Mesin Pelipat Kertas Otomatis.

(1)

Universitas Kristen Maranatha

i

MESIN PELIPAT KERTAS OTOMATIS

Disusun Oleh :

Nama : Andre Susanto Nrp : 0422058

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha,

Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : [email protected]

ABSTRAK

Seiring pesatnya perkembangan teknologi untuk mempermudah kehidupan sehari-hari manusia, proses otomasi semakin marak digunakan dalam alat-alat keseharian manusia. Mesin pelipat kertas otomatis adalah sebuah mesin yang menggunakan kombinasi dari motor, roller, dan pelat pembatas kertas untuk melipat kertas secara otomatis yang mampu menghasilkan lipatan lebih banyak dan cepat daripada melipat secara manual.

Pada Tugas Akhir ini telah dirancang dan direalisasikan mesin pelipat kertas otomatis. Mesin dibangun menggunakan bahan besi untuk membentuk rangka, menggunakan bahan akrilik dan plastik untuk membentuk sebagian sayap pembatas dan tempat kertas. Mesin terbagi atas dua bagian yaitu, pengambil kertas dan pelipat kertas yang dikontrol menggunakan pengontrol mikro ATmega16. Di dalam mesin terdapat limit switch yang berfungsi untuk mendeteksi satu putaran roller penarik kertas dan paper stopper.

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan mesin telah berhasil melipat kertas menjadi lipatan surat dan lipatan setengah sesuai dengan rancangan. Adanya error sebesar 0.027 derajat untuk setiap kemiringan sudut sebesar 0.1mm per selisih samping kiri dan kanan dengan lebar kertas 210 mm dipengaruhi oleh penempatan limit switch dan pelat pembatas. Hasil dari perhitungan didapat dari

software Autodesk Autocad. Waktu yang dibutuhkan untuk melipat 10 lembar kertas adalah sekitar 26 detik. Jenis kertas yang digunakan adalah A4 ukuran 210 x 297 mm dengan ketebalan 70, 80, dan 100gr.

(2)

ii

AUTOMATIC PAPER FOLDING MACHINE

Arranged by :

Name : Andre Susanto Nrp : 0422058

Electrical Engineering, Maranatha Cristian University,

Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : [email protected]

ABSTRACT

As the technology rapidly developed to facilitate daily lives, the

automation process is also used more in men’s daily instruments. Automatic paper

folding machine is a machine that uses the combination of motor, roller, and paper boundary plate to folds paper more and faster than manually folding.

On this final project, the automatic folding machine has been designed and realized. The machine is constructed using iron material to form the framework, and also acrylic and plastic material to form the part of buffer border and paper tray. This machine consists in two parts, the paper pick-up and paper fold, controlled by ATmega16 microcontroller. In this machine there is a limit switch which function is to detect a rotation made by the paper puller roller and the paper stopper.

Based on the experiments result, the machine has successfully folded the paper into letter fold and half fold in accordance to the design. The 0.027 degree slope angle inaccuracy and 0.1mm alignment in both right and left sides on a 210 mm width paper are influenced by limit switch position and boundary plate. The result of the calculation is gotten from software Autodesk Autocad. The time needed to fold 10 pieces of paper is 26 second. The paper used is measured 210 x 27 mm or A4 with 70, 80 and 100 gr thickness.

(3)

iii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Identifikasi Masalah ... 2

I.3 Perumusan Masalah ... 2

I.4 Tujuan ... 2

I.5 Pembatasan Masalah ... 2

I.6 Spesifikasi Masalah ... 2

I.7 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI II.1 Pengantar Mesin Pelipat Kertas ... 4

II.1.1 Sejarah Mesin Pelipat Kertas ... 4

II.1.2 Metode Pengambilan Kertas ... 5

II.1.3 Metode Pelipatan Kertas ... 6

II.1.4 Jenis Lipatan Kertas ... 8

II.1.5 Mekanik Gerak Translasi Bolak-Balik dengan Ulir Silang ... 10

II.1.5.1 Mekanisme Peubah Gerak Rotasi-Translasi ... 11

II.2 Pengontrol Mikro ... 14

II.2.1 Pengenalan ATMEL AVR RISC ... 14

II.2.2 Pengontrol Mikro ATmega16 ... 15

(4)

iv

II.2.2.2 Konfigurasi Pin ATmega16 ... 16

II.2.2.3 Diagram Blok ATmega16 ... 19

II.2.2.4 General Purpose Register ATmega16 ... 21

II.2.2.5 Peta Memori ATmega16 ... 21

II.2.2.6 Pin Input/Output ATmega16 ... 23

II.2.2.7 I2C (Inter-Integrated Circuit) ATmega16 ... 24

II.2.2.8 USART (The Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter ) ATmega16 ... 25

