RANCANG BANGUN MESIN CUTTING PCB
BERBASIS ARDUINO
Yudhi
1, Eko Sulistyo
2,Gesti
3, Syamsul Bahri
41,2,3,4
Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung, Bangka 33211,
[email protected], [email protected]
Abstrak - Pemotongan PCB saat ini masih menggunakan pemotongan secara manual. Bentuknya
tidak bisa disesuaikan dengan apa yang diinginkan untuk tempat/facing dari komponen elektronik. Untuk itu diperlukan mesin yang dapat memotong PCB sesuai bentuk/ukuran sesuai keinginan user sesuai dengan wadah/facing dari komponen elektronika yang diinginkan. Dari permasalahan diatas maka dibuatlah mesin potong PCB yang dapat memotong PCB sesuai dengan ukuran/bentuk yang diinginkan oleh user . Tujuan dari pembuatan penelitian ini adalah memudahkan user dalam pemotongan PCB sesuai dengan bentuk yang diinginakan. secara otomatis dengan membuat inputan berupa gambar dari software Inkscape. Metodelogi penelitian ini pembuatan mesin pemotong pcb ini adalah user mendesain bentuk pcb yg diinginkan dari software inkscape kemudian dconvert dalam bentuk G-Code oleh software inkscape unicorn. Kemudian dari gambar yang telah diubah dalam bentuk G-Code akan dikirim ke software processing untuk diproses kedalam bahasa program Arduino intuk menjadi inputan dalam memproses control pergerakan motor stepper sumbu X dan sumbu Y. Pengujian dilakukan dengan mengukur hasil output PCB yang sudah dipotong dan dibandingkan dengan bentuk ukuran yang diinginkan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pemotongan PCB dengan menggunakan mesin cutting ini mampu memotong PCB dengan bentuk simetris seperti yang diinginkan dengan ketelitian 97% .
Kata kunci: PCB, Arduino, G-Code, Inkscape, Processing
Abstract - The current PCB cut is still using manual cutting. The shape can not be adjusted to
what is desired for the place / facing of electronic components. For required machines that can cut the PCB according to the shape / size according to the wishes of the user in accordance with the container / facing of the desired electronics component. From the above problems then made a PCB cutting machine that can cut the PCB in accordance with the size / shape desired by the user. The purpose of making this research is to facilitate the user in cutting PCB in accordance with the desired shape. Automatically by making input in the form of images from Inkscape software. This research methodology of making this pcb cutting machine is user design the desired pcb form from inkscape software then dconvert in G-Code form by inkscape unicorn software. Then from the image that has been changed in the form of G-Code will be sent to the processing software to be processed into Arduino program language intuk into input in processing motion stepper motion control X and Y axis. Testing is done by measuring the output of PCB that has been cut and compared with the shape of the desired size. Test results show that cutting PCB by using cutting machine is able to cut PCB with symmetrical shape as desired with 97% accuracy.
Keyword : PCB, Arduino, G-Code, Inkscape, Processing
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Pemotongan PCB saat ini masih menggunakan pemotongan secara manual. Bentuknya tidak bisa disesuaikan dengan apa yang diinginkan untuk tempat/facing dari komponen elektronik.
Dari permasalahan diatas maka dibuatlah mesin potong PCB yang dapat memotong PCB sesuai dengan bentuk / ukuran yang diinginkan oleh user dengan bentuk simetris. Mesin pemotong PCB ini dikontrol dengan hardware Arduino yang sudah diprogram sesuai dengani sistem yang akan digunakan. Tujuan dari pembuatan
penelitian ini adalah memudahkan user dalam pemotongan PCB sesuai dengan bentuk yang diinginkan. secara otomatis dengan membuat inputan berupa gambar dari software Inkscape.
1.2 Metode Penelitian
Pada penelitian ini, metedologi penelitian yang dilakukan adalah:
Pembuatan konstruksi meja cutting dibuat dengan menggunakan besi dengan panjang 80 cm dan lebar 60 cm. Meja cutting yang dibuat dibagi menjadi 3 yaitu meja cutting, tiang penyangga
spindle, dan ragum.
