i
LAPORAN SKRIPSI
DESAIN AUTOMATIC LINE PLASTIC PACKING CAKE
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328
SAIFUL HUDA
NIM. 201354055
DOSEN PEMBIMBING
IR, MASRUKI KABIB, M.T
ROCHMAD WINARSO, S.T., M.T
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN (SI)
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2017
iii
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :Nama : Saiful Huda
NIM : 201354055
Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 16 Juli 1995
Judul Skripsi : Desain Automatic Line Plastic Packing Cake
Berbasis Mikrokontroler Atmega 328
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil perancangan, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini. Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi dengan cara penulisan referensi yang sesuai.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidak benaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.
Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak manapun.
Kudus, 20 Februari 2017 Yang memberi pernyataan,
Materai 6000
Saiful Huda NIM. 20135405
i
DESAIN AUTOMATIC LINE PLASTIC PACKING CAKE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328
Nama Mahasiswa : Saiful Huda
NIM : 201354055
Pembimbing :
1. Ir, Masruki Kabib, MT 2. Rochmad Winarso, ST., MT
ABSTRAK
Pada proses pengamasan roti pada industri umumnya menggunakan proses manual dengan heater yang mengakibatkan kurang maksimalnya kualitas pengemasan dan dibutuhkan waktu yang kurang efisien yang bergantung pada tenaga manusia yang cendrung semakin berkurang ketika semakin banyak tenaga yang dikeluarkan yang dikarekan tidak berkelanjutan pada setiap tahapanya. Dengan adanya perancangan ini bertujuan agar dapat dilakukanya proses
automatic packing cake dengan proses yang berkelanjutan serta tahapanya libih
spesifik yang membuat kualitas dan kuantitas produk yang dikemas menjadi maksimal, menarik, sehingga membuat konsumen tertarik untuk membeli produk tersebut. Proses perancangan automatic line plastic packing cake ini menggunakan metode identifikasi masalah, studi literatur, analisa kebutuhan, konsep yang matang, proses perhitungan matematis yang valid, dan rangkaian sistem kendali yang otomatis. Hasil perancangan ini dengan kapasitas kemasan sebesar 21 unit/menit pada conveyor mengggunakan daya motor 0,24 hp, pada press menggunakan heater dengan daya 24 watt, dan penumatik dengan torak 16 mm, batang torak 6 mm, dan debit 2,4 liter/m3, serta besar tekanan 1 bar.
ii
DESIGN AUTOMATIC LINE PLASTIC PACAGING CAKE BASED MIKROKONTROLER ATMEGA 328
Nama Mahasiswa : Saiful Huda
NIM : 201354055
Pembimbing :
1. Ir, Masruki Kabib, MT 2. Rochmad Winarso, ST., MT
ABSTRACT
In a progress of bread packaging in majority of home industry uses manual heater which causes unmaximum packaging quality and needs inefficient time depending on human activity which will be after working for long time. Given this design aims to be process of automatic packing cake with an ongoing process and the stages of specific make the quality and quantity of the products are packed to maximum, attractive, thus making consumers interested in buying the product. The process of designing plastic automatic packing line this cake using the method of problem identification, literature studies, analysis of needs, a mature concept, the process of mathematical calculations are valid, and a series of automatic control systems. The result of this design with a packaging capacity of 21 units / min on a conveyor use 0.24 hp motor power, the press using a heater with 24 watts power, and penumatic with 16 mm piston, piston rod 6 mm, and the discharge of 2.4 liters / m3 , as well as great a pressure of 1 bar.
iii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh.
Segala puja dan puji syukur bagi Allah SWT dan Sholawat serta Salam tetap tercurah pada Nabi besar Muhammad SAW. Dengan Rahmat dan Ridho-Nya akhirnya penulisan laporan tugas akhir yang berjudul “DESAIN AUTOMATIC
LINE PLASTIC PACKING CAKE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA
328”, dapat terselesaikan.
