RANCANG BANGUN MESIN PEMOTONG RUMPUT DENGAN PENGENDALI JARAK JAUH
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Spesialisasi Produksi, Perawatan dan Perbaikan
Program Studi Teknik Mekanik
oleh :
1. ABRIANTO ORLANDO NAINGGOLAN NIM: 1205012112
2. CHRISTIAN HADINATA TARIGAN NIM: 1205012133
3. MUHAMMAD SAKTI NIM: 1205012194
4. NELSON PASARIBU NIM: 1205012199
5. ROBBY NANDO NIM: 1205012206
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syuku ucapkan kepada Tuhan Yang maha Esa yang telah
melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga dapat menyelesaikan laporan Tugas
Akhir yang berjudul “RANCANG BANGUN MESIN PEMOTONG RUMPUT
DENGAN PENGENDALI JARAK JAUH” ini tepat pada waktunya. Laporan Tugas
Akhir ini disusun sebagai persyaratan untuk mengikuti sidang Tugas Akhir program
Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Mekanik di Politeknik
Negeri Medan.
Dalam proses pembuatan Laporan Tugas Akhir ini, telah mendapat
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual,
informasi maupun dari segi administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak M. Syahruddin, S.T.,M.T., sebagai Direktur Politeknik Negeri
Medan;
2. Bapak Idham Kamil, S.T.,M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Medan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing yang telah
banyak membantu penyusunan laporan Tugas Akhir ini;
3. Bapak Joni Indra, M.T., sebagai Kepala Program Studi Teknik Mesin
Politeknik Negeri Medan;
4. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin politeknik Negeri Medan;
5. Teristimewa dan terutama untuk Ayah, Ibu, dan Adik serta seluruh
keluarga saya yang selama ini telah banyak memberi dukungan yang tak
ternilai sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai;
6. Rekanrekan satu kelompok penulis, Abrianto Orlando Nainggolan (ME
-6F), Christian hadinata Tarigan (ME - -6F), Muhammad Sakti (ME - 6H),
Nelson Pasaribu (ME – 6H )Robby Nando Sitompul (ME - 6H);
7. Rekan-rekan sekelas ME - 6H, ME – 6F dan semua teman-teman
mahasiswa terkait;
vi
Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis menyadari bahwa
laporan ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu saran ataupun kritik
yang bersifat membangun sangat diharapkan oleh penulis. Dan pada
akhirnya harapan penulis laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri
dan pembaca sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan.
Medan, 18 Agustus 2015
Penulis
1. Abrianto Orlando Nainggolan Nim : 1205012112 ( )
2. Christian Hadinata Tarigan Nim : 1205012133 ( )
3. Muhammad Sakti Nim : 1205012192 ( )
4. Nelson Pasaribu Nim : 1205012199 ( )
vii
2.1.1.Arsitektur Mikrocontroller AVR AT Mega 8535 ... 5
viii
2.4.1. Struktur Sel Surya ... 13
2.4.2. Prinsip Kerja Sel Surya ... 14
2.5. Elemen Daya ... 15
2.5.1. Transistor ... 15
2.5.1.1.Prinsip Kerja Transistor ... 16
2.5.1.2.Jenis Jenis Transistor ... 17
3.3. Diagram Alir Perancangan Mesin... 23
ix
4.1.2. Perancangan Baterai dan Sel Surya ………..……….. 32
4.1.2.1 Perancangan Baterai ……… 32
4.1.2.2.Perancangan Sel Surya ... 33
4.1.3. Perancangan Transmisi Daya ... 33
4.1.3.1. Perancagan Sproket ... 34
4.1.3.2. Perancangan Rantai ………. 35
4.1.4.Perancangan Sabuk ( Belt) ... 36
4.1.4.1. Perancang Belt ………. 37
4.1.5. Pemilihan Bantalan ... 37
4.2. Perancangan Sitem Pengendali ... 38
4.2.1. Bagian Pemancar atau Penggirim Perintah... 38
4.2.2. Bagian Penerima Perintah ... 39
4.2.3. Prinsip Kerja Rangkaian Pengendali ... 40
4.3. Perawatan dan Perbaikan ... 40
4.3.1. Perawatan ……….. 40
4.3.1. Perawatan Bagian Utama Mesin ... 41
4.3.2. Perbaikan ... 43
4.4. Tabel Perawatan dan Perbaikan ………. 44
BAB 5 PENUTUP ………. 45
5.1. Kesimpulan ... 45
5.2. Saran ... 45
x
Rancang Bangun Mesin Pemotong Rumput dengan Pengendali Jarak Jauh
INTISARI