II.3 Motor DC ... 27

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan Sistem Mesin Pelipat Kertas Otomatis ... 31

III.1.1 Diagram Blok Sistem Mesin Pepilat Kertas Otomatis ... 31

III.2 Perancangan dan Realisasi Mesin Pelipat Kertas Otomatis ... 32

III.2.1 Struktur Mesin Pelipat Kertas Otomatis ... 34

III.2.2 Peletakan Limit Switch ... 39

III.3 Perancangan dan Realisasi Rangkaian Pengontrol ... 40

III.3.1 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATmega16 .... 40

III.3.2 Rangkaian Relay ... 43

III.4 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ... 44

III.4.1 Sub Rutin Input Konfigurasi ... 47

III.4.2 Sub Rutin Cek Posisi Pelipat ... 48

III.4.3 Sub Rutin Delay dan Cek Tombol Stop (a) ... 49

III.4.4 Sub Rutin Cek Konfigurasi Lipatan Kertas ... 50

III.4.5 Sub Rutin Cek Tombol Tambah Kurang Jumlah Kertas ... 52

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS IV.1 Pengujian Hasil Lipatan Kertas ... 55

IV.1.1 Pengujian Kesejajaran pada Lipatan Surat dengan Ketebalan Kertas 70gr ... 56

(5)

v

IV.1.3 Pengujian Kesejajaran pada Lipatan Setengah dengan Ketebalan

Kertas 70gr ... 59

IV.1.4 Pengujian Kemiringan Sudut pada Lipatan Setengah dengan

Ketebalan Kertas 70gr ... 60

IV.1.5 Pengujian Kesejajaran pada Lipatan Surat dengan Ketebalan

Kertas 80gr ... 61

IV.1.6 Pengujian Kemiringan Sudut pada Lipatan Surat dengan

Kertas 80gr ... 64

IV.1.9 Pengujian Kesejajaran pada Lipatan Surat dengan Ketebalan

Kertas 100gr ... 67

IV.1.10 Pengujian Kemiringan Sudut pada Lipatan Surat dengan

Kertas 100gr ... 69

IV.2 Pengujian Melipat 10 Lembar Kertas ... 72

IV.3 Pengujian Paper Pick Up ... 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan ... 75

V.2 Saran ... 76

DAFTAR PUSTAKA ... 77

LAMPIRAN A FOTO MESIN PELIPAT KERTAS OTOMATIS

(6)

vi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B ... 17

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C ... 18

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D ... 18

Tabel 2.4 Konfigurasi Port ATmega16 ... 24

Tabel 2.5 Baud Rate ... 27

Tabel 4.1 Data Pengamatan Kesejajaran pada Lipatan Surat dengan Ketebalan Kertas 70gr ... 56

Tabel 4.2 Data Pengamatan Kemiringan Sudut pada Lipatan Surat dengan Ketebalan Kertas 70gr ... 58

Tabel 4.3 Data Pengamatan Kesejajaran pada Lipatan Setengah dengan Ketebalan Kertas 70gr ... 59

Tabel 4.4 Data Pengamatan Kemiringan Sudut pada Lipatan Setengah dengan Ketebalan Kertas 70gr ... 61

Tabel 4.8 Data Pengamatan Kemiringan Sudut pada Lipatan Setengah dengan Ketebalan Kertas 80gr ... 66

(7)

vii

dengan Ketebalan Kertas 100gr ... 71

Tabel 4.13 Data Pengamatan Pengujian Melipat 10 Lembar Kertas ... 72

(8)

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Bagian Mesin Penarik Kertas Metode Hisap Udara... 5

Gambar 2.2 Bagian Mesin Penarik Kertas Metode Roller Penarik Lapis Karet ... 6

Gambar 2.3 Proses Lipat Melengkung ... 7

Gambar 2.4 Proses Lipatan Pisau ... 8

Gambar 2.5 Lipatan-lipatan Parallel ... 9

Gambar 2.6 Lipatan-lipatan Right Angle ... 10

Gambar 2.7 Slider Crank ... 11

Gambar 2.8 Cam-Follower ... 12

Gambar 2.9 RackPinion ... 12

Gambar 2.10 Power Screw ... 13

Gambar 2.11 Summing Linkage ... 13

Gambar 2.12 Belt/ Chain Drive ... 14

Gambar 2.13Konfigurasi Pin ATmega16 ... 16

Gambar 2.14 Diagram Blok ATmega16 ... 20

Gambar 2.15 General Purpose Register ATmega16 ... 21

Gambar 2.16 Pemetaan Memori ATmega16 ... 22

Gambar 2.17 Pemetaan Memori Data ATmega16 ... 23

Gambar 2.18 Gambaran Modul TWI keseluruhan ... 25

Gambar 2.19 Blok USART ... 26

Gambar 2.20 Cara Kerja Motor DC ... 29

Gambar 2.21 Bentuk Motor DC ... 29

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Mesin Pelipat Kertas Otomatis ... 31

