Purwarupa Mesin Cap Elektronik dengan 3 Axis
Purwarupa Mesin Cap Elektronik dengan 3 Axis
Chairul Firmanzah1, Rifa Devi Perwitasari2
Samuel Beta Kuntardjo3
Jurusan Teknik Elektro, Program Studi D3 Teknik Elektronika
Politeknik Negeri Semarang
Politeknik Negeri Semarang
Jln. Prof. H. Sudarto, S.H., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah,
Indonesia. 50275.
Abstrak- Penggunaan alat
cap saat ini semakin meningkat dalam berbagai bidang produksi karena dinilai
praktis dan memudahkan pengguna. Salah satu contoh penggunaan alat cap yaitu
pada bidang produksi pakaian. Alat cap digunakan untuk mengecap pola pada
bidang kain. Namun masih banyak alat cap yang menggunakan sistem manual
sehingga menghambat produktivitas. Maka diperlukan alat cap dengan sistem
otomatis yang mampu mempermudah pekerjaan pengecapan. Dengan menggunakan motor
langkah dan motor servo sebagai keluaran yang diproses oleh mikrokontroler NUC 120RD2BN menjadikan sebuah purwarupa alat cap otomatis dengan 3 axis
yang dapat digunakan dan dikembangkan menjadi alat yang mempermudah proses
pengecapan di berbagai bidang produksi yang membutuhkan. Motor
langkah sebagai axis x dan y dikendalikan oleh IC L293D berguna untuk mengatur
letak bidang yang akan dicap dengan gerakan maju dan mundur (axis x) dan mengatur
gerakan kanan dan kiri (axis y). Motor servo sebagai axis z berguna untuk
menggerakkan cap. Sebagai komponen untuk
menyalakan dan mematikan alat cap tersebut dapat digunakan saklar dan tombol
nyala / mati.
Kata kunci : Alat cap,
motor langkah, 3 axis
Abstract- The use of stamp tools is currently
increasing in various fields of production because it is considered practical
and makes it easy for users. One example of using a stamp is in the field of
clothing production. Stamp tool is used to stamp patterns on the fabric. But
there are still many stamp tools that use a manual system so that it inhibits
productivity. Then we need a stamp tool with an automatic system that is able
to facilitate the job of tasting. By using step motors and servo motors as outputs
that are processed by NUC 120RD2BN microcontrollers make a prototype 3-axis
automatic stamp tool that can be used and developed into tools that facilitate
the process of tasting in various fields of production that require. Step motor
as the x and y axis are controlled by IC L293D is useful for adjusting the
location of the field to be stamped with forward and backward movements (x
axis) and regulate the up and down motions of servo motors (y axis). Servo
motor as z axis is useful for moving the cap. As a component to turn on and
turn off the stamp tool can be used a switch and on / off button.
Keywords: Stamp tool, motor stepper, 3 axis
I. PENDAHULUAN
Alat pengecapan saat ini
dibutuhkan dalam banyak bidang untuk mempermudah pembuatan pola dalam suatu
objek. Alat pengecapan sering ditemukan salah satunya di bidang produksi
pakaian yaitu produksi kaos cap sablon dan batik cap. Penggunaan alat cap yang
masih manual tentu membutuhkan waktu dan tenaga yang tidak sedikit sehingga
produksi menjadi kurang efektif dan efisien. Terlebih bila jumlah produksi yang
semakin meningkat setiap harinya. Dibutuhkan alat cap yang bekerja secara
otomatis untuk menunjang produksi menjadi lebih efektif dan efisien. Berbekal
dari permasalahan tersebut maka dibuatlah purwarupa mesin cap elektronik dengan
3 axis yang nantinya dapat dikembangkan tidak hanya dalam biang produksi
pakaian namun dalam bidang lainnya.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. NUC 120RD2BN
Mikrokontroler NUC 120RD2BN
berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Nuvoton menggunakan arsitektur ARM
yang memiliki 3 seri yang dibagi berdasarkan penggunaanya yaitu ARM CORTEX A
untuk prosesor aplikasi, ,ARM CORTEX R untuk real time, dan ARM CORTEX M untuk
prosesor mikrokontroler. Modul ini dapat bekerja sampai dengan 48 MHz. Modul
ini terintegrasi dengan crystal eksternal 12 MHz dan oscillator 32.768 KHz
sebagai sumber clock RTC. NUC 120RD2BN memiliki 45 jalur GPIO. Modul ini dapat
bekerja pada level tegangan 3.3 V dc / 5 V dc dengan arus maksimum 800mA.