Mesin Pemotong rumput ini merupakan suatu inovasi yang menggunakan pengendali jarak jauh untuk mengontrol gerakan mesin sehingga proses pemotonggan rumput menjadi lebih praktis. Selama ini proses pembuatan pemotong rumput ini ada di masyarakat masih menggunakan cara tradisional yaitu dengan menggunakan mesin pemotong secara manual. Proses pemotong rumput dengan cara manual ini memakan waktu yang lebih lama dan membutuhkan tenaga yang banyak, maka dibuat mesin pemotong rumput dengan pengendali jarak jauh dengan tujuan meningkatkan efisiensi waktu dan tenaga. Pada mesin pemotong rumput ini daya motor DC yang digunakan sebagai penggerak mesin ditransmisikan menggunakan rol dan sproket dan motor DC sebagai penghasil daya juga memamfaatkan energi panas matahari sebagai sumber energi listrik yang dikonversikan menggunakan sel surya sebagai penghasil daya penggerak motor DC tersebut. Selanjutnya Sistem pengontrol menggunakan microcontroller AT Mega 8535 dimana bagian pemancar mengirim sebuah perintah dari user melalui gelombang radio ASK sehingga perintah tersebut dapat digunakan untuk menggerakkan motor motor. Sinyal yang dikirim akan diterima oleh bagian penerima perintah yaitu melalui sebuah penerima gelombang radio ASK atau Receicer serial yang kemudian dimodulasi dan disesuaikan pada input serial microcontroller sekaligus gerak motor diperintah oleh kontroller dan diperkuat oleh rangkaian penguat untuk menjalankan motor, sehingga output sistem bergantung pada perintah yang diberikan oleh kontroller. Pengerak pada bagian pemotong rumput menggunakan motor DC tipe magnet permanen dimana torsi dari motor langsung di transmisikan ke pemotong dengan menggunakan poros. Dari perencanaan diperoleh mesin pemotong rumput dengan Daya input total 42,8 watt. Pada percobaan mesin yang dilakukan diperoleh hasil pemotongan rumput yang sesuai dengan rancangan.
xii DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Microcontroller AT Mega .……….…… 5
Gambar 2.2. Bagian-bagian Motor DC .……... 8
Gambar 2.3. Modul Sel Surya ...……….………. 12
Gambar 2.4. Junction antara semikonduktor tipe-p ....……….. 15
Gambar 2.5. Cara Kerja Sel Surya ..………. 15
Gambar 2.6. Symbol dan gambar transistor type UJT ………. 17
Gambar 2.7. Symbol dan gambar transistor type FET ….……… 18
Gambar 2.8. Symbol dan gambar transistor type MOSFET ………... 19
Gambar 2.9. Relay yang banyak di pasaran ..……… 20
Gambar 2.10. Skema relay elektromekanik ……….. 20
Gambar 3.1. Diagram alir perancangan mesin pemotong rumput ……… 24
Gambar 3.2. Diagram alir pelaksanaan tugas akhir ……….. 25
Gambar 4.1. Skema gerak mesin ……….. 28
Gambar 4.2. Motor penggerak (maju, mundur, kiri, kanan ……….. 30
Gambar 4.3. Motor Cutter ………. 32
Gambar 4.4. Perancangan baterai ……….. 33
Gambar 4.5. Sel surya ……… 34
Gambar 4.6. Rantai dan Sproket ……… 36
Gambar 4.7. Rangkaian pully dan belt pada mesin ……….... 40
Gambar 4.8. Diagram blok bagian pemancar sinyal . ... 41
xiii DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar Rangkaian Penerima
Lampiran 2. Gambar Rangkaian Pengendali
Lampiran 3. Pemograman Mesin
Lampiran 4. Tabel Tegangan Izin Bahan
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pemotongan rumput merupakan salah satu kegiatan umum yang dilakukan,
baik pada tingkat rumahan ataupun pada industri seperti pada pemotongan rumput
pada lapangan golf. Proses pemotongan rumput secara konvensional biasanya
hanya menggunakan pisau ataupun sabit untuk melakukan pemotongan. Seiring
dengan perkembangan jaman maka diadakan pembaharuan dalam proses
pemotongan rumput yaitu dengan menggunakan mesin pemotong rumput yang
memamfaatkan motor sebagai penggerak mata pisau.
Walaupun pembaharuan tersebut sudah ada, maka masih merasa perlu
adanya inovasi dalam proses pemotongan rumput. Hal ini dikarenakan dalam
pemotongan rumput yang menggunakan mesin konvensional masih
memamfaatkan sumber energi bahan bakar fosil untuk menggerakan motor bakar
yang menjadi sumber daya untuk menggerakan mata pisau. Selain itu pada mesin
pemotongan rumput konvensional masi diperlukan adanya operator yang bekerja
secara langsung untuk menggoperasikan mesin tersebut. Untuk itu perlu adanya
inovasi baru dalam proses pemotongan rumput.
Inovasi baru yang ingin diterapkan dalam pembahuruan dalam cara
pemotongan rumput adalah dengan menerapkan ilmu Mekatronika dalam
perancangan mesin ini. Ilmu Mekatronika itu sendiri merupakan salah satu cabang
ilmu pengetahuan yang mempelajari perpaduan antara Ilmu Mekanik sebagai ilmu
yang membahas perindahan energi secara mekanik dan Ilmu Elektronika sebagai
Ilmu yang membahas bagaimana cara untuk memindahkan energi mekanik
tersebut.