Pembuatan kontrol yang meliputi kontrol motor stepper, motor DC, dan driver L298N dengan menggunakan mikrokontroller arduino.
Pengujian peralatan yang meliputi : - Pengujian motor stepper dengan
mengatur arah putaran dan kecepatan motor stepper dengan menggunakan arduino. Hasil pengujian menunjukkan arah putaran dan kecepatan motor dapat diatur.
- Pengujian kecepatan motor DC menggunakan arduino . Hasil pengujian menunjukkan kecepatan motor DC dapat diatur secara maksimal.
2. LANDASAN TEORI 2.1 Mesin Cutting PCB
Mesin cutting PCB adalah mesin yang digunakan untuk memotong papan PCB. Mesin ini dibuat untuk membantu pekerjaan manusia dalam proses pemotongan karena mesin ini dapat memotong papan PCB sesuai bentuk yang diinginkan user. Bentuk-bentuk yang dapat dibuat oleh mesin ini antara lain bentuk persegi dan persegi panjang. Mesin cutting ini dibuat sesederhana mungkin sehingga manusia dapat menggunakan mesin tersebut tanpa harus kesulitan ketika mengoperasi mesin. Mesin cutting PCB dapat dilihat pada gambar 1
Gambar 1 Mesin Cutting PCB
Mesin cutting PCB terbagi dalam 2 jenis, yaitu :
1. Mesin V-Cut PCB dimana cutter yang digunakan untuk pemotongan akan bergerak secara horizontal selebar meja potong atau sepanjang sumbu x. 2. Mesin V-Groove Cutter PCB, cutter
yang digunakan pada mesin ini akan bergerak secara vertikal atau sepanjang sumbu y.
2.2 Software Inkscape
Inkscape adalah sebuah perangkat lunak editor gambar vektor yang bersifat bebas
terbuka dibawah lisensi GNU GPL. Tampilan software Inkscape dapat dilihat pada gambar 2
Gambar 2 Tampilan Software Inkscape
Inkscape tersedia untuk operasi
Windows, Macintosh, dan Linux. Program
dan kode sumber Inkscape tersedia untuk umum pada situs resmi Inkscape. Inkscpe digunakan untuk membuat gambar vektor untuk berbagai kebutuhan, misalnya untuk membuat gambar ilustrasi pada web, ikon untuk smartphone, membuat garis sederhana, kaligrafi, logo, dan masih banyak lagi. Tampilan kanvas Inkscape dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan sehingga lebih nyaman saat digunakan.
Gambar pada Inkscape akan disimpan dalam format SVG. Dalam penelitian ini, gambar dari Inkscape disimpan dalam bentuk G-Code untuk diconvert ke software lain dan pembacaan kode gambar dapat dilakukan[1].
2.3 Software Processing
Software processing adalah software yang berfungsi untuk mempermudah pemrograman grafis yang bersifat interaktif.
Software ini dapat melakukan pembacaan
kode seperti G-Code sehingga banyak digunakan oleh pembuat mini CNC. Pembacaan G-Code ini dapat dilihat secara langsung selama proses cutting. Berikut tombol pengaturan yang ada di processing, yaitu:
1. P : pemilihan Port yang di gunakan pada mesin
2. Tombol 1, 2, 3 : untuk mengatur jarak pemakanan per milimeter nya
3. H : du gunakan untuk mengatur titik nol dan juga di gunakan untuk mengtur cutter dapat kembali ke titik nol
4. G : untuk membuka file G-code yang telah di buatdan juga untuk memulai proses pemotongan
X : untuk menghentikan proses pemotongan terakhir
Gambar tampilan software processing dapat dilihat pada gambar 3
Gambar 3 Tampilan software Processing
2.4 Motor Stepper
Motor stepper merupakan salah satu jenis motor yang banyak digunakan sebagai aktuator, misalnya sebagai penggerak head baca/tulis diatas permukaan piringan disket, penggerak kepala pada printer line feed
control dan yang lebih popular saat ini
adalah aplikasi dalam bidang robotik. Dengan bantuan mikrokontroller perputaran motor dapat dikontrol dengan tepat dan terprogram[2].