Gambar 2.1
NUVOTON
NUC 120RD2BN
B. Saklar Nyala / Mati
Saklar adalah suatu
komponen atau perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan
aliran listrik. Pada dasarnya, sebuah Saklar sederhana terdiri dari dua bilah konduktor
(biasanya adalah logam) yang terhubung ke rangkaian eksternal, Saat kedua bilah
konduktor tersebut terhubung maka akan terjadi hubungan arus listrik dalam
rangkaian. Sebaliknya, saat kedua konduktor tersebut dipisahkan maka hubungan
arus listrik akan ikut terputus. Saklar yang paling sering ditemukan adalah
Saklar yang dioperasikan oleh tangan manusia dengan satu atau lebih pasang
kontak listrik. Setiap pasangan kontak umumnya terdiri dari 2 keadaan atau
disebut dengan “State”. Kedua keadaan tersebut diantaranya adalah Keadaan “Close”
atau “Tutup” dan Keadaan “Open” atau “Buka”. Pada
alat ini digunakan saklar jenis Single
Pole Double Throw (SPDT), yaitu Saklar yang memiliki 3 Terminal.
Gambar 2.2
Saklar Nyala / Mati
C.Tombol Tekan
Tombol tekan berfungsi
sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik.
Suatu sistem tombol tekan terdiri dari saklar tekan start, stop reset dan
saklar tekan untuk keadaan darurat. Tombol tekan memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open). Prinsip kerja tombol tekan
adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah,
apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan).
Gambar 2.3
Tombol Tekan
D. Motor Servo
Motor servo
adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan
sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat diatur untuk
menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros keluaran motor. Motor servo
merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian
kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC
akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan
potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi
sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.
Gambar 2.4 Motor Servo
E.
IC
L293D
IC L293D adalah
IC yang didesain khusus sebagai driver motor
DC dan dapat dikendalikan dengan rangkaian TTL maupun mikrokontroler. Motor DC
yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat dihubungkan ke ground maupun ke
sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam 1 unit chip IC L293D
terdiri dari 4 buah driver motor DC
yang berdiri sendiri sendiri dengan kemampuan mengalirkan arus 1 Ampere tiap
drivernya. Sehingga dapat digunakan untuk membuat driver H-bridge untuk 2
buah motor. IC
L293D digunakan sebagai driver atau
pengendali motor langkah. Konstruksi pin driver
motor dc IC L293D adalah sebagai berikut :
Gambar
2.5 Konstruksi pin IC L293D
Gambar
2.6 IC L293D
F.
Motor Langkah
Motor langkah adalah perangkat
elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan
mekanis diskrit. Disebut diskrit karena motor langkah berputar secara bertahap,
tidak kontinyu seperti berputarnya motor AC induksi. Motor langkah bergerak
berdasarkan urutan pulsa yang diberikan
kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor langkah diperlukan
pengendali motor langkah yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Pada
purwarupa ini, motor langkah yang digunakan berasal dari pemutar CD pada computer.
Gambar
2.7 Motor Langkah
III. PERANCANGAN
Bab ini
membahas keseluruhan dari perancangan sistem yang dibuat. Perancangan sistem
terdiri dari perancangan perangkat mekanik, perancangan perangkat keras, dan
perancangan perangkat lunak. Gambar 3.1 merupakan diagram blok sistem secara
keseluruhan.
A. Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
B. Cara Kerja Diagram Blok Sistem
Saklar
Mati / Nyala berfungsi untuk menyalakan alat dan tombol tekan untuk membuat
alat bekerja. Arm Nuvoton NUC 120RD2BN sebagai mikrokontroller dan mendapatkan
sumber tegangan sebesar 5 volt dc dari penyimpanan daya. Motor servo sebagai axis z
berfungsi untuk menggerakkan cap pada bidang. Motor langkah 1 sebagai axis x
untuk menggerakkan bidang yang akan dicap dan motor langkah 2 sebagai axis y
berfungsi untuk menggerakkan motor servo. Kedua motor langkah dikendalikan oleh
IC L293D.