Gambar 3.2 Dimensi Mesin Pelipat Kertas Otomatis Tampak Atas ... 32

Gambar 3.3 Dimensi Mesin Pelipat Kertas Otomatis Tampak Depan... 33

Gambar 3.4 Dimensi Mesin Pelipat Kertas Otomatis Tampak Samping .... 34

Gambar 3.5 Sayap Pengambil Kertas... 35

(9)

ix

Gambar 3.7 Sayap Pembatas Bawah Tampak Atas dan Tampak Samping 37

Gambar 3.8 Roller Lapis Karet Penarik Kertas Satu-satu... 38 Gambar 3.9 Roller Lapis Karet ... 38 Gambar 3.10 Roller Bahan Alumunium ... 39 Gambar 3.11 Susunan Penempatan Posisi Roller Mesin Pelipat Kertas .... 39 Gambar 3.12 Letak Limit Switch Pada Sayap Pengambil Kertas ... 40 Gambar 3.13 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro Atmega16 43

Gambar 3.14 Rangkaian Relay dengan Transistor Pengendali Motor DC . 44

Gambar 3.15 Rangkaian Relay dengan Transistor Pen-Trigger Motor

Pelipat Kertas ... 44

Gambar 3.16 Diagram Alir Perangkat Lunak Utama Pengontrol Mikro

ATmega16 ... 46

Gambar 3.17 Diagram Alir Sub Rutin Input Konfigurasi ... 47 Gambar 3.18 Diagram Alir Sub Rutin Cek Posisi Pelipat ... 48

Gambar 3.19 Diagram Alir Sub Rutin Delay dan Cek Tombol Stop (a) ... 49 Gambar 3.20 Diagram Alir Sub Rutin Cek Konfigurasi Lipatan Kertas ... 51

Gambar 3.21 Diagram Alir Sub Rutin Cek Tombol Tambah Kurang

Jumlah Kertas ... 53

(10)

A-1

LAMPIRAN A

(11)

A-2

TAMPAK ATAS

(12)

A-3

(13)

A-4

LAMPIRAN B

PROGRAM PADA PENGONTROL MIKRO

(14)

A-5

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Standard Automatic Program Generator

Project : AUTOMATIC PAPER FOLDING MACHINE Version : 1

Date : 10/11/2009 Author : Andre && Friends Company : Hm

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang, identifikasi masalah, perumusan

masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, dan sistematika penulisan

laporan tugas akhir.

I.1 Latar Belakang

Seiring pesatnya perkembangan teknologi dan dunia pendidikan dengan

tujuan untuk mempermudah kehidupan sehari-hari manusia, proses otomasi

semakin marak digunakan dalam alat-alat keseharian manusia. Sama halnya

dengan alat bantu bagi perusahaan-perusahaan percetakan, perkantoran, ataupun

rumahan. Semua ini membuat manusia bekerja lebih cepat dan mudah dalam

melakukan berbagai pekerjaannya.

Mesin pelipat kertas otomatis adalah sebuah mesin yang menggunakan

kombinasi dari motor, roller, dan pelat pembatas kertas untuk melipat kertas secara otomatis tanpa menyulitkan pengguna. Mesin pelipat kertas otomatis

adalah pilihan populer yang digunakan secara luas di kantor dari berbagai

perusahaan, termasuk bank atau lembaga keuangan lainnya, dan tempat-tempat

percetakan yang didesain untuk dapat melipat menjadi lipatan surat, selebaran,

brosur, dan lipatan lainnya yang mampu menghasilkan lipatan lebih banyak

daripada melipat kertas secara manual. Kebutuhan tersebut dapat direalisasikan

dengan membuat mesin pelipat kertas otomatis dengan mekanisme mekanik serta

pengontrol mikro pada pengoperasian otomasi untuk menghasilkan lipatan kertas

(21)

BAB I PENDAHULUAN

2

I.2 Identifikasi Masalah

Masalah yang diungkapkan dan diidentifikasi dalam tugas akhir ini adalah

mengenai kebutuhan mekanik mesin pelipat kertas otomatis untuk menghasilkan

lipatan kertas yang diinginkan.

I.3 Perumusan Masalah

Perumusan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah

bagaimana mendesain dan membuat mesin pelipat kertas otomatis?