Dengan dilandasi pada latar belakang di atas dengan ingin melakukan
suatu usaha untuk membuat suatu rancang bangun mesin pemotong rumput , yang
dilengkapi dengan sistem pengendali jarak jauh dan menggunakan sel surya
sebagai sumber energi alternatif sebagai penggerak motor. Dengan demikian
2
1.2. Perumusan Masalah
Mesin pemotong rumput yang hendak dirancang adalah mesin pemotong
rumput yang mengunakan motor dc sebagai penghasil daya dan
memamftaatkan energi panas matahari yang akan dikonversikan menjadi
energi listrik menggunakan sel surya sebagai sumber daya penggerak untuk
motor dc tersebut, Selain itu untuk menggontrol gerakan maju mundur dan
sebagainya dengan menggunakan sistem penggontrol yang menggunakan
processor AT Mega 8535 sebagai pengontrol sinyal untuk menggontrol
gerakan mesin.
Dengan adanya pembahuruan pada sumber daya untuk penggerak mesin
ditambah dengan adanya sistem penggendali jarak jauh yang digunakan pada
rancangan mesin ini diharapkan akan mempermudah dan memperhemat dalam
hal pemotongan rumput.
1.3. Tujuan 1.3.1. Tujuan umum
Tujuan umum dari pembahasan ini adalah untuk rancang bangun mesin
pemotong rumput dengan pengendali jarak jauh, dan menggunakan baterai dan sel
surya sesuai dengan yang direncanakan.
1.3.2. Tujuan khusus
Tujuan khusus dari rancang bangun ini adalah:
1. Mampu melakukan perhitungan dan menentukan daya motor
penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin.
2. Mampu melakukan perhitungan dan menentukan
komponen-komponen pada perangkat mesin
3. Mampu merencanakan sumber daya sebagai penggerak mesin.
4. Mampu merancang dan membuat komponen sistem penggendali pada
mesin yang akan dirancang
5. Mampu melakukan langkah proses pembuatan mesin
6. Mampu melakukan pertimbangan tentang teknik pemeliharaan,
perawatan dan perbaikan mesin agar mesin dapat bekerja pada kondisi
3
1.4. Manfaat
Manfaat dari rancang bangun mesin pemotong rumput dengan pendali jarak
jauh yaitu:
1. Untuk memperoleh wawasan dan pengetahuan serta penerapan ilmu
pengetahuan diperkuliahan;
2. Memberikan inovasi dan teknologi pengendali jarak jauh pada mesin
pemotong rumput.
3. Sumber pengetahuan, referensi dan masukan kepada para pembaca yang
ingin membuat produk yang sama.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah serta memperoleh cara yang lebih sistematis maka
dengan demikian tugas akhir ini disusun tahapan-tahapan sebagai berikut:
1. Bagian Awal memuat: sampul depan, lembaran judul, lembaran
persetujuan, lembaran spesifikasi tugas akhir, lembaran pengesahan, dan
lembaran asistensi tugas akhir.
2. Pada Bab I, Pendahuluan isinya membahas tentang latar belakang
perencanaan dari pembahasasan, sesuai dengan perkembangan teknologi
saat ini. Dalam bab ini di jelaskan tentang perumusan masalah, tujuan dan
manfaat , serta sistematika .
3. Pada Bab II, Landasan Teori, isinya membahas tentang teori-teori yang
berhubungan dengan pembahasan dan rancang bangun, yang diperoleh
dari berbagai referensi yang dijadikan landasan untuk melakukan
pembahasan.
4. Pada Bab III, Metode Rancang Bangun, membahas tentang tempat dan
waktu dilakukannya penyelesaian tugas, dibahas pula tentang bahan,
peralatan, serta metode. Pada bab ini dijelaskan pula pelaksanaan rancang
bangun, dan kemudian akhir dari tugas ini adalah kegiatan rancang
bangun.
5. Pada Bab IV, Pembahasan, menjelaskan tentang pembahasan sesuai
4
perhitungan dan menentukan daya motor penggerak yang dibutuhkan
untuk menggerakkan perangkat mesin; mampu melakukan perhitungan
dan menentukan komponen-komponen pada perangkat mesin, mampu
melakukan pertimbangan tentang teknik pemeliharaan, perawatan dan
perbaikan mesin agar mesin dapat bekerja pada kondisi yang diterima .
6. Pada Bab V, Kesimpulan dan Saran sebagai akhir dari penulisan berisikan
kesimpulan dari hasil tulisan tugas akhir yang merupakan jawaban dari
tujuan perencanaan dan saran yang diberikan.
7. Daftar Pustaka, merupakan daftar referensi yang menjadi studi literatur
untuk mendasari isi tugas akhir ini.
8. Pada akhir tulisan ini ditempatkan beberapa lampiran yang dapat