Bentuk fisik dari motor stepper dapat dilihat pada gambar 4
Gambar 4 Motor Stepper
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pembuatan Konstruksi Meja Cutting
Kerangka meja cutting dibuat dengan ukuran 80cm x 60cm x 75cm. Kerangka tersebut dibuat menggunakan besi dengan panjang 80 cm dan lebar 60 cm. Alas meja cutting dibuat dari tripleks dengan ketebalan 1.2cm. Berikut adalah hasil pembuatan konstruksi kerangka meja cutting ditunjukkan pada Gambar 5
Gambar 5 Konstruksi Meja Cutting
3.2 Pembuatan Panel Kontrol
Panel kontrol terbuat dari triplex dengan panjang 125 mm, lebar 80 mm, dan tinggi 250 mm. Panel kontrol ini dilapisi dengan
stainless sebagai pengaman agar air tidak
meresap kedalam panel jika terjadi kebocoran. Didalam panel kontrol terdapat rangkaian kontrol untuk mesin cutting PCB. Isi dari panel kontrol terdiri dari Arduino Mega 2560, driver L298N, power supply 12V5A, dan kipas pendingin driver. Hasil dari pembuatan panel kontrol dapat dilihat pada Gambar 6, sedangkan isi panel kontrol dapat dilihat pada Gambar 7
Gambar 6 Panel Kontrol Tampak Depan
Gambar 7 Isi Panel Kontrol
3.3 Perakitan Mesin Cutting PCB
Setelah perakitan konstruksi meja cutting dan perakitan box panel, maka langkah selanjutnya adalah perakitan keseluruhan. Adapun gambar perakitan keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 8
3.4 Pengujian Peralatan
1. Pengujian Bentuk Persegi
Pengujian pada bentuk persegi ini terdiri dari 3 ukuran, yaitu ukuran 4x4 cm, ukuran 5x5 cm, dan 8x8 cm. Hasil pengujian pemotongan PCB ini akan dibandingkan dengan bentuk yang telah didesain oleh user sebelumnya. Hasil pengujian cutting PCB bentuk persegi dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1 Hasil Pengujian Cutting PCB Bentuk Persegi
No Ukuran Hasil pengujian Error
1 Persegi 4x4 cm Persegi 4.1x3.8 cm 1.25% 2 Persegi 5x5 cm Persegi 4.8x5 cm 2% 3 Persegi 8x8 cm Persegi 8x8.2 cm 2.50%
Berikut ini analisa dari hasil pengujian pemotongan PCB bentuk persegi.Untuk persegi 4x4 cm dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 9 Hasil Pemotongan PCB Persegi Ukuran 4x4
Dari hasil pengujian akan dibandingkan dengan desain yang dibuat sebelumnya. Hasil pengukuran secara manual didapatkan ukuran pemotongan PCB 4.1x3.8 cm, sedangkan pada pengukuran melalui
software ukuran pemotongan PCB yang
diperlukan adalah 4x4 cm sehingga
persentase error pada hasil pemotongan
akan dihitung dengan cara menggunakan rumus berikut:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 pengujian = |Teori − keliling potong Teori | 𝑥 100%
Berikut adalah perhitungan persentase
error pengujian pemotongan PCB 4x4 cm:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 pengujian = |16 − 15.8 16 | 𝑥 100% = 1.25%
2. Pengujian bentuk segitiga
Pengujian pada bentuk segitiga ini terdiri dari 3 ukuran, yaitu ukuran 5x5x5 cm,
ukuran 3x3x3 cm, dan 7x7x7 cm. Hasil pengujian pemotongan PCB ini akan dibandingkan dengan bentuk yang telah didesain oleh user sebelumnya. Hasil pengujian cutting PCB bentuk segitiga dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2 Hasil Pengujian Cutting PCB Bentuk Segitiga
No. Ukuran Hasil pengujian error 1 5 x 5 x 5 cm 5 x 4.8 x 4.9 cm 2% 2 3x3x3 cm 2.9x2.9x3 cm 2.22% 3 7 x 7 x 7 cm 6.8 x 7 x 6.9 cm 1.40%
Berikut ini analisa dari hasil pengujian pemotongan PCB bentuk segitiga. Untuk segitiga 5x5x5 cm dapat dilihat pada gambar 12 dibawah ini:
Gambar 12 Hasil Pemotongan
Dari hasil pengujian akan dibandingkan dengan desain yang dibuat sebelumnya. Hasil pengukuran secara manual didapatkan ukuran pemotongan PCB 5x4.8x4.9 cm sehingga persentase error pada hasil pemotongan akan dihitung dengan cara menggunakan rumus berikut:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 pengujian = |Teori − keliling potong Teori | 𝑥 100%
Berikut adalah perhitungan persentase
error pengujian pemotongan PCB segitiga
5x5x5 cm:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 pengujian = |15 − 14.7
15 | 𝑥 100% = 2%
3. Pengujian bentuk trapesium
Pengujian pada bentuk trapesium ini terdiri dari 3 ukuran, yaitu ukuran 5x5x3x5.4 cm, ukuran 10x10x6.5x10.6 cm, dan 5x3x3.5x3.3 cm. Hasil pengjian pemotongan PCB ini akan dibandingkan dengan bentuk yang telah didesain oleh user sebelumnya. Hasil pengujian cutting PCB bentuk segitiga dapat dilihat pada tabel 3
Tabel 3 Hasil Pengujian Cutting PCB Bentuk Trapesium
No. Ukuran Hasil Pengujian error 1 5 x 5 cm 4.5 x 4.8 cm 2.70% 2 10 x 10 cm 9.5 x9.5 cm 1.40% 3 5 x 3 cm 4.8 x 3 cm 1.35%
Berikut ini analisa dari hasil pengujian pemotongan PCB bentuk persegi.Untuk persegi 4x4 cm dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 15 Hasil Pemotongan PCB
Dari hasil pengujian akan dibandingkan dengan desain yang dibuat sebelumnya. Hasil pengukuran secara manual didapatkan ukuran pemotongan PCB 9.5x9.5 cm sehingga persentase error pada hasil pemotongan akan dihitung dengan cara menggunakan rumus berikut:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 pengujian = |Teori − keliling potong Teori | 𝑥 100%
Berikut adalah perhitungan persentase
error pengujian pemotongan PCB trapesium
10x10 cm:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 pengujian = |15−14.7 15 | 𝑥 100% = 2%
Dari percobaan diatas, didapatkan bahwa mesin cutting PCB sudah mampu memotong papan PCB dengan bentuk yang diinginkan user dengan kepresisisan mencapai 97%. Namun masih terdapat error pada hasil pemotongan sehingga ukuran PCB kurang dari ukuran yang disetting user. Error yang terjadi pada hasil percobaan disebabkan oleh kontruksi yang masih kurang rapi dan presisi, sehingga pada saat pemotongan, terutama pada bagian sudut yang masih memiliki radius. Untuk mesin
cutting PCB ini sudah sesuai dengan fungsi
kerjanya dimana berfungsi untuk memotong.
4. Kesimpulan
Dari hasil analisa dan pengujian yang dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
a) Mesin cutting PCB sudah mampu memotong papan PCB dengan bentuk yang telah ditetapkan oleh
user dengan berbagai bentuk selain
persegi dan persegi panjang. b) Error pada setiap pemotongan
masih masuk kedalam batas toleransi yag telah ditetapkan
DAFTAR PUSTAKA
[1] Sokibi Imgos, Desain Grafis dengan Inkscape, Semarang: Imgos Istana Media.2014.
[2] Syahrul, “Motor Stepper: Teknologi, Metoda dan Rangkaian Kontrol”, Jurnal
Ilmiah Unikom, vol.06, no.02, pp.
