14 BAB III
METODE DAN PROSES PERANCANGAN
3.1 Perancangan Konseptual
Perancangan merupakan kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang kebutuhannya sangat dibutuhkan oleh masyarakat. Setelah perancangan selesai maka kegiatan yang menyusul adalah pembuatan produk.
Kedua kegiatan tersebut dilakukan dua orang atau dua kelompok orang dengan keahlian masing-masing, yaitu perancangan dilakukan oleh tim perancang dan pembuatan produk oleh tim kelompok pembuat produk.
Perancangan konseptual berdasarkan Pahl dan Beitz mengusulkan cara merancang produk sebagaimana yang dijelaskan dalam bukunya; Engineering Desaign : A Systematic Approach. Cara merancang Pahl dan Beitz tersebut terdiri dari 4 kegiatan atau fase[10], yang masing-masing terdiri dari beberapa langkah.
Keempat fase tersebut adalah :
1. Perencanaan dan penjelasan tugas 2. Perancangan konsep produk
3. Perancangan bentuk produk (embodiment design) 4. Perancangan detail
Sebenarnya langkah-langkah dalam keempat fase proses perancangan diatas tidaklah perlu dikelompokkan dalam 4 fase secara kaku, sebab seperti misalnya, pada langkah pada fase perancangan detail (fase ke-4) cara pembuatan komponen produk sudah diperlukan detail dan banyak lain contohnya seperti itu.
Setiap fase proses perancangan berakhir pada hasil fase, seperti fase pertama menghasilkan daftar persyaratan dan spesifikasi perancangan. Hasil setiap fase tersebut kemudian menjadi masukan untuk fase berikutnya dan menjadi umpan balik untuk fase yang mendahului. Perlu dicatat pula bahwa hasil fase itu sendiri setiap saat dapat berubah oleh umpan balik yang diterima dari hasil fase-fase berikutnya.
Gambar 3.1 Diagram Alir Konsep Perancangan Menurut Pahl and Beitz
3.2 Perancangan Konsep Produk
Perancangan konsep berguna untuk memberikan beberapa solusi alternatif konsep produk yang selanjutnya dievaluasi berdasarkan persyaratan teknis.
Tahapan ini diawali dengan mengenal dan menganalisa spesifikasi komponen yang telah ada. Hasil analisa spesifikasi produk dilanjutkan dengan memetakan struktur
fungsi komponen sehingga dapat disimpulkan beberapa varian solusi pemecahan masalah konsep produk. Kriteria perancangan dibuat berdasarakan fungsi dari komponen komponen yang digunakan sesuai. Dari keterangan tersebut maka dapat disimpulkan bahwa persyaratan yang dibuat merupakan panduan bagi perancang untuk membuat alat apakah komponen sudah bekerja sebagaimana fungsinya.
Berikut adalah daftar persyaratan sistem kendali model lift 5 lantai yang ditunjukkan pada tabel 3.1 di bawah ini :
Tabel 3.1 : Daftar Persyaratan
NO Nama
Komponen Fungsi Komponen
Apakah komponen bekerja sesuai dengan fungsinya ?
Ya Tidak
1 Arduino Uno Sistem Kendali √
2 Driver Motor Penggerak motor √
3 Power Supply Sumber energi listrik √
4 Stepdown Penurun Tegangan √
5 Motor DC Penggerak Ruang lift √
6 Push Button 1 Perintah lantai 1 √
7 Push Button 2 Perintah lantai 2 √
8 Push Button 3 Perintah lantai 3 √
9 Push Button 4 Perintah lantai 4 √
10 Push Button 5 Perintah lantai 5 √
11 LCD Petunjuk lantai √
12 Limit Switch 1
Pemutus arus motor dan menampilkan tulisan di LCD berada di lantai 1
√
13 Limit Switch 2
Pemutus arus motor dan menampilkan tulisan di LCD berada di lantai 2
√
NO Nama
Komponen Fungsi Komponen
Apakah komponen bekerja sesuai dengan fungsinya ?
