SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS PADA MESIN BOR PCB LAPORAN AKHIR

Transkripsi

1 SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS PADA MESIN BOR PCB LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh: ANANDA PUTRI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2016

2 SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS PADA MESIN BOR PCB LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh : ANANDA PUTRI Dosen Pembimbing I Menyetujui, Dosen Pembimbing II Yeni Irdayanti, S.T., M.Kom Sabilal Rasyad, S.T., M.Kom NIP NIP Ketua Jurusan Teknik Elektro Mengetahui, Ketua Program Studi Teknik Elektronika Yudi Wijanarko, S.T., M.T Amperawan, S.T., M.T NIP NIP

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini yang berjudul Sensor Ultrasonik PING Sebagai Saklar Otomatis Pada Mesin Bor PCB. Laporan akhir merupakan salah satu mata kuliah wajib dalam kurikulum pendidikan Diploma III Jurusan Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Tujuan Laporan Akhir adalah untuk menyelesaikan pendidikan pada tingkat akhir Diploma III. Dalam pelaksanaan Laporan Akhir dan penyususnan laporan, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak hingga selesainya laporan ini, mulai dari pengumpulan data sampai penyusunan laporan. Untuk itu penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : Ibu Yeni Irdayanti, S.T., M.Kom., selaku dosen pembimbing I. Bapak Sabilal Rasyad, S.T., M.Kom., selaku dosen pembimbing II. Pada kesempatan ini juga tak lupa, penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada pihak yang telah mendukung selama proses Kerja Praktik dan proses penyusunan Laporan Kerja Praktik ini, yaitu : 1. Bapak Dr. Ing.Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri sriwijaya. 3. Bapak H. Herman Yani, S.T., M.Eng., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Bapak Amperawan, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Seluruh dosen, staf dan instruktur pada Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. 6. Kedua Orang Tua, saudara, dan keluarga yang selalu memberikan do a, semangat, serta dorongan baik moril maupun materil.

4 7. Teman-teman Program Studi Teknik Elektronika angkatan 2013, khususnya kelas ED. Penulis menyadari dalam penulisan ataupun pembahasan dalam Laporan Akhir ini jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Laporan Akhir ini. Demikian Laporan Akhir ini disusun, semoga memberikan manfaat bagi kita semua, khususnya bagi mahasiswa pada Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang, Juli 2016 Penulis

5 ABSTRACT PING ULTRASONIC SENSOR AS AUTOMATIC SWITCHING ON PCB DRILLING MACHINE (2016 : xvi Page + 68 Page + References + Attachment) ANANDA PUTRI DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING ELECTRONICS ENGINEERING STUDY PROGRAM STATE POLYTECHNIC OF SRIWIJAYA This final report entitled "PING Ultrasonic Sensor As Automatic Switching On PCB Drilling Machine". This tool is designed as a tool drills PCB automatically based microcontroller ATmega16 by applying multiple sensors such as ultrasonic sensors and Hall Effect sensor. PCB drilling machine is equipped with four-speed mode that can be used as needed. The function of the ultrasonic sensor is a switch on/off automatically on detection of the distance between the drill and the base. Drilling machine will drop slowly due to the pull of the motor Power Window. When located right above the PCB, Power Window will stop for 3 seconds to give a brief moment to the user to easily adjust the perforation with the drill, then Power Window will attract more drilling machine to successfully perforate the PCB. The purpose of the tool is expected to facilitate and give a sense of security when conducting the drilling process PCB. Beside it, can apply applications of sensor on PCB drilling machine that previously were manual to automatic in the case of the switch, speed, and lower or raise drilling machine automatically. Keyword : PING Ultrasonic Sensor, PCB Drilling Machine, ATMega16

6 ABSTRAK SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS PADA MESIN BOR PCB (2016 : xvi Halaman + 68 Halaman + Daftar Pustaka + Lampiran) ANANDA PUTRI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA Laporan akhir ini berjudul Sensor Ultrasonik PING Sebagai Saklar Otomatis Pada Mesin Bor PCB. Alat ini dirancang sebagai alat pengebor PCB secara otomatis berbasis mikrokontroler ATMega16 dengan mengaplikasikan beberapa sensor seperti sensor ultrasonik dan sensor Hall Effect. Mesin bor PCB ini dilengkapi dengan empat mode kecepatan yang bisa digunakan sesuai kebutuhan. Fungsi dari sensor ultrasonik adalah sebagai saklar on/off otomatis dari deteksi jarak antara bor dan alas. Mesin bor akan turun perlahan akibat tarikan dari motor Power Window ketika PCB sudah diletakkan. Ketika berada tepat diatas PCB, Power Window akan berhenti selama 3s untuk memberi jeda kepada pengguna agar mudah menyesuaikan bolongan dengan mata bor, lalu Power Window akan menarik mesin bor lagi sampai berhasil melubangi PCB. Adapun tujuan dari alat ini diharapkan dapat mempermudah dan memberi rasa aman ketika melakukan proses pengeboran PCB. Selain itu, dapat menerapkan aplikasi sensor pada mesin bor PCB yang sebelumnya masih manual menjadi otomatis dalam hal saklar, kecepatan, dan menurunkan maupun menaikkan mesin bor secara otomatis. Kata Kunci : Sensor Ultrasonik PING, Mesin Bor PCB, ATMega16