I.4 Tujuan

Tujuan yang akan dicapai dari Tugas Akhir ini adalah untuk mendesain

dan membuat mesin pelipat kertas otomatis berbasis pengontrol mikro.

I.5 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah pada tugas akhir ini dibatasi oleh :

1. Banyak model lipatan dua jenis yaitu lipatan surat dan lipatan setengah.

2. Batas lipatan terpendek 9cm dan batas lipatan terpanjang 15cm dari ujung

kertas.

3. Penentuan batas lipatan secara manual.

4. Ukuran kertas yang dipakai adalah ukuran kertas A4 dari bahan HVS.

I.6 Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat adalah sebagai berikut :

1. Saklar konfigurasi lipatan kertas dengan pilihan:

- Melipat kertas menjadi lipatan surat.

- Melipat kertas menjadi lipatan setengah.

2. Mesin dapat melipat kertas dengan ukuran kertas A4, dengan ketebalan

maksimal 120 gram.

3. Mesin dapat memuat kertas maksimal 100 lembar.

(22)

BAB I PENDAHULUAN

3

5. Mesin dapat beroperasi melipat kertas secara otomatis dengan menekan

tombol start.

I.7 Sistematika Penulisan

Sistematika pembahasan laporan Tugas Akhir ini disusun menjadi lima

bab, yaitu sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang, identifikasi masalah, perumusan

masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, dan sistematika penulisan

laporan tugas akhir.

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini dijelaskan mengenai teori-teori penunjang yang diperlukan dalam

merancang dan merealisasikan mesin pelipat kertas otomatis yaitu berupa teori

teori penunjang mengenai mesin pelipat kertas, pengontrol mikro Atmega16, dan

motor dc.

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Pada bab ini dijelaskan tentang perancangan sistem mesin pelipat kertas otomatis,

perancangan dan realisasi mesin pelipat kertas otomatis, perancangan dan realisasi

rangkaian pengontrol mikro, serta perancangan dan realisasi perangkat lunak.

BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN

Pada bab ini dijelaskan tentang proses pengambilan data pengamatan, pengujian

kemampuan otomasi mesin pelipat kertas, dan analisisnya.

Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu

(23)

75

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang

perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.

V.1 Kesimpulan

Dalam merealisasikan mesin pelipat kertas otomatis dapat disimpulkan

beberapa hal sebagai berikut:

1. Mesin pelipat kertas otomatis untuk melipat ukuran kertas A4 dengan

ketebalan maksimal 120gr menjadi lipatan surat dan setengah telah berhasil

didesain, dibuat dan berfungsi sesuai dengan rancangan.

2. Mesin pelipat kertas membutuhkan minimal 2 lembar kertas pada paper tray

untuk didapatkan jumlah yang sama antara input jumlah yang ingin dilipat dan hasil lipatan.

3. Lama waktu yang dibutuhkan untuk melipat kertas model lipatan surat dan

setengah sebanyak 10 lembar adalah sekitar 26 detik.

4. Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan alat yaitu:

 Kesejajaran lipatan karena mekanisme power screw yang baik dengan panjang mur 2cm.

 Kertas berhasil ditarik satu-satu dari tempat memuat kertas karena roller

berbentuk seperti huruf D dan lapis karet.

 Kemiringan sayap pembatas dan paper stop masing-masing sekitar 30o.

 Plat besi yang digunakan memiliki ketebalan 1.5mm.

 Akrilik dan plastik yang digunakan memiliki ketebalan 2mm.

5. Rata-rata error pada kesejajaran lipatan adalah antara 0.13% - 1.43% dan

rata-rata error pada kemiringan sudut lipatan adalah antara 0.000% - 0.001%.

(24)

76

V.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan

Tugas Akhir ini di masa mendatang adalah:

1. Kecepatan dalam melipat dapat dipercepat dengan mengganti motor DC yang

memiliki daya yang lebih kuat.

2. Mesin dapat melipat kertas dengan lebih banyak model lipatan dengan

(25)

77

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, Heri., Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA 16, Bandung : Informatika, 2008.

2. Budiharto, Widodo., Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2005.

3. http://en.wikipedia.org

4. http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/mes/article/viewFile/15890/15882

5. http://www.atmel.com

6. http://www.britishorigami.info/academic/lister/german.php

7. http://www.colourprinting.com.my/frmextrapage.asp?companyuid=10000000

004&pageid=finishing

8. http://www.freepatentsonline.com

9.

http://www.kuliah-informatika.com/2009/06/algoritma-dan-pemrograman-flowchart.html

10.http://www.machine-solution.com