BAB III PERANCANGAN ALAT

(1)

10

BAB III

PERANCANGAN ALAT

Pada bab ini penulis menjelaskan mengenai perancangan dan realisasi pengecatan untuk model car skala 1:24. Bahasan perancangan dimulai dengan penjelasan alat secara keselurhuan yaitu penjelasan singkat bagaimana alat bekerja.

Pembahasan selanjutnya mengenai penjelasan perancangan dari sistem elektroniknya. Yaitu penjelasan perancangan mikrokontroler sebagai pengendali utama serta komponen lain yang terhubung pada mikrokontroler. Serta penjelasan mengenai keterkaitan CNC Shield untuk pengendali kedua dan komponen lain yang digunakan dalam alat ini.

Kemudian pembahasan diakhiri dengan penjelasan dari perancangan perangkat lunak. Perangkat lunak berupa program pada mikrokontroler untuk mengolah data dari Grbl controller yang berhubungan dengan CNC Shield.

3.1. Gambaran Alat

Sistem yang dirancang oleh penulis adalah sebuah alat pengecatan dengan sistem mekanik mengadaptasi 3 axis CNC digunakan sebagai mekanik utama. Proses pengecatan dikendalikan dengan Grbl controller layaknya pengendali CNC.

(2)

11 3.1.1. Cara Kerja Sistem (3.1)

1. Arduino Uno utama yang menjadi 1 dengan modul CNC Shield V.3 mengendalikan 3 motor stepper yang terdapat pada mekanik utama. 2. 3 motor stepper menjadi 3 penggerak pada mekanik utama dan setiap

motor mendapat 1 driver dengan IC A4988.

3. Motor stepper utama menjadi Y axis untuk menggeser frame utama penopang sprayer1 dan sprayer2.

4. Motor stepper geser menjadi Z axis untuk menggeser purwarupa mobil.

5. Motor stepper putar menjadi X axis untuk memutar purwarupa mobil. 6. Arduino Uno kedua mengendalikan mekanik tarik tekan tuas sprayer1

dan sprayer2, mekanik ini menggunakan motor servo1 dan motor servo2.

7. Ketika program dijalankan, Arduino Uno utama dan Arduino Uno kedua bekerja bersama dengan mengendalikan mekanik sesuai dengan alur kedua program.

3.2. Perancangan Perangkat Keras

Perangkat keras yang dirancang adalah dua buah penbrush yang terdapat di pasaran yang kemudian akan dimodifikasi dengan menambahkan mekanik penekan dan penarik tuas, mekanik utama menggunakan sparepart dari mesin CNC dan beberapa komponen elektronik. Adapun komponen elektronik tersebut yaitu:

 Modul CNC Shield V.3

 Board mikrokontroler jenis Arduino Uno  IC A4988

(3)

12

Gambar 3.2. Gambar Sketsa pengecatan purwarupa mobil skala 1:24 Keterangan :

1. Motor stepper utama (Y axis) 2. Motor stepper putar (X axis) 3. Motor stepper geser (Z axis)

4. Mekanik tekan tuas sprayer1 beserta sprayer1 5. Mekanik tekan tuas sprayer2 beserta sprayer2 6. Frame utama untuk sprayer1 dan sprayer2 7. Dudukan purwarupa mobil

(4)

13

Gambar 3.3. Tampak belakang frame utama.

Keterangan:

1. Arduino Uno pengendali mekanik tarik tekan tuas sprayer1 dan sprayer2 2. Modul CNC Shield V.3 yang digabungkan dengan Arduino Uno untuk

pengendali mekanik utama 3. Power supply 12 volt

(5)

14

Gambar 3.5. Mekanik Tari Tekan Tuas Sprayer beserta Pen Brush.

3.3. Perancangan Elektronika

Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan elektronika yang dipakai dalam sistem yang akan dibuat. Perancangan elektronika dalam pembuatan tugas akhir ini terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut:

1. Mikrokontroler jenis Arduino Uno sebagai pengendali utama. 2. Modul CNC Shield V.3

3. IC A4988

3.3.1. Pengendali Utama

Pengendali utama pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino Uno dengan IC mikrokontroler ATmega 328P. Sebagai pengendali utama, tugas mikrokontroler antara lain:

1. Pengendali dengan CNC Shield V.3 melalui media Grbl controller. 2. Mengolah data yang didapat dari modul CNC Shield untuk pengendali 3

axis pada Grbl controller. 3.3.2. Pengendali Kedua

Pengendali kedua pada tugas akhir ini menggunakan board Arduino Uno dengan IC mikrokontroler ATmega 328P. Sebagai pengendali utama, tugas mikrokontroler antara lain:

(6)

15

1. Pengendali dua motor servo mekanik penekan tuas sprayer1 dan sprayer2.

3.3.3. Mekanik Tarik Tekan Tuas Sprayer

Mekanik Tarik tekan tuas menggunakan bahan dasar resin yang telah dicetak pada moulding(cetakan) yang berbahan dasar silicone rubber.

