TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL
ROBOVISCOMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin
Disusun oleh :
NAMA : MUCHTAR ALI FAHRUDDIN
NIM : D 200 000 205
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
HALAMAN PERSETUJUAN
Laporan ini telah diperiksa dan disetujui untuk dipertahankan dihadapan Sidang Dewan Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
NAMA : Muchtar Ali Fahruddin
NIM : D 200 030 205
NIRM :
Disetujui dan disahkan pada :
Hari : ………
Tanggal : ………
Pembimbing I Pembimbing II
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir ini telah disetujui dan disahkan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
NAMA : Muchtar Ali Fahruddin
NIM :D 200 030 205
NIRM :
Dewan Penguji :
Penguji I : Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD. (………...… )
Penguji II : Marwan Effendy, ST, MT ( ………….………. )
Penguji III : Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc ( ………….………. )
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta Kajur Teknik MesinFT UMS
Persembahan
Seiring ketulusan hati mengucap syukur kepada Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan hidayahNya serta sholawat atas Nabi Muhammad SAW,
skripsi ini saya persembahkan untuk;
Ayahanda yang telah berada disisi-Nya dan Ibunda tercinta
yang selalu aku rindukan, tidak pernah letih memanjatkan do’a.
Kakak-kakakku “Mas Aziz” dan ”Mas Aik” yang kusayangi.
Almamaterku.
Bangsa Indonesia.
MOTTO HIDUP
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya, ia mendapat
pahala (dari kebajikan) yang diusahakan dan ia mendapat siksa (dari kejahatan) yang
dikerjakannya”.
(QS Al-Baqarah :286)
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan maka apabila kamu telah selesai dari
sesuatu urusan maka kerjakanlah dengan sungguh – sungguh urusan yang lain. Dan
hanya kepada Tuhanmu kamu berharap”.
(QS Alam Nasyrah (94) : 6- 8)
Hai sekalian jin dan manusia, Jika kamu sanggup menembus
(melintasi) penjuru langit dan bumi, maka lintasilah, kamu tidak dapat menembusnya
melainkan dengan kekuatan (ilmu pengetahuan).
(QS Ar-Rahman : 33)
Barang siapa yang menghendaki dunia, maka raihlah dengan ilmu. Dan barang siapa
menghendaki ahirat, maka raihlah dengan ilmu. Dan barang siapa menghendaki
keduanya, maka raihlah dengan ilmu.
(Al-Hadits)
Sesungguhnya berangkatmu di pagi hari, lalu engkau mempelajari satu ayat dari kitab
allah adalah lebih baik bagimu daripada engkauengkau mengerjakan sholat (sunah)
seratus rakaat, dan sesungguhnyaberangkatmu di pagi hari, lalu engakau mempelajari satu
bab ilmu apakah diamalkan atau tidak, adalah lebih baik bagimu dari pada mengerjakan
sholat (sunah) seribu rakaat
XXXXXXXXXXX LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Berdasarkan surat Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Nomor ………... Tanggal ………. Dengan ini :
Nama : Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng,PhD.
Pangkat/Jabatan : Penata/Lektor Kepala
Kedudukan : Pembimbing Utama / Pembimbing Kedua *) Memberikan Soal Tugas Akhir kepada mahasiswa :
Nama : Muchtar Ali Fahruddin
Nomor Induk : D 200 030 205
NIRM :
Jurusan/Semester : Teknik Mesin
Judul/Topik : Perencanaan Mekatronika
Rincian Soal/Tugas : Rancang Bangun Sistem Kontrol Roboviscometer Berbasis
Microcontroller.
Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana mestinya. 1. Warna biru untuk Kajur
ABSTRAKSI
Percobaan Viscositas Stokes memerlukan konsentrasi tinggi untuk melakukannya karena harus berkonsentrasi pada dua alat yaitu bola yang yang dijatuhkan dan alat ukur waktu (stopwatch) yang dibawanya, sehingga sangat mungkin terjadi ketidaktelitian. Sistem ini diaplikasikan pada roboviscometer sebagai solusi untuk memudahkan dalam melakukan percobaan viscositas Stokes.