Dalam proses penyelesaian laporan ini, banyak pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun secara tidak langsung, secara materi, moral, maupun scara spiritual. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesar-besarnya:
1. Keluarga besar penulis dirumah, ayahanda, ibunda tercinta terima kasih atas kesabaran juga kasih sayang serta do’anya yang senantiasa mendukung penuh untuk kesuksesan penulis, baik moril, maupun materil. 2. Bapak Ir, Masruki Kabib, MT. selaku Dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktu, wacana, serta perhatian sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan proyek akhir ini.
3. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT., selaku Dosen pembimbing II dan selaku Wakil Rektor bidang kemahasiswaan Universitas Muria Kudus. Terima kasih atas segala masukan serta memberikan dorongan dalam membimbing penulis selama penyusunan laporan ini.
4. Kepada seluruh Kaprogdi dan dosen Teknik Mesin Universitas Muria Kudus, terima kasih atas ilmu yang diberikan, semoga penulis dapat mengamalkan dan menjadi amal jariyah.
iv
5. Kepada Ulil, Indra, Panji, Ginanjar, Riswanda, Andi, Misbah, Izun, dan rekan-rekan seperjuangan Teknik Mesin UMK yang banyak membantu dalam penyusunan laporan ini.
6. Kepada rekan-rekan kelompok kreatif Obeng FT UMK. 7. Kepada rekan-rekan kelompok KKN Tanjung Anyar.
Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan tugas akhir ini mungkin belum bisa dikatakan sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik, saran dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak yang bersifat membangun demi terciptanya laporan yang lebih baik. Semoga hasil karya penuliasan ini dapat memberikan manfaat bagi kehidupan kita semua.
Wassalamu’alaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh.
Kudus, 20 Februari 2017
v
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRAC ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR SIMBOL ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 6 1.3 Batasan Masalah ... 6 1.4 Tujuan ... 6 1.5 Manfaat ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8
2.1 Plastik Sebagai Media Pengemasan ... 8
2.2 Pengembangan Belt Conveyor dan Mesin Press ... 10
2.3 Motor Stepper ... 11 2.4 Sensor Fotosel ... 15 2.5 Arduino ... 16 2.6 Silinder penumatik ... 17 2.7 Bantalan ... 19 2.8 Sabuk Transmisi ... 20 2.9 Roller Conveyor ... 21
BAB III METODOLOGI ... 22
3.1 Diagram Alur Proses Perancangan ... 23
vi 3.3 Studi Literatur ... 25 3.4 Analisa Kebutuhan ... 26 3.5 Konsep ... 27 3.5.1 Konsep Pertama ... 27 3.5.2 Konsep Kedua... 29 3.6 Pemilihan Konsep ... 30 3.7 Perhitungan Spesifikasi ... 33 3.8 Perhitungan Komponen ... 33
3.9 Perangkaian Sistem Kendali ... 34
3.10 Simulasi Desain ... 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 36
4.1 Perhitungan Spesifikasi ... 36
4.1.1 Kapasitas Jumlah Unit ... 36
4.1.2 Kapasitas Beban Maksimal ... 37
4.2 Perhitungan Komponen ... 38
4.2.1 Komponen Konveyor ... 38
4.2.2 Komponen Press ... 54
4.3 Perangkaian Sistem Kendali ... 73
4.3.1 Diagram Blok ... 73
4.3.2 Perancangan Hardware ... 75
4.3.3 Jenis Komponen dan Prinsip Kerja ... 76
