Bab ini menguraikan perancangan perangkat keras dan perangkat luna untuk membangun mesin
pneumatik dengan
Perancangan perangkat keras meliputi mekanik dan elektronik, sedangkan perancangan perangkat lunak berupa baris
mikrokontroler.
3.1. Perancangan Mekanik
Perancangan mekanik
bagian pengelasan plastik, rol depan, dan bagian pemotongan plastik. Bagian rol menggunakan motor stepper sebagai penggeraknya sedangkan untuk pengelasan dan pemotongan plastik menggunakan sistem pneumatik. Mekanik
dari mekanik tersebut adalah sebagai berikut.
Gambar 3.
11
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
menguraikan perancangan perangkat keras dan perangkat luna untuk membangun mesin pengelasan dan pemotongan kantong
mikrokontroler yang ditunjukkan oleh
Perancangan perangkat keras meliputi mekanik dan elektronik, sedangkan perancangan perangkat lunak berupa baris-baris program yang diunduhkan pada
Perancangan Mekanik
Perancangan mekanik terdiri dari 4 bagian yaitu rol belakang, bagian pengelasan plastik, rol depan, dan bagian pemotongan plastik. Bagian rol menggunakan motor stepper sebagai penggeraknya sedangkan untuk pengelasan dan pemotongan plastik menggunakan sistem
Mekanik yang telah dibuat ditunjukkan Gambar 3. dari mekanik tersebut adalah sebagai berikut.
Gambar 3.1 Mekanik Mesin Las dan Potong Kantong Secara Keseluruhan
menguraikan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak plastik berbasis oleh Gambar 3.1. Perancangan perangkat keras meliputi mekanik dan elektronik, sedangkan baris program yang diunduhkan pada
terdiri dari 4 bagian yaitu rol belakang, bagian pengelasan plastik, rol depan, dan bagian pemotongan plastik. Bagian rol menggunakan motor stepper sebagai penggeraknya sedangkan untuk pengelasan dan pemotongan plastik menggunakan sistem yang telah dibuat ditunjukkan Gambar 3.1. Cara kerja
3.1.1. Rol Belakang
ditarik oleh rol belakang. Mekanik rol belakang ditunjukkan Gambar
karet keras dengan panjang 42 menggunakan penggerak derajat
3.1.2. Pengelasan
pengelasan pelat besi d
12 Rol Belakang
Gulungan plastik yang belum dilas dan dipotong akan ditarik oleh rol belakang. Mekanik rol belakang
ditunjukkan Gambar 3.2. Untuk rol itu sendiri dibuat dari bahan karet keras dengan panjang 42 cm sebanyak 2 buah dengan menggunakan penggerak motor stepper dengan jenis 1
rajat/step.
Gambar 3.2. Mekanik Rol Belakang
Pengelasan Plastik
Dari rol belakang, plastik akan masuk ke dalam
pengelasan. Untuk bagian pengelasan ini menggunakan sebuah pelat besi dengan panjang 30 cm dan tebal 1
Gulungan plastik yang belum dilas dan dipotong akan ditarik oleh rol belakang. Mekanik rol belakang yang dibuat sendiri dibuat dari bahan cm sebanyak 2 buah dengan or stepper dengan jenis 1,8
. Mekanik Rol Belakang
untuk
pneumatik dengan 1
mengangkat dan menurunkan diatur oleh sebuah
jela pada
3.1.3. Rol Depan
oleh rol depan yang nantinya akan masuk ke selanjutnya yaitu
depan ini secara prinsip kerjany
13
untuk menggerakkan pelat besi tersebut menggu pneumatik dengan 1 buah tabung aktuator, mengangkat dan menurunkan pelat besi tersebut
diatur oleh sebuah solenoid valve dengan jenis 5/2. Untuk lebih jelasnya bagian – bagian dari mekanik las plastik dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Mekanik Pengelasan
Rol Depan
Setelah selesai dari proses pengelasan, plastik akan ditarik oleh rol depan yang nantinya akan masuk ke
selanjutnya yaitu pemotongan plastik. Untuk mekanik pada rol depan ini secara prinsip kerjanya sama dengan rol belakang menggunakan sistem yang berfungsi lat besi tersebut dan kerjanya dengan jenis 5/2. Untuk lebih stik dapat dilihat
Plastik
yait
dengan panjang 42 cm dan juga sama menggunakan penggerak dengan 1 bu
Untuk le
3.1.4. Pemotong Plastik
akan masuk pada proses pemotongan. proses p
elemen sedangkan
yang berfungsi untuk mengangkat dan penurunkan pisau,
14
yaitu menggunakan 2 buah rol yang terbuat dari karet keras dengan panjang 42 cm dan juga sama menggunakan penggerak dengan 1 buah motor stepper dengan jenis 1
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar
Gambar 3.4. Mekanik Rol Depan
Pemotong Plastik
Setelah plastik ditarik oleh rol depan selanjutnya plastik akan masuk pada proses pemotongan. Bagian mekanik pada proses pemotongan ini terdiri dari sebuah pisau yang diberi elemen pemanas yang bertujuan untuk memotong
sedangkan untuk penggerak terdiri dari 2 buak tabung aktuator yang berfungsi untuk mengangkat dan penurunkan pisau,
menggunakan 2 buah rol yang terbuat dari karet keras dengan panjang 42 cm dan juga sama menggunakan penggerak ah motor stepper dengan jenis 1,8 derajat/step. ambar 3.4 dibawah ini.