Ya Tidak
14 Limit Switch 3
Pemutus arus motor dan menampilkan tulisan di LCD berada di lantai 3
√
15 Limit Switch 4
Pemutus arus motor dan menampilkan tulisan di LCD berada di lantai 4
√
16 Limit Switch 5
Pemutus arus motor dan menampilkan tulisan di LCD berada di lantai 5
√
Penjelasan dari tabel daftar persyaratan diatas, bahwa semua komponen yang digunakan dalam sistem kendali model lift 5 lantai ini dapat bekerja sesuai dengan fungsinya dan sudah dilakukan uji coba oleh penulis. Setelah mencoba komponen bekerja sesuai dengan fungsinya, tahap selanjutnya melakukan penentuan Software dan Hardware yang digunakan pada perancangan ini. Berikut adalah daftar Software dan Hardware sistem kendali model lift 5 lantai yang ditunjukkan pada tabel 3.2 di bawah ini :
Tabel 3.2 : Daftar Software dan Hardware
NO VARIAB EL
VARIAN
A B C
1 Sofware Penulisan Coding
PlatfromIO Vs Code Arduino IDE
2 Software Desain Produk
Autodesk Inventor
Professional Google SketchUp Autodesk Autocad 3 Software
Flowchart
Microsoft Word Microsoft Visio 4 Software
Desain Komponen
Fritzing Proteus
NO VARIAB EL
VARIAN
A B C
5 Mikrokont roler
Arduino Mega Arduino Nano Arduino Uno
6 Driver Motor
Driver L298N Driver BTS7960 7 Energi
Power Supply Baterai Aki 8 Komponen
Penurun Tegangan
Step Down 9 Penggerak
Motor Stepper Motor Servo Motor DC
NO VARIAB EL
VARIAN
A B C
10 Display
LCD 20X4 LCD 16X2
Berdasarkan tabel 3.2 diatas varian yang terpilih sebagai konsep perancangan sistem kendali model lift 5 lantai adalah sebagai berikut:
1. Software penulisan Coding yang digunakan adalah varian C, yaitu Arduino IDE. Meskipun 3 aplikasi ini mempunyai bahasa pemrogaman dan metode pemrogaman yang sama tetapi VS code dan Platform IO membutuhkan library yang berfungsi untuk menyederhanakan program dan di Arduino IDE tidak memerlukan library.
2. Software desain produk yang digunakan adalah varian A, yaitu Autodesk Inventor karena di dalam aplikasi ini bisa menggambar sketsa 2D menjadi gambar 3D yang berawal dari perbagian part lalu di Assembly menjadi 1 komponen. Dibandingkan dengan Google SketchUp dan AutoCad ialah tidak bisa di digunakan Jobsheet yang berfungsi sebagai alat pembaca gambar untuk yang merancang.
3. Software desain flowcart yang digunakan adalah varian B, yaitu Microsoft Visio karena mudah digunakan dan sesuai dengan fungsi utama yaitu untuk membuat flowchart atau diagram, berbeda dengan Microsoft word yang fungsi utamanya sebagai pembuat makalah, dokumen atau naskah.
4. Software desain skema elektronik yang digunakan adalah varian A, yaitu Fritzing karena memberikan fasilitas pengguna untuk melakukan perancangan sistem pada breadboard (Gambar). Dan perbedaan Proteus ialah kemampuannya untuk mensimulasikan pada perangkat lunak secara digital (Video).
5. Komponen yang digunakan sebagai mikrokontroler adalah varian C, yaitu Arduino Uno karena jumlah pin pada Arduino sudah mencukupi dan
menggunakan female port sehingga komponen atau bisa langsung dipasang.
Berbeda dengan Arduino Mega yang memiliki pin yang banyak dan Arduino Nano membutuhkan breadboard karena menggunakan pin male.
6. Komponen driver motor yang digunakan adalah varian B, yaitu Driver 7960 karena dapat mengeluarkan arus hingga 43A. Dibandingkan dengan driver L298N hanya dapat mensupply arus 2A. Kedua driver ini fungsi nya sama yaitu sebagai penggerak motor DC CW atau CCW.
7. Hardware energi yang digunakan adalah varian A, yaitu Power Supply karena fungsi utamanya ialah mengubah arus AC menjadi DC dan sumber tegangannya ada 2 dimana terhubung ke Driver dan Stepdown. Jika yang digunakan sumber teganganya adalah baterai outputnya hanya 1 dan terkendala dalam arus yang tidak stabil.
8. Komponen yang digunakan untuk penurun tegangan adalah varian A, yaitu Step Down yang berfungsi sebagai penurun tegangan dari 12V menjadi 5V untuk Arduino agar bisa menyala, jika tidak menggunakan ini Arduino tidak akan bisa digunakan.
9. Hardware yang digunakan untuk penggerak adalah varian C, yaitu Motor DC alasanya adalah yang dibutuhkan di alat rancang bangun ini hanya putaran poros yang stabil dan mudah mengaturnya, dibandingkan motor servo yang porosnya berputar secara akurat dalam sudut terbatas dan motor stepper yang lebih mengutamakan akurasi.
10. Komponen yang digunakan untuk menampilkan keberadaan lantai adalah varian B, yaitu LCD 16X2 karena untuk isi teks yang diberikan cukup dengan kebutuhan hanya membutuhkan 15 karakter di baris pertama dan 1 karakter di garis 2, dibandingkan dengan LCD 20x4 yang isi karakternya terlalu banyak dan tidak sesuai dengan model yang digunakan ini.