Sistem ini berbasis pada satu microcontroller AT89S52 namun mempunyai dua bagian yang terpisah. Bagian pertama adalah bagian yang berfungsi untuk menggerakan robot, terdiri atas sistem mekanis, actuator berupa motor DC dan keypad. Bagian kedua adalah bagian yang berfungsi untuk pengukuran waktu, terdiri atas actuator yang berupa magnet solenoid, sensor, dan conter display. Roboviscometer dilengkapi dengan dua sensor. Sensor pertama memberikan input perintah pada sistem kontrol untuk menjalankan counter dan sensor kedua memberikan input perintah pada sistem kontrol untuk menghentikan counter. Proses ini dapat menggantikan manusia untuk menekan tombol start/stop pada stopwacth pada saat bola di atas permukaan oli sampai pada dasar tabung.
Diperoleh data unjuk kerja sistem kontrol berbasis microcontroller tersebut adalah Efisiensi tegangan rata-rata untuk sistem kontrol pergerakkan robot = 97,6 %. Sedangkan efisiensi waktu rata-rata untuk pengukuran =99.4 %.
KATA PENGANTAR
Puji-pujian hanyalah milik Allah Azza Wajalla semata, kepada Dia yang telah menciptakan singgasana indah nan elok. Dia juga yang telah menganugerahkan kami dengan rahmat serta inayah-Nya, sehingga kami bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam semoga tetap tercurah kepada junjungan dan sauri tauladan kita Rasulullah Muhammad SAW.
Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Kontrol Roboviscometer Berbasis Microcontroller”, ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk penyelesaian studi pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Penulis yakin bahwa keberhasilan dalam menyelesaikan tugas ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik UMS yang telah memberikan waktu untuk berdiskusi serta masukan dan langkah terbaik kepada penulis.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin UMS dan sekaligus pembimbing kedua yang telah banyak memberikan berbagai pemahaman praktis dan teoritis, serta arahan cara penulisan karya ilmiah yang baik.
3. Bapak Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD., selaku pembimbing utama yang telah banyak memberikan didikan, masukan, serta menanamkan sifat disiplin tinggi selama memberikan bimbingannya.
4. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc., terimakasih atas waktunya.
5. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku Pembimbing Akademis yang telah banyak memberikan bantuan moril serta motivasi untuk terus maju.
7. Kakak-kakakku yang aku sayangi, “Mas Aziz dan Mas Aik”.
8. Semua teman-teman yang telah membantu hingga terselesaikan tugas akhir ini,”Mas Gunawan, Oky, Lutfi, Budi, Ali, Setyo, Indra Ahmad, Edo, Mas Heru, Dik Heppy, seluruh teman-teman Teknik Mesin angkatan 2003, dan seluruh anggota Muda-mudi RW VI Kelurahan Ketelan”.
Tak lepas dari sifat manusiawi, penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun untuk dapat dijadikan pedoman bagi penulis kelak dikemudian hari.
Besar harapan kami semoga laporan ini dapat berguna bagi penulis serta pembaca dan bagi yang memerlukannya.
Surakarta, September 2007
DAFTAR ISI
2.1.3 Klasifikasi Robot... 14
2.1.4 Robot Manipulator ... 17
2.1.5 Tipe sambungan Sendi ... 26
2.2. Dasar-dasar Teknik Desain Robot ... 33
2.2.1 Definisi ... 33
2.2.2 Konsep... 33
2.3. Sistem Kontrol ... 37
2.3.2 Konsep... 38
2.3.3 Macam Sistem Kontrol ... 39
2.4. Sistem Pengukuran ... 45
2.4.1 Definisi... 45
2.4.2 Konsep ... 46
2.4.3 Detektor/Tranduser/Sensor ... 47
2.4.4 Tahap Antara... 49
2.4.5 Tahap Akhir/Penutup ... 50
BAB III METODE PEMBUATAN 3.1. Fungsional Roboviscometer... 52
