3. Hasil dan Pembahasan

(1)

1. Pendahuluan

Seiring dengan pesatnya perkembangan serta laju percepatan teknologi, juga telah memacu perkembangan bidang-bidang yang berkaitan, khususnya bidang elektronika.

Hal ini membuat banyak orang menjadi termotivasi untuk membuat sesuatu yang baru, yakni sesuatu hal yang mampu melakukan pekerjaan manusia secara otomatis [1].

PCB (Printed Circuit Board) merupakan papan yang digunakan untuk membuat jalur suatu rangkaian elektronika. Pembuatan PCB merupakan hal dasar yang harus dilakukan, baik dalam instrumentasi, telekomunikasi, dan lain sebagainya. Dalam pembuatan PCB terdapat beberapa tahapan, dimulai dari perancangan layout PCB, penggambaran layout, penyablonan layout PCB, serta pelarutan PCB [2].

Dengan meluasnya penggunaan PCB dalam dunia elektronika, maka diperlukan suatu sistem yang efektif serta efisien, untuk menghasilkan PCB dalam kualitas baik sesuai dengan desain yang telah dibuat. Juga meminimalisir risiko pengguna terpapar zat pelarutan yang merupakan bahan kimia berbahaya [3].

Dalam pembuatan prototype PCB, dapat dilakukan dengan mesin CNC atau dengan metode Toner Transfer. Pembuatan prototype PCB dengan mesin CNC dapat secara langsung dihasilkan PCB sesuai dengan keinginan pengguna, cukup dengan menggambar jalur PCB pada komputer [4]. Sedangkan metode Toner Transfer dilakukan dengan mencetak desain PCB ke kertas transfer menggunakan printer laserjet atau mesin fotokopi oleh toner. Toner pada kertas transfer nantinya akan dipindahkan ke permukaan PCB polos [5]. Dengan menempelkan kertas foto yang tertutup toner dan permukaan PCB polos serta dipanaskan menggunakan setrika secara merata, maka akan membuat layout PCB menempel pada permukaan PCB [6]. Setelah didinginkan, kertas yang menempel dikelupas, sehingga dihasilkan toner yang menempel pada permukaan PCB.

Setelah melewati proses tersebut, PCB memasuki proses pelarutan menggunakan feriklorit. Setelahnya, agar sisa bahan pelarutan tidak menempel, perlu dilakukan proses pencucian PCB. Lalu, akan memasuki proses pengeringan agar didapatkan PCB dalam keadaan kering. Untuk meringkas ketiga proses tersebut, maka dirancang sistem secara otomatis. Selain untuk meminimalisir keterlibatan langsung pengguna dalam melaui proses tersebut, juga meringankan tugas pengguna dalam menghasilkan PCB yang siap dibor serta disolder dengan komponen.

2. Perancangan

2.1. Gambaran Sistem

(2)

Perancangan Alat Pelarutan PCB Otomatis Berbasis Arduino Nano Ryard Firdaus P. Sembring, Gunawan Dewantoro, Andreas A. Febrianto

Gambar 1 adalah gambar sistem alat pelarutan PCB Otomatis. Sistem alat ini dirancang dari beberapa aktuator penting seperti Motor Stepper Nema17 yang berfungsi melakukan proses dari sistem alat yang dirancang dengan tingkat presisi yang baik [7]. Driver A4988 berfungsi sebagai pengendali motor dengan tipe step [8]. Modul LM2596 berfungsi sebagai regulator tegangan adjustable yang menghasilkan tegangan tetap walau inputan berubah- ubah [9]. Aerator digunakan untuk menjaga larutan feriklorit tetap bergerak,memutar.

Arduino Nano berfungsi sebagai kontroler utama dalam perancangan alat pelarutan PCB Otomatis [10].

2.2. Gaftar Alir

Gambar 2 menunjukkan gaftar alir alat pelarutan PCB Otomatis.

Gambar 2 Gaftar alir alat pelarutan PCB otomatis.