4.4 Simulasi Desain ... 79 4.4.1 Simulasi Gerakan ... 79 4.4.2 Simulasi Pembebanan ... 80 BAB V PENUTUP ... 84 5.1 Kesimpulan ... 84 5.1.1 Conveyor ... 84 5.1.2 Press ... 84 5.2 Saran ... 85 DAFTAR PUSTAKA ... 86 LAMPIRAN BIODATA PENULIS
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Motor DC Stepper ... 11
Gambar 2.2. Motor stepper tipe variable reluctance ... 13
Gambar 2.3. Motor stepper tipe permanent magnet (PM) ... 13
Gambar 2.4. Penampang melintang dari motor stepper tipe hybrid ... 14
Gambar 2.5. Motor stepper dengan lilitan unipolar ... 14
Gambar 2.6. Motor stepper dengan lilitan bipolar ... 15
Gambar 2.7. Konstruksi Fotosel... 16
Gambar 2.8. Papan Arduino uno ... 16
Gambar 2.9. Spesifkasi Arduino uno ... 17
Gambar 2.10. Ilustrasi hukum Pascal ... 18
Gambar 2.11. Ilustrasi Hukum Boyle-Mariott ... 18
Gambar 2.12. Arah Gaya Bantalan ... 19
Gambar 2.13. Tipe Sabuk Transmisi... 20
Gambar 2.14. Size Sabuk Puli ... 20
Gambar 2.15. Roller ... 21
Gambar 3.1. Diagram Alir Perancangan ... 22
Gambar 3.2. Konsep Pertama... 28
Gambar 3.3. Konsep Kedua ... 29
Gambar 3.4. Konsep Terpilih ... 31
Gambar 3.5. Arah Gerakan ... 35
Gambar 4.1. Kapasitas Jumlah Unit ... 36
Gambar 4.2. Kapasitas Jumlah Unit ... 37
Gambar 4.3. Roller Conveyor. ... 38
Gambar 4.4. Putaran Roller ... 39
Gambar 4.5. Diameter Roller ... 39
viii
Gambar 4.7. Panjang Belt... 43
Gambar 4.8. Motor Penggerak ... 46
Gambar 4.9. Bantalan ... 49
Gambar 4.10. Sistem Transmisi ... 51
Gambar 4.11. Poros ... 52
Gambar 4.12. SFD dan BMD Poros... 53
Gambar 4.13. Komponen Pressing... 54
Gambar 4.14. Rangkaian Heater ... 54
Gambar 4.15. Cetakan ... 56
Gambar 4.16. Batang Pengarah ... 57
Gambar 4.17. Dudukan ... 58
Gambar 4.18. Gaya Untuk Menekan Plastik Kemasan ... 60
Gambar 4.19. Silinder Penumatik ... 62
Gambar 4.20. Standard Penumatik ... 64
Gambar 4.21. Tekanan pada Saluran Silinder Penumatik... 64
Gambar 4.22. Gaya tekan yang terjadi pada tumpuan aktuator ... 67
Gambar 4.23. SFD dan BMD Pada Tumpuan Aktuator ... 68
Gambar 4.24. Pembebanan pada rangka ... 69
Gambar 4.25. Perhitungan pembebanan ... 69
Gambar 4.26. SFD dan BMD dari plat rangka atas ... 70
Gambar 4.27. Tipe sambungan las ... 71
Gambar 4.28. Diagram blok proses gerak motor stepper ... 73
Gambar 4.29. Diagram blok sistem pengepres ... 74
Gambar 4.30. Perancangan hardware ... 75
Gambar 4.31. Konstruksi Fotosel... 77
Gambar 4.32. Papan Arduino uno ... 78
Gambar 4.33. Spesifkas Arduino uno ... 78
ix
Gambar 4.35. 3D Arah Gerakan ... 79
Gambar 4.36. Area Yang Terkena Beban ... 81
Gambar 4.37. Tumpuan Permukaan... 81
Gambar 4.38. Von mises stress ... 83
x
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Kandungan Gizi Cake ... 1
Tabel 3.1. Analisa Kebutuhan ... 25
Tabel 3.2. Pemilihan Konsep ... 30
Tabel 4.1. Data Percobaan ... 60
Tabel 4.2. Hasil Simulasi Gerakan ... 80
Tabel 4.3. Matrial Rangka ... 80
Tabel 4.4. Pembebanan ... 81
xi
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan Q T N F A V M R D P p A Qs Kapasitas
Momen puntir / Torsi Putaran Gaya Aksial Luas Penampang Volume Massa Jari-jari Diameter Daya motor Tekanan Luas Penampang Debit Unit/jamm kg.mm Rpm N mm2 mm3 kg mm mm HP kg/cm2 cm2 liter/menit 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gambar kerja
Lampiran 2 Foto copy buku bimbingan Lampiran 3 Biodata Penulis
