dasar Keterampilan Kelistrikan dan Elektronika.Bahan

Ajar Praktek Elektronika SMK.

Barhoumi EM, Ben salah B. (2011). New Positioning Control of Stepper Motor

using BP Neural Networks. Journal of Emerging Trends in Computing and

Information Sciences Volume 2 No.6 hal : 300-306.

Borenstein, J., Koren, Y. A Mobile Platform for Nursing Robots, IEEE

Transaction on Industrial Electronics, vol.32, no.2, pp. 158-165,1985.

Brindley, Keith. (2005). Starting Electronics Construction, Technology,

Equipment, and Project. Penerbit : Newnes, London.

Cantu, Marco. (2010). Delphi 2010 Handbook, Italy, Wintech Italia Srl.

Cashman, Shelly. (2010). Discovering Computer Ed.3.Penerbit : Salemba Infotek.

Gunawan. (2003). Perencanaan Dan Pembuatan Alat Pengebor Printed Circuit

Board Melalui IBM Pc Dengan Bantuan Mikrocontroler Mcs 48.

(40)

68

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Himaone. (2003). Stepper Motor and Its Driver.Reference of EAS 5407

Mechatronics Design Project.

Huang Dagui., (2010). Cao Hongbo, On composite position control of CNC

system feeding PMSM based on position feedforward and

SVPWM.Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on

Mechatronics and Automation, pp.735-740.

Koren, Yoram. (1983).Computer Control of Manufacturing System. McGraw

Hill.

Mahdavinejad, R.A. (2009). Introduction of serial architecture for small CNC

facilities. Journals of Achievements in Materialsand Manufacturing

Engineering. Volume 36Issue 1September, Hal :57.

Mrmak, Nebojsa. (2014).Resistor Sizes and Packages.[online]. Sumber

:http://www.resistorguide.com/resistor-sizes-and-packages/http://www.resistorguide.com/resistor-sizes-and-packages/.

diakses tanggal 17 agustus 2014.

Kalatiku, Protus Pieter dan Yuri Y.J. (2011). Pemrograman Motor Stepperdengan

Menggunakan Bahasa Pemrograman C. MEKTEK. Tahun XIII no. 1.

Muslim. (2008). I-Channel Egyptian Plasma [Online]. Tersedia di

http://www.cnczone.com/forums/plasma-edm-other-similar-machine-project-log/147003-cnc-forum-2.html. [Diakses 11 November 2014].

S, Wasito. (2001). Vademekum Elektronika. PT Gramedia Pustaka Utama,Jakarta.

Sanjaya, Taufik Adi. (2011). Interfacing Menggunakan Delphi.Makalah ilmu

komputer.

Syahrul. (2014). Motor Stepper : Teknologi, Metoda dan Rangkaian kontrol.

(41)

69

Fajar Arif Permata , 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Thiang, Sherwin R.U Sompie. (2002). Mesin Bor Otomatis dengan Menggunakan

Kamera untuk Mendeteksi Koordinat Bor. JURNAL TEKNIK MESIN

Universitas Petra Vol. 4, No. 2, hal: 88 – 93.

Gambar

Gambar 3. 1. Desain Mekanik Bor PCB Otomatis
Gambar 3. 3. Motor Stepper
Gambar 3. 5. Bearing 6 mm
Gambar 3. 7. Pembuatan excellon file
+7

Referensi

Dokumen terkait

Zul Alinur adalah salah satu tenaga pengajar musik tradisi Minangkabau di Departemen Etnomusikologi Universitas Sumatera Utara, terkadang juga penulis berjumpa dengan Bapak Zul

Karakter- isasi dengan XRD dilakukan dengan mempelajari fase bahan dasar kaolin dan metakaolin, mineral γ-Al 2 O 3 yang diperoleh dari hasil ekstraksi, serta produk

Pada uji linieritas menunjukan nilai signifikansi (Sig), dari data output di atas, diperoleh nilai Deviation from liniearity Sig adalah 0,581 lebih besar dari 0,05, maka

“PENERAPAN SANKSI TINDAK PIDANA ILLEGAL LOGGING MENURUT UNDANG – UNDANG NOMOR 41 TAHUN 1999 TENTANG KEHUTANAN DI PENGADILAN NEGERI REMBANG” dalam rangka memenuhi syarat

dan teladan yang baik dalam melaksanakan aktivitas keagamaan ketika di madrasah agar perilaku beragama siswa terutama terkait perilaku tanggung jawab dan disiplin siswa

[r]

bahwa berat labur adalah banyaknya perekat yang diberikan pada permukaan kayu, berat labur yang terlalu tinggi selain dapat menaikkan biaya produksi juga akan mengurangi

memiliki kontribusi yang sama baiknya dalam membantu menurunkan lingkar perut pada mahasiswa.bagi respondenbahwa selain melakukan latihan fisik seperti latihan sit-up