Sistem kerja alat pelarutan PCB Otomatis pada Gambar 2 dimulai dengan menginput ukuran PCB. Setelah ukuran yang diinput sesuai dengan batasan alat, maka LCD akan menampilkan waktu dari masing-masing proses secara otomatis. Alat akan melakukan gerak vertikal naik dan turun hingga waktu habis pada proses pelarutan serta pencucian PCB. Pada proses pengeringan, PCB ditempatkan di antara 4 buah kipás secara otomatis.

Saat kipás berputar, LCD menampilkan penghitungan waktu mundur. Ketika waktu habis pada proses pelarutan maupun pencucian, PCB dinaikkan ke atas untuk berpindah ke tahap selanjutnya. Sedangkan saat waktu pada proses pengeringan telah habis, PCB dinaikkan ke atas dan nantinya akan berpindah ke posisi awal dari alat. Setelah ketiga proses dilalui, maka LCD akan menampilkan bahwa proses telah selesai serta PCB dapat diambil dari penjepitnya.

(3)

2.3. Skematik Rangkaian

Gambar 3 merupakan skematik rangkaian alat pelarutan PCB Otomatis.

Gambar 3. Skematik rangkaian

Gambar 3 merupakan schematic rangkaian untuk alat pelarutan PCB Otomatis. Pada perancangan ini digunakan Arduino Nano sebagai kontroler utama, karena jumlah pin I/O Arduino Nano sudah cukup untuk membuat perancangan alat ini. Tabel 1 menunjukkan pin schematic antara Arduino Nano dan modul pendukung lainnya.

Tabel 1. Tabel pin schematic rangkaian

No. Keterangan Pin Arduino Nano

1 LCD 20x4 I2C I2C

2 Keypad 3x4

Pin 1 D12

Pin 2 D11

Pin 3 D10

Pin 4 D9

Pin 5 D8

Pin 6 D7

Pin 7 D6

3 Driver Motor

Pin 7 D5

Pin 8 D4

(4)

4 Driver Motor A4988 (X)

Pin 7 D3

Pin 8 D2

5V 5V

GND GND

5 Relay (aerator) + D1

- GND

6 Relay (kipas) + D0

- GND

7 Buck Converter LM2596

OUT+ Vin

OUT- GND

8 Limit Switch (X) COM A6

9 Limit Switch (Y) COM A7

Dalam perancangan ini digunakan Arduino IDE untuk memprogram Arduino Nano.

3. Hasil dan Pembahasan

3.1. Gambar Alat Pelarutan PCB Otomatis

Gambar 4 (a)-(c) merupakan alat pelarutan PCB yang telah dirancang

(a) (b) (c)

Gambar 4 (a) Bentuk fisik alat, (b) - (c) Tampilan kendali utama alat.

Gambar 4 merupakan gambar fisik alat pelarutan PCB Otomatis. Alat memiliki dimensi keseluruhan dengan panjang 55 cm, lebar 50 cm, dan tinggi 50 cm. Kendali utama alat menggunakan black box berbentuk balok dengan panjang 18 cm dan tinggi 11,5 cm.

3.2. Pembacaan Inputan

Gambar 5 merupakan hasil pengujian pada input ukuran PCB dengan ukuran yang tidak melebihi batasan maksimalnya. Dari pengujian pada Gambar 5, alat sudah memenuhi spesifikasi dalam menentukan waktu proses pelarutan, pencucian, serta pengeringan secara otomatis sesuai dengan panjang serta lebar dari PCB.

(5)

(a) (b)

Gambar 5 a) Inputan panjang serta lebar PCB, (b) LCD secara otomatis menampilkan waktu dari setiap proses

3.3. Pengujian Alat

Dari Tabel 1 - 2, didapat proses pelarutan PCB menggunakan alat lebih efektif untuk panjang dan lebar yang tidak terlalu besar. Ketika waktu proses pelarutan telah usai, didapatkan PCB yang telah terlarut dengan baik.