Mekanik Rol Depan.
sedangkan sebuah
3.1.5. Perbandingan
gear
dengan 2,4 putaran gear kecil 3.6.
plastik yang akan pem
memotong plastik sepanjang
15
sedangkan kerja dari kedua tabung aktuator tersebut sebuah solenoid valve jenis 5/2.
Gambar 3.5. Mekanik Pemotongan
Perbandingan Gear
Pada perancangan skripsi ini perbandingan jumlah putaran gear yang digunakan 1 : 2,4 yaitu 1 putaran gear besar sama dengan 2,4 putaran gear kecil yang dapat dilihat pada Gambar
. Perbandingan ini digunakan untuk menentu plastik yang akan masuk dalam proses penge pemotongan pada skripsi ini sudah ditentukan yaitu
memotong plastik sepanjang 30 cm dengan cara sebagai berikut dari kedua tabung aktuator tersebut diatur oleh
an Plastik
16
Diameter gear besar = 3,6cm maka jari-jarinya adalah 1,8cm Keliling = 2 π r = 11,3cm = 3600 = 1 putaran
1
11,3 = 30
=11,3 30
= 2,65 putaran gear besar
Atau
360˚
11,3cm = x 30 cm
x = 360˚ ×11,3 cm30 cm
= 954˚ putaran gear besar
Untuk plastik dengan panjang 30 cm maka dibutuhkan 2, 65 atau 954˚ putaran gear besar dengan perbandingan gear 1 : 2,4
1 2,4 =
2,65 n
n (jumlah putaran gear kecil) = 2,65 × 2,4 = 6,36
6,36 x 360˚ = 2289,6˚
untuk motor stepper sendiri 1 phasa adalah 4 langkah dengan 1,80 tiap langkahnya maka
2289,6˚
dikarenakan 1 phasa ada 4 maka
Jadi
potongan plastik sebanyak
Gambar
3.2. Perancangan Elektronik
Perancangan opto interrupter
17
dikarenakan 1 phasa ada 4 maka :
1272
4 = 318 phasa
Jadi jumlah phasa yang dibutuhkan gear keecil untuk panjang potongan plastik 30 cm maka motor stepper akan berputar sebanyak 318 phasa.
Gambar 3.6. Perbandingan Gear yang Digunakan Plastik
Perancangan Elektronik
Perancangan bagian elektronik ini terdiri dari driver motor, sensor rupter, board mikrokontroler, dan termokontrol.
gear keecil untuk panjang maka motor stepper akan berputar
igunakan pada Rol
18 3.2.1. Driver Motor Stepper
Motor stepper membutuhkan arus yang cukup besar untuk dapat berputar. Arus yang dihasilkan mikrokontroler sebagai pengendali tidak cukup besar untuk dapat mengendalikan motor stepper secara langsng sehingga dibutuhkan driver motor untuk menanggulangi hal tersebut.
Untai driver motor stepper yang digunakan ditunjukkan Gambar 3.7. Komponen utama penyusun driver motor ini adalah MOSFET IRF640 yang diatur bekerja sebagai saklar. MOSFET IRF640 dipilih karena memiliki kemampuan penyaklaran yang cepat dan mampu mengalirkan arus yang cukup besar (Max 18A). Selain itu juga memiliki RDSON yang kecil (180mΩ)
sehingga menghasilkan tegangan jatuh yang kecil ketika kondisi ON. Ketika MOSFET ON, arus akan mengalir dari catu daya (Vcc) ke ground melewati motor stepper dan MOSFET. Kondisi ini akan mengakibatkan motor stepper bergerak. Ketika MOSFET OFF, tidak ada arus yang mengalir melewati motor stepper sehingga motor tidak bergerak.
Gambar 3.7. Untai Driver Motor Stepper.