Setelah spesifikasi teknis diketahui maka selajutnya menentukan struktur fungsi. Struktur fungsi terdiri dari struktur fungsi keseluruhan (overall function) dan sub-fungsi/fungsi utama yang didasarkan pada aliran energi input/output (Ei/Eo) dan signal input/output (Si/So) dengan menggunakan diagram blok. Untuk diagram blok fungsi keseluruhan dapat dilihat di gambar 3.2 bawah ini.
Gambar 3.2 Diagram blok fungsi kesuluruhan
Gambar 3.2 menjelaskan aliran fungsi energi pada model lift 5 lantai, dimana input energi listrik ke sistem yang diproses menjadi Energi Mekanik dan untuk sinyal input berupa tombol push ON masuk kedalam sistem dan di proses akan menjadi sinyal output berupa gerakan lantai.
Pada sistem model lift 5 lantai, terdapat beberapa sub-fungsi aliran energi dan aliran sinyal. Energi listrik AC masuk ke sistem penyearah sehingga menjadi listrik DC dan masuk ke penurun tegangan dan mikrokontroler akan mendapat sinyal. Hal ini akan menghasilkan prinsip kerja model lift 5 lantai dan digambarkan sebagai diagram blok fungsi seperti pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Diagram Blok Sub Fungsi Lift 5 Lantai
3.3 Diagram Blok Sub Fungsi Lift 5 Lantai
Energi listrik 220 V sebagai masukan, energi tersebut dimasukan ke personal computer (PC) dan power supply. Komputer yang telah dialiri energi listrik digunakan untuk membuat coding pada proses awal. Jika selesai, import ke penyimpan program, software arduino IDE berfungsi untuk mengatur kecepatan motor, perintah lantai, pemutus arus motor yang nanti akan langsung menunjukkan di lantai yang dituju akan berhenti, melalui bahasa pemrogaman C. Pemrogaman tersebut disimpan pada hardware arduino uno. Serta software Arduino IDE berfungsi sebagai pembaca G-code yang dapat dilihat pada gambar 3.4 dibawah ini.
Gambar 3.4 Diagram Prinsip Kerja Lift 5 Lantai
3.4 Prinsip Kerja Lift 5 Lantai
Energi listrik 220 V di masukan ke power supply yang bertujuan tuntuk mengubah arus AC (bolak-balik) 220 V menjadi arus DC (searah) 12 V. Aliran energi listrik ini akan masuk ke rangkaian elektronik yang Namanya step down dimana untuk menghidupkan arduino nya. Lalu ada penghubung arus sebagai Tujuan lantai, Setelah itu sinyal akan menuju ke driver motor BTS7960 yang berfungsi sebagai penghubung dari Arduino ke motor untuk mengubah energi mekanis bergerak CW/CCW dan ruang lift akan bergerak. Terakhir ruang lift akan menyentuh pemutus arus yang disebut Limit Switch, pada waktu yang sama juga akan muncul display yang menampilkan berada di lantai tujuan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini.
Gambar 3.5 Diagram Alir
3.5 Diagram Alir
Penjelasan diatas sebagai berikut pertama-tama program akan menampilkan tulisan “Skripsi UMM Moch Adzin S A” pada LCD, kemudian program akan membaca tombol lantai yang akan dituju. Program akan membaca apakah lantai tujuan lebih besar dari lantai sekarang, jika iya maka motor akan berputar melawan arah jarum jam atau CCW. Jika tidak maka motor akan berputar searah jarum jam atau CW. Selanjutnya program akan membaca limit switch lantai tujuan, apakah limit switch lantai tujuan tertekan. Jika tidak maka program akan terus membaca limit switch lantai tujuan sampai tertekan. Dan jika limit switch lantai tujuan tertekan maka motor akan berhenti dan LCD akan menampilkan lantai tujuan.
3.6 Pembuatan Rancangan Rangkaian
Setelah mengetahui diagram blok fungsi, langkah selanjutnya adalah menentukan solusi prinsip atau pembuatan rancangan rangkaian. Pada langkah ini dibuat perancangan yang sedemikian rupa yang mengacu pada diagram blok sub fungsi yang sudah tertera pada gambar 3.4
Gambar 3.6 Konsep Produk
Keterangan 1. Power supply 2. Arduino uno 3. Step down
4. Driver motor BTS7960 5. Motor
6. Limit switch 7. Tali lift 8. Ruang lift 9. Push On 10. Lcd
3.7 Perancangan Produk
Fase perancangan diakhiri dengan membuat alatnya, Gambar 3.6 memperlihatkan gambar 3D alat dalam software Autodesk Inventor.
Gambar 3.7 Gambar 3D alat