Tabel 1 Hasil pengujian proses pelarutan PCB menggunakan alat

No Panjang (cm) Lebar (cm) Waktu Stopwatch Waktu Alat Ralat(%)

1 4,0 2,0 6 menit 2 detik 6 menit 2 detik 0

Tabel 2 Hasil pengujian pelarutan PCB dengan cara konvensional

No Panjang (cm) Lebar (cm) Waktu

1 4,0 2,0 7 menit 18 detik

2 7,0 4,0 9 menit 27 detik

3 14,5 5,5 17 menit 46 detik

4 17,0 8,5 23 menit 5 detik

5 20,0 10,0 26 menit 15 detik

6 28,0 12,0 35 menit 29 detik

Dengan menggunakan data pertama hingga ketiga pada tabel 1 di atas, maka didapat rerataan proses pelarutan menggunakan alat untuk ukuran PCB yang tidak terlalu besar lebih cepat 1 menit 11 detik.

(6)

Tabel 3 Hasil pengujian proses pencucian PCB menggunakan alat

1 4,0 2,0 8 detik 8 detik 0

2 7,0 4,0 16 detik 16 detik 0

3 14,5 5,5 24 detik 24 detik 0

4 17,0 8,5 34 detik 34 detik 0

5 20,0 10,0 40 detik 40 detik 0

6 28,0 12,0 50 detik 50 detik 0

Dari Tabel 3 di atas, didapat pengujian pada proses pencucian PCB memiliki tingkat keberhasilan 100%, karena tidak terdapat ralat antara waktu stopwatch dengan waktu pada alat. Ketika waktu pada proses pencucian telah usai, didapati PCB sudah bersih dari zat pelarut untuk selanjutnya memasuki proses pengeringan.

Tabel 4 Hasil pengujian proses pengeringan PCB menggunakan alat

Dari Tabel 4 di atas, didapat pengujian pada proses pengeringan PCB memiliki tingkat keberhasilan 100%, karena tidak terdapat ralat antara waktu stopwatch dengan waktu pada alat. Ketika waktu pada proses pengeringan telah usai, didapati PCB sudah dalam keadaan kering, sehingga siap untuk dibor dan disolder dengan komponen.

3.4. Menentukan Waktu dari Setiap Proses

Terdapat 3 proses yang dilakukan oleh alat untuk menghasilkan PCB yang siap di-bor serta disolder oleh komponen. Di antaranya adalah proses pelarutan, pencucian, serta pengeringan PCB. Melalui serangkaian proses trial and error saat alat digunakan pada setiap proses, maka didapat rumus waktu untuk proses pelarutan, pencucian, serta pengeringan sebagai berikut:

• Rumus waktu pelarutan PCB

➢ Untuk PCB dengan lebar ≤ 9 cm

𝑃𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 (𝑠) = 2.2 × [(𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔²) + 3 × (𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟²)] + 300 (1)

➢ Untuk PCB dengan lebar > 9 cm

9

( ) 2 2

𝑃𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 (𝑠) = 2.2 ^{𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟}× [(𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔²) + 3 × (𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟²)])] + 300 (2)

• Rumus waktu pencucian PCB 𝑊𝑎𝑠ℎ𝑖𝑛g (𝑠) = [𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔+(𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟×6)]

2 (3)

(7)

• Rumus waktu pengeringan PCB

𝑫𝒓𝒚𝒊𝒏𝒈 (𝒔) = 𝟔. 𝟎𝟕 × [(𝟑 × 𝒑𝒂𝒏𝒋𝒂𝒏𝒈) + (𝟔 × 𝒍𝒆𝒃𝒂𝒓)] (4) 3.5. Hasil akhir PCB

Gambar 6 Hasil akhir dari proses pelarutan hingga pengeringan oleh alat

Gambar 6 merupakan hasil akhir dari sistem alat pelarutan PCB Otomatis dengan ukuran 28 cm × 12 cm. Dapat dilihat PCB di atas tidak terdapat sisa zat pelarut serta sudah dalam keadaan kering. Sehingga PCB tersebut sudah siap untuk dibor serta disolder dengan komponen.