Tabel 3.1. Konfigurasi pin pada Arduino Uno (pengendali utama) yang terhubung dengan CNC Shield V.3

Arduino UNO CNC Shield V.3

Pin DIGITAL 7 Direction Z-AXIS Pin DIGITAL 6 Direction Y-AXIS Pin DIGITAL 5 Direction X-AXIS Pin DIGITAL 4 Step Pulse Z-AXIS Pin DIGITAL 3 Step Pulse Y-AXIS Pin DIGITAL 2 Step Pulse X-AXIS Pin ANALOG A0 Reset/Abort

Pin ANALOG A1 Feed Hold

Pin ANALOG A2 Cycle Start/Resume Pin ANALOG A3 Coolant Enable Pin ANALOG A4 Probe

(7)

16

Gambar 3.6. Skema Rancangan Pengendali Utama. Keterangan gambar:

1. Arduino UNO.

2. IC A4988 untuk axis Z. 3. IC A4988 untuk axis Y. 4. IC A4988 untuk axis X. 3.3.4. CNC Shield V.3

Pada tugas akhir ini membutuhkan CNC Shield V.3 untuk pengendali 3 axis yang berguna sebagai mekanik pada alat pengecatan ini. CNC Shield yang terhubung dengan Arduino Uno dikendalikan dengan Grbl Controller.

Berikut skema konfigurasi pin antara modul CNC Shield V.3 dengan Arduino Uno.

(8)

17 3.3.5. IC A4988

IC A4988 digunakan sebagai driver motor pada modul CNC Shield V.3, modul ini membutuhkan 4 buah IC A4988 karena terdapat 4 axis yaitu X, Y, Z, dan A. alat ini hanya menggunakan 3 axis sehingga hanya menggunakan 3 buah IC A4988 sebagai driver.

Gambar 3.8. Wiring Modul CNC Shield V.3 dan IC A4988.

3.4. Perancangan Perangkat Lunak

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak yang digunakan pada tugas akhir ini. Yang pertama akan membahas mikrokontroler Arduino Uno yang bekerja sebagai pengolah data dan pengendali utama dengan digabungkan CNC Shield V.3. Selanjutnya akan membahas mengenai perancangan sistem mekanik Tarik tekan tuas pada sprayer1 dan sprayer2 yang digunakan untuk pengecatan.

3.4.1. Program Mikrokontroler

Perancangan perangkat lunak mikrokontroler menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. Program dimulai dari menunggu data dari Grbl controller, setelah coding Gcode sudah dimasukkan ke Grbl controller, lalu klik axis control untuk uji tiap axis. Axis control juga berfungsi untuk menentukan zero position tiap axis. Setelah semua axis sudah sesuai dengan posisi awal, maka klik begin pada Grbl controller. Program dari Grbl controller bekerja

(9)

18

beriringan dengan program mekanik tekan tuas sprayer1 dan sprayer2 dari mikrokontroler Arduino Uno kedua.

Berikut adalah diagram alir program mikrokontroler pada sistem yang dibuat.

Gambar 3.9. Diagram Alir Arduino Uno utama yang terhubung dengan CNC Shield V.3 dan Arduino Uno kedua untuk kendali

(10)

19

3.4.2. Aplikasi Grbl Controller untuk pengendali mekanik alat pengecatan Alat pengecatan ini dikendalikan oleh Grbl Controller, seluruh mekanik dikendalikan dari aplikasi ini. Berikut adalah tampilan program Gcode pada sistem yang dibuat.

Gambar 3.10. Tampilan Aplikasi Grbl Controller dengan Program Gcode dan Penunjuk Posisi Axis X, Y, dan Z.

Program Gcode android ini dibuat dengan menggunakan program Notepad++.

(11)

20

3.4.3. Program Arduino Uno untuk CNC Shield V.3 dan Arduino Uno untuk Mekanik Sprayer

3.4.3.1 Program Arduino Uno untuk CNC Shield V.3

#include <config.h> #include <coolant_control.h> #include <cpu_map.h> #include <defaults.h> #include <eeprom.h> #include <gcode.h> #include <limits.h> #include <motion_control.h> #include <nuts_bolts.h> #include <planner.h> #include <print.h> #include <probe.h> #include <protocol.h> #include <report.h> #include <serial.h> #include <settings.h> #include <spindle_control.h> #include <stepper.h> #include <system.h>

3.4.3.2 Program Arduino Uno untuk Mekanik Sprayer

#include <Servo.h>

Servo servoMain; // Define our Servo Servo servo2;

void setup() {

servoMain.attach(9); // servo on digital pin 10 servo2.attach(7);

}

void loop() {

servoMain.write(50); // Turn Servo Left to 45 degrees delay(2000); // Wait 1 second

(12)

21

servoMain.write(50); // Turn Servo Left to 45 degrees delay(200); servo2.write(50); delay(1000); servo2.write(38); delay(15000); servo2.write(50); }