3.2. Konstruksi Roboviscometer ... 56
3.3. Cara Kerja Sistem Kontrol ... 58
3.3.1 Sistem Kontrol Untuk Pergerakkan Sendi Robot... 59
3.3.2 Sistem Kontrol Untuk Pengukuran ... 63
3.4. Sistem Kontrol Mikrokontroler... 65
3.4.1 Macam Metode Pengalamatan Dalam Mikrokontroler AT89S52 ... 66
4.1.2. Sistem Kontrol Untuk Pergerakkan Robot... 76
4.1.2.1Keypad ... 76
4.1.2.2Pengaturan Kecepatan Motor DC ... 78
4.1.3. Sistem Kontrol Untuk Pengukuran ... 79
4.1.3.1Sensor... 79
4.2. Software ... 82
4.2.1. Pembuatan Program ... 84
4.2.2. Pengompilan... 114
4.2.3. Flashing Program ... 118
BAB V PENGUJIAN 5.1. Metode Pengujian ... 126
5.1.1. Pengujian Pergerakkan Robot ... 126
5.1.2. Pengujian Pengukuran... 127
5.2. Hasil Pengujian ... 128
5.2.1. Pengujian Sistem Kontol Pergerakkan Robot ... 128
5.2.2. Pengujian Sistem Kontrol Untuk Pengukuran ... 129
BAB V PENUTUP 6.1. Kesimpulan ... 131
6.2. Saran ... 131 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Robot industri otomotif ... 9
Gambar 2.2 Robot industri elektronika... 10
Gambar 2.3. Robot Roomba ... 11
Gambar 2.4. Robot VersaTrax150 ... 12
Gambar 2.5. Robot pembersih ruangan ... 12
Gambar 2.6. CASPAR... 13
Gambar 2.7. Predator Unmanned Aerial Vehicle... 14
Gambar 2.8. Contoh robot manipulator ... 15
Gambar 2.9. ASIMO... 16
Gambar 2.10. Contoh robot kombinasi... 16
Gambar 2.11. Konfigurasi Robot P2Arm... 17
Gambar 2.12. Cartesian Robot... 18
Gambar 2.13. Cylindrical Robot... 19
Gambar.2.14. Roboviscometer ... 21
Gambar.2.15. Spherical Robot... 22
Gambar.2.16. SCARA... 23
Gambar.2.17. Articulated Robot... 24
Gambar.2.18. Parallel Robot... 26
Gambar.2.19. Sambungan prismatik (Prismatic Joint)... 27
Gambar.2.20. Sambungan rotasi / revolute (Revolute Joint) ... 27
Gambar.2.21 Area kerja arah naik-turun lengan... 29
Gambar.2.23. Area kerja arah rotasi lengan... 31
Gambar.2.24. Area kerja tool naik-turun ... 32
Gambar.2.25. Sistem Robot dan orientasi fungsi ... 33
Gambar 2.26. Sebuah sistem... 38
Gambar 2.27. Sebuah sistem pengukuran ... 39
Gambar 2.28. Sebuah sistem kontrol ... 39
Gambar 2.29. Loop... 40
Gambar 2.30. Bagian-bagian sistem kontrol loop tertutup ... 41
Gambar 2.31. Bagian-bagian sistem kontrol kontinyu ... 42
Gambar 2.32. Bagian-bagian sistem kontrol diskontinyu... 42
Gambar 2.33. Sistem kontrol servo dan regulator ... 43
Gambar 2.34 Sistem kontrol otomatis ... 45
Gambar 2.35 Diagram alir proses pengukuran ... 46
Gambar 2.36 Sistem pengukuran ... 46
Ganbar 3.1. Roboviscometer yang direncanakan... 53
Gambar 3.2. Armroboviscometer yang direncanakan... 54
Gambar 3.3. Sensor roboviscometer yang direncanakan... 54
Gambar 3.4. Tool Roboviscometer yang direncanakan... 55
Gambar 3.5. Tampak Isometric... 56
Gambar 3.6. Tampak Samping Kanan ... 56
Gambar 3.7. Tampak Samping Kiri ... 57
Gambar 3.8. Siklus kerja loading-unloading... 60
Gambar 3.10. Siklus kerja pergerakan maju-mundur lengan... 61
Gambar 3.11. Siklus kerja pergerakan naik-turun lengan... 62
Gambar 3.12. Siklus kerja pergerakan putaran crane... 62
Gambar 3.13. Konsep dasar peralatan ukur Muzzle Velocity... 63
Gambar 3.14 Skematik sistem kontrol Roboviscometer... 65
Gambar 3.15. Sistem Microcontroller... 66
Gambar 4.1. Konfigurasi Pin Microcontroller AT89S52 ... 73
Gambar 4.2 Minimum System Schematic... 76
Gambar 4.3. Rancangan Panel Kontrol... 77
Gambar 4.4 . Keypad Schematic... 78
Gambar 4.5. Pulse Width Modulation Signal... 78
Gambar 4.6. PWM DC Motor Controller Schematic... 79
Gambar 4.7. Optical Fiber Photoelectric Sensor... 80
Gambar 4.8. Inductive Long Distance Proximity Sensor... 81