19 3.2.2. Sensor Opto Interrupter
Sensor opto interrupter merupakan sensor yang tersusun dari infrared light emitting diode (IRED) dan phototransistor yang ditunjukkan Gambar 3.10. IRED akan memancarkan cahaya ketika dibias maju. Apabila ruang di antara IRED dan phototransistor tidak dihalangi, cahaya tersebut akan diterima phototransistor dan akan membuat phototransitor saturasi (ON). Apabila ruang antara IRED dan phototransistor dihalangi, phototransistor tidak dapat menerima cahaya yang dipancarkan IRED dan akan membuat phototransistor cut-off (OFF).
Gambar 3.8. (a) Bagian penyusun sensor opto interrupter (b) Sensor opto interrupter ITR9608-F (c) Untai sensor opto
interrupter.
20
mempertimbangkan hal tersebut yang diperoleh dari data sheet maka ditambahkan resistor 150 Ω pada kaki anoda IRED dengan perhitungan sebagai berikut :
=5 − 1.220 =203.8
= 190 Ω≈ 150 Ω
Arus kolektor (Ic) yang dibutuhkan untuk membuat photo
transistor ITR9608-F saturasi adalah 2mA. Tegangan jatuh photo transistor (VCE) ketika kondisi saturasi adalah 0,4V.
Dengan mempertimbangkan hal tersebut maka ditambahkan resistor 2k2 Ω pada kaki kolektor photo transistor dengan perhitungan sebagai berikut :
=5 − 0.42 =24.6
= 2300 Ω≈ 2200 Ω
Gambar
pada saat proses produksi tiba
proses produksi berlangsung. Plastik yang bergerak akan menahan penghalang sensor yang menandakan plastik tidak putus, saat terjadi plastik putus penghal
sensor yang membuat
keluaran sensor dikirimkan pada mikrokontroler yang kemudian akan memerintahkan motor rol depan
belakang dan juga sistem pneumatik untuk berhenti.
3.2.3. Mikrokontroler
mengendalikan kinerja sistem mesin las dan pemotong kantong plastik , yaitu sebagai pengendali driver motor stepper, drive pneumati
21
Gambar 3.9. Letak Sensor dan Pemasangan S
Opto Interrupter
Sensor opto interupter ini berfungsi untuk mendeteksi jika pada saat proses produksi tiba – tiba gulungan plastik putus saat proses produksi berlangsung. Plastik yang bergerak akan menahan penghalang sensor yang menandakan plastik tidak putus, saat terjadi plastik putus penghalang akan menutupi sensor yang membuat opto interupter cut-off
keluaran sensor dikirimkan pada mikrokontroler yang kemudian akan memerintahkan motor rol depan (motor stepper)
belakang dan juga sistem pneumatik untuk berhenti.
Mikrokontroler
Pada skripsi ini, mikrokontroler berfungsi untuk mengendalikan kinerja sistem mesin las dan pemotong kantong plastik , yaitu sebagai pengendali driver motor stepper, drive pneumatik dan sensor-sensor pendeteksi. Mikrokontroler yang
Sensor
ini berfungsi untuk mendeteksi jika tiba gulungan plastik putus saat proses produksi berlangsung. Plastik yang bergerak akan menahan penghalang sensor yang menandakan plastik tidak ang akan menutupi sehingga sinyal keluaran sensor dikirimkan pada mikrokontroler yang kemudian (motor stepper), motor rol belakang dan juga sistem pneumatik untuk berhenti.
22
digunakan adalah mikrokontroler ATMega32. Untai mikrokontroler yang digunakan ditunjukkan Gambar 3.12. Masukan dari sensor-sensor disambungkan pada PORT D0 dan D1, sedangkan keluaran untuk mengendalikan driver motor stepper (A, A’, B dan B’) disambungkan pada PORT B0 sampai dengan B7. Pengaturan PORT-PORT tersebut dikendalikan melalui program perangkat lunak yang diunduhkan pada mikrokontroler.
Gambar 3.10. Untai Mikrokontroler ATMega32
3.2.4. Termokontrol
23
menghasilkan panas hingga 400°C. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11. Termokontrol
3.3. Diagram Alir Sistem
Mesin las dan potong kantong plastik berbasis pneumatic yang dibuat dikendalikan oleh mikrokontroler dengan mengeksekusi baris-baris program yang telah diunduhkan pada mikrokontroler tersebut. Pada tugas akhir ini digunakan perangkat lunak code vision AVR yang memanfaatkan bahasa C untuk menuliskan baris-baris program yang akan diunduhkan pada mirkokontroler tersebut.
24
las dan diberikan delay untuk torak turun selama 300 ms kemudian pneumatik akan berhenti. Setelah itu akan dicek plastiknya masih ada apa putus jika masih ada akan diulang lagi degan motor stepper berputar sebanyak 318 phasa dan jika plastik putus maka mikrokontroler akan diperintahkan untuk mematikan pneumatik dan motor stepper serta menyalakan buzzer. dengan demikian proses telah selesai.