7 MOTTO : Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu. Allah Maha mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui. (QS. 2 : 216) Apabila anda berbuat kebaikan kepada orang lain, maka anda telah berbuat baik terhadap diri sendiri. (Benyamin Franklin) Success is the best revenge. Ingatlah kebaikan yang dilakukan orang lain kepada kita, tapi lupakan kebaikan yang kita lakukan kepada orang lain. Kejarlah akhirat, maka dunia akan mengikuti. TERIMA KASIH KEPADA : Allah Subhanallahu Wa Ta ala karena selalu memberi nikmat dan petunjuk kepadaku baik itu yang kusadari ataupun yang tidak kusadari. Nabi Muhammad Shalallahu A laihi Wasallam yang telah menjadi suri tauladan yang paling baik dalam menyikapi perjalanan hidup sehari-hari. Kedua orang tuaku, Imron (ayah) yang tidak pernah lelah mencari nafkah untuk membiayai kehidupanku, Aslia (ibu) yang tidak pernah lelah mendoakanku agar selamat dunia dan akhirat. Pembimbing I, Ibu Yeni Irdayanti, S.T.,M.Kom dan Pembimbing II, Bpk. Sabilal Rasyad, S.T.,M.Kom. Terimakasih atas bimbingannya. Serta seluruh Dosen Prodi Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya, terimakasih dukungannya. Teman-teman seperjuangan prodi Elektronika angkatan 2013 Politeknik Negeri Sriwijaya khususnya kelas ED. Semua sahabat dan teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terima kasih semangatnya. I Love You. Segala pihak yang telah mendoakan dan memberi dukungan serta semangat terimakasih. Almamaterku.

8 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL...i LEMBAR PENGESAHAN...ii PERNYATAAN KEASLIAN...iii MOTTO...iv ABSTRAK...v ABSTRACT...vi KATA PENGANTAR...vii DAFTAR ISI...ix DAFTAR GAMBAR...xii DAFTAR TABEL...xiv DAFTAR LAMPIRAN...xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Tujuan Manfaat Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Metodologi Penulisan Metode Literatur Metode Wawancara Metode Observasi Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Stand Drilling Machine Sensor Jarak Ultrasonik PING Diagram Waktu Sensor Ultrasonik PING... 8

9 2.2.2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik PING Bagian-bagian Sensor Ultrasonik PING Mikrokontroller AVR ATMega Pengertian Mikrokontroller AVR ATMega Karakteristik Mikrokontroller AVR ATMega Konfigurasi Pena (Pin) ATMega Deskripsi Mikrokontroller ATMega Rangkaian Sistem Minimum ATMega Relay Motor DC (Motor Power Window) Pengertian Motor DC Power Window Bagian-bagian Motor DC Power Window Simbol Motor DC Spesifikasi Motor Power Window Jenis-jenis Motor DC Berbagai Persamaan Pada Motor DC Kelebihan Motor DC LCD (Liquid Crystal Display) 16x Material LCD Kontroler LCD (Liquid Crystal Display) BAB III RANCANG BANGUN ALAT 3.1 Tujuan Perancangan Blok Diagram Tahap-tahap Perancangan Perancangan Elektronik Power Supply Rangkaian Sistem Minimum ATMega Rangkaian Sensor Ultrasonik PING Rangkaian Relay Rangkaian LCD... 41

10 3.5 Perancangan Mekanik Rancangan Sistem Minimum ATMega Rancangan Relay Rancangan LCD Gambar Alat Bor PCB Otomatis Flow Chart Prinsip Kerja Alat Daftar Komponen yang Dibutuhkan Rangkaian Keseluruhan BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Tujuan Pengukuran Alat Metode Pengukuran Langkap-langkah Pengukuran Pengukuran Menggunakan Multimeter dan Osiloskop Pengukuran Pengukuran Tegangan Pada Catu Daya Mikrokontroller ATMega Pengukuran Sensor Ultrasonik PING Pengukuran Osiloskop Frekuensi dan Waktu Tempuh Gelombang Perhitungan Analisa Analisa Perubahan Tegangan Pin SIG Terhadap Jarak Sensor Analisa Perubahan Waktu Tempuh Gelombang dan Frekuensi Terhadap Jarak Sensor BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Stand Drilling Machine... 5 Gambar 2.2 Gelombang Ultrasonik... 6 Gambar 2.3 Sensor Ultrasonik PING... 7 Gambar 2.4 Pin Sensor Ultrasonik PING... 7 Gambar 2.5 Diagram Waktu Sensor Ping... 8 Gambar 2.6 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik PING... 9 Gambar 2.7 Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasonik Gambar 2.8 Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasonik Gambar 2.9 Blok Diagram ATMega Gambar 2.10 Pin-pin ATMega Gambar 2.11 Rangkaian Sistem Minimum ATMega Gambar 2.12 Regulator Gambar 2.13 Kristal 16 Mhz Gambar 2.14 Setting Port ISP Gambar 2.15 Bentuk Fisik Relay Gambar 2.16 Ilustrasi Dari Sebuah Relay Gambar 2.17 Penggunaan Relay Untuk Mengontrol Rangkaian Beban Arus Tinggi Dengan Rangkaian Kontrol Arus Rendah Gambar 2.18 Bentuk Fisik Motor DC Gambar 2.19 Konstruksi Motor Arus Searah Bagian Stator Gambar 2.20 Konstruksi Motor Arus Searah Bagian Rotor Gambar 2.21 Kutub Medan Magnet Pada Motor DC Gambar 2.22 Kumparan Motor DC Gambar 2.23 Komutator Motor DC Gambar 2.24 Simbol Motor DC Gambar 2.25 Spesifikasi Motor DC Power Window Gambar 2.26 Magnet Pada Motor DC Gambar 2.27 LCD 16x

12 Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Elektronika Gambar 3.2 Skematik Rangkaian Power Supply Gambar 3.3 Skematik Rangkaian Sistem Minimum ATMega Gambar 3.4 Skematik Rangkaian Sensor Ultrasonik PING Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Relay Gambar 3.6 Skematik Rangkaian LCD 16x Gambar 3.7 Rancangan (a) Lay Out dan (b) Tata Letak Komponen Sistem Minimum Gambar 3.8 Rancangan (a) Lay Out dan (b) Tata Letak Komponen Relay Gambar 3.9 Rancangan (a) Lay Out dan (b) Tata Letak Komponen LCD Gambar 3.10 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Depan Gambar 3.11 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Belakang Gambar 3.12 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Belakang Gambar 3.13 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Kiri Gambar 3.14 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Atas Gambar 3.15 Flow Chart Rangkaian Gambar 3.16 Rangkaian Keseluruhan Gambar 4.1 Rangkaian Mikrokontroller ATMega Gambar 4.2 Titik Pengukuran Pada Sensor Ultrasonik PING Gambar 4.3 Grafik Perubahan Tegangan Pin SIG Terhadap Jarak Sensor Gambar 4.4 Hasil Osiloskop Pada Jarak 10 cm Gambar 4.5 Hasil Osiloskop Pada Jarak 8 cm Gambar 4.6 Hasil Osiloskop Pada Jarak 5 cm Gambar 4.7 Grafik Perubahan Waktu Tempuh Gelombang Terhadap Jarak Sensor Gambar 4.8 Grafik Perubahan Frekuensi Terhadap Jarak Sensor... 61

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pin Dan Deskripsi LCD Tabel 3.1 Daftar Komponen Yang Dibutuhkan Tabel 4.1 Pengukuran Tegangan Pada Catu Daya Dan Mikrokontroller ATMega Tabel 4.2 Pengukuran Pada Sensor Ultrasonik PING Tabel 4.3 Pengukuran Frekuensi Dan Waktu Tempuh Gelombang Pada Pin SIG Sensor Ultrasonik PING Tabel 4.4 Perhitungan Waktu Tempuh Gelombang dan Frekuensi... 63

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 SOP (Standar Operational Procedure) Mesin Bor PCB Otomatis Lampiran 2 Datasheet ATMega 16 Lampiran 3 Datasheet Ultrasonik PING Lampiran 4 Datasheet Motor Power Window Lampiran 5 Datasheet LCD Display 16x2 Lampiran 6 Datasheet Relay Lampiran 7 Lembar Konsultasi dan lainnya