4. Kesimpulan

Dari hasil perancangan serta pengujian, alat pelarutan PCB Otomatis ini dapat bekerja dengan baik. Penginputan ukuran PCB baik panjang serta lebar, serta proses pelarutan PCB, pelarutan PCB, serta pengeringan PCB dalam 6 kali percobaan dengan ukuran bervariasi dapat berjalan dengan baik tanpa adanya masalah. Dari hasil perancangan serta pengujian, semuanya bekerja dengan baik. Dengan adanya alat ini, dapat memudahkan pengguna untuk melakukan pelarutan PCB tanpa harus bersentuhan langsung dengan zat

(8)

ini lebih efektif , dengan menghasilkan rerataan 1 menit 11 detik lebih cepat dibandingkan dengan cara konvensional. Untuk pengembangan lebih lanjut, dapat dilakukan inovasi agar alat pelarutan PCB dapat dilakukan lebih cepat dibandingkan dengan cara konvensional untuk semua ukuran PCB.

Daftar Pustaka

[1] D. Sonda, M. Anwar, “Perancangan dan Pembuatan Alat Pelarut PCB secara Otomatis Menggunakan Sistem Kontrol Berbasis Mikrokontroler ATmega 32”, Jurnal Voteteknika (Vocational Teknik Elektronika dan Informatika), vol. 9, No. 2, p. 1, Jun. 2021, doi:

10.24036/voteteknika.v9i2.111325. (jurnal)

[2] S. Slamet, M. Munir, “Alat Pelarut PCB Berbasis Mikrokontroler ATmega8”,Skripsi S1, Prodi Pendidikan Teknik Elektro, Yogyakarta, 2010.

http://eprints.uny.AC.id/id/eprint/6268.

[3] Anonymous, “Alat Pelarut PCB Otomatis”, uny.ac.id.

http://ft.uny.ac.id/id/berita/alat-pelarut-pcb-otomatis.html (diakses pada Agustus 2016)

[4] A. Gumelar, E. Edidas, “Rancang Bangun CNC (Computer Numerically Controlled) PCB Layout Berbasis Mikrokontroler”, Jurnal Voteteknika (Vocational Teknik Elektronika dan Informatika, vol. 8, no. 3, p. 33, Sep. 2020, doi: 10.24036/voteteknika.v8i3.109773. (jurnal)

[5] I. Hamiddin, “Saklar Otomatis Sistem Kontrol Terpadu Menggunakan Arduino Uno”, Skripsi S1, Prodi Teknik Elektronika, Universitas Negeri Yogyakarta, 2018.

[6] D. H. Hadi, “Pengembangan Video Pembelajaran Proses Pembuatan Printed Circuit Board (PCB) pada Mata Pelajaran Teknik Kerja Bengkel Program Keahlian Teknik Audio Video”, Skripsi S1, Prodi Teknik Elektronika, Universitas Negeri Yogyakarta, 2016.

[7] Ainurrahman, Rezka, “Perancangan Sistem Penggerak Panning untuk Pengambilan Foto Panorama Berbasis Atmega 328”, Skripsi S1, Prodi Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Juli 2019.

[8] S. Suryono, S. Supriyati, “Rancang Bangun Sensor Gesture sebagai Pengganti Saklar Pengontrol Lampu tanpa Sentuhan”, Jurnal Polines, vol. 17, No. 1, pp. 12–22, Mar.2021, doi: 10.32497/orbith.v17i1.2936

[9] Rahmiyatun, Utami, “Alat Dental Micromotor dengan Pengontrolan Kecepatan Putar Berbasis Arduino Uno”, Skripsi S1, Teknik Elektromedik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Agustus 2017.

[10] Wicaksana, Angga Satria, “Perancangan Alat Ukur Kekeruhan pada Air Kolam Menggunakan Optocoupler (Sensor Turbidity) Berbasis Arduino”, Jurnal UNTAG Surabaya, Apr. 2018.