C. Gambar Rangakaian Lengkap
Gambar 3.3 Gambar Rangakaian Lengkap
D. Gambar Diagram Alir
Gambar 3.4 Gambar Diagram Alir pada Arduino
IV. PERANCANGAN MEKANIK
Pada alat ini
menggunakan motor langkah yang didapat dari pemutar CD pada CPU komputer yang
sekaligus terdapat gear sebagai
penggerak dan motor servo yang dipasangkan dengan alat cap. Terdapat dua bilah aluminium
yang dipasang vertical pada papan kayu untuk menopang motor langkah, motor
servo, dan bidang yang akan dicap. IC L293D sebagai driver diletakkan pada kotak hitam yang tersambung dengan
mikrokontroler NUC 120RD2BN.
Gambar 4.1 Gambar Alat
V. PENGUJIAN DAN ANALISA
Ada beberapa
tahap pengujian yang dilakukan pada alat yang telah dibuat. Tahap-tahap
tersebut yaitu pengujian perangkat hardware, pengujian pin-pin yang digunakan
pada NUC-120. Pada awal pengujian motor langkah, terdapat perbedaan jumlah
langkah dari masing-masing merk.
A. Tabel Hasil Pengujian
|
NO
|
Merk
Motor Langkah
|
Fungsi
|
Jumlah
Langkah
|
|
1
|
Samsung
|
Penggerak
bidang kerja X
|
5
|
|
2
|
HP
|
Penggerak
bidang kerja Y
|
6
|
Tabel 5.1 Tabel Hasil Pengujian
B. Analisa
Dari hasil
pengujian tersebut maka akan mempermudah tahap selanjutnya yaitu dengan
menentukan ukuran dari cap yang digunakan. Setelah melalui beberapa tahap
pengujian dan analisa kelompok mendapat cara kerja yang sesuai dengan diagram
blok dan alat siap digunakkan
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini
berisi kesimpulan dan saran dari keseluruhan alat yang telah dirancang pada
proyek ARM ini.
A. Kesimpulan
1. Dengan adanya purwarupa mesin cap elektronik dengan
3 axis akan memudahkan pekerjaan pengecapan
2. Alat ini dapat digunakan sebagai objek pembelajaran
bagi mahasiswa, khususnya mahasiswa teknik elektronika. Karena pada alat ini terdapat banyak komponen
elektronika yang masih dapat dikembangkan lagi fungsinya.
B. Saran
1.
Untuk proyek
selanjutnya dapat dikembangkan lagi untuk desain mekanik agar lebih rapi
2.
Penambahan
komponen yang lebih bagus dan terkini, serta bermanfaat.
VII. DAFTAR PUSTAKA
[1] [1] Dikza Krisna Adji Pamungkas, Credo
Tri Sugesti, (2017) ” Rancang Bangun Mesin Pencetak Batik Cap Semi Otomatis
dengan Menggunakan Sistem Elektro-pneumatik”. Institut Teknologi Sepuluh
Nopember.
[2] [2] Misbachul Hanif, M. Arif Wibisono,
dan I.G.B.Budi Dharma, (2017) “Perancangan Mesin Batik Cap Otomatis Tipe Modul
Cap Bergerak”. ,Universitas Gadjah Mada.
[3] [3] Suryanto, Suharto, Tri Priyo, Iwan
Hermawan, Sarana, Agus Suwondo, (2015) “Pembuatan Canting Batik Cap (CBC)
Menggunakan Mesin CNC Router Milling Berbasis Software Mastercam”. Politeknik
Negeri Semarang.
LAMPIRAN
BIODATA PENULIS
Chairul Firmanzah. Penulis dilahirkan di Semarang, 3
Nopember 1997. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD
Negeri Sambiroto 03 Semarang, SMP Negeri 29 Semarang, dan SMKN 7 Semarang. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru
diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program
Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan
NIM. 3.32.17.1.05
Apabila terdapat
kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui
E-mail : chairulfirmanzah@gmail.com
Rifa Devi Perwitasari. Penulis dilahirkan di Semarang, 20 Mei 1997. Penulis
telah menempuh pendidikan formal di SD Hj. Isriati 2 Semarang, SMPN 1
Semarang, dan SMKN 7 Semarang. Tahun 2017 penulis mengikuti seleksi Mahasiswa
baru Diploma (D3) dan di terima di Kampus Politeknik Negeri Semarang dengan
program studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar
dengan NIM 3.32.17.1.20
Apabila
terdapat kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa
menghubungi melalui E-mail : rifadevi97.rd@gmail.com
Tidak ada komentar: