RANCANG BANGUN ALAT PENUTUP BOTOL OTOMATIS BERBASIS MICROCONTROLLER ATMEGA 16 SUB JUDUL : SISTEM PEMUTAR TUTUP BOTOL PROYEK AKHIR

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN ALAT PENUTUP BOTOL OTOMATIS BERBASIS MICROCONTROLLER ATMEGA 16 SUB JUDUL : SISTEM PEMUTAR TUTUP BOTOL (DESIGN OF AUTOMATIC BOTTLE CAPS BASED ATMEGA16 MICROCONTROLLER SUBTITLES : THE TIGHTENERS OF THE BOTTLE CAPS SYSTEMS) PROYEK AKHIR Laporan ini ditulis sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Diploma III Oleh ANISA NUR MAULANI NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 ABSTRAK Pada bidang industri minuman di pabrik-pabrik besar, menggunakan mesin-mesin yang besar untuk pengerjaan produksi produk nya. Namun alat-alat tersebut sangat mahal dan kompleks. Untuk itu dibutuhkan alat yang lebih sederhana untuk melakukan produksi tersebut yang ditujukan untuk bidang usaha kecil dan menengah. Maka dari itu dirancanglah sebuah alat yang dapat menutup botol secara otomatis namun murah dan sederhana. Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller ATmega 16 adalah sebuah alat yang dirancang untuk dapat melakukan pekerjaan menutup botol secara otomatis, dari mulai pemberian penutup, hingga memutar derat penutup. Pembahasan pada laporan ini akan dikhususkan pada bagian perancangan pemutar penutup dan sistem pemilihan banyaknya operasi yang diinginkan melalui keypad. Keypad disini digunakan sebagai pilihan kode jumlah operasi botol yang akan diproduksi. Setelah menekan keypad, maka operator harus menekan tombol start untuk memulai menjalankan sistem. Saat tombol start ditekan maka microcontroller akan mengirimkan sinyal untuk menjalankan conveyor hingga botol mengenai limtswitch, lalu pemberi dan pemutar penutup akan aktif secara bersamaan. Sistem akan berulang hingga pilihan botol selesai dioperasikan seluruhnya sesuai intruksi dari keypad. Untuk memutarkan penutup botol dan menaik-turunkan lead screw pemutar, digunakan motor gearbox. Untuk mengendalikan motor pemutar dan penaik-turun pemutar, digunakan driver motor dengan relay yang akan menghubungkan motor dengan microcontroller ATmega 16. Untuk indikator alat, digunakan LCD agar operator dapat mengetahui operasi alat dengan tepat. Kata Kunci : conveyor, driver motor, motor DC, motor servo, relay, limitwitch, microcontroller, ATMEGA 16, Keypad, LCD, motor gearbox, lead screw

3 ABSTRACT In the beverage industry at large factories, uses the great machines for it production work. But these tools are very expensive and complex. That requires a much simpler tool to perform such production that aimed for a small or medium businesses. Therefore designed a tool that can automatically closing the bottle, but cheap and simple. Automatic Bottle Capper ATmega16 Microcontroller- Based is a device designed to close the bottle automatically, from the provision of cover, to play the moderate cover. The discussion in this report will be devoted to designing tighteners bottle srcew caps and select operations system via keypad. Keypad is used here as an option code for the operation of bottles to be produced. After pressing the keypad, then the operator must press the start button to begin running the system. When the start button is pressed then the microcontroller would send a signal to run the conveyor to the bottle of limtswitch, then cover the giver and the player will be active simultaneously. The system will repeat until finished bottle selection is operated entirely according to instructions from the keypad. In order to cover rotating the bottle and raising lead screw down the player, use the motor DC with gearbox. For motor tighteners and motor up-down player, used motor driver with a relay that will connect the motor with a microcontroller ATmega 16. For the indicator device, the operator can use the LCD to find the right tool with the operation. Keywords : conveyor, motor driver, motor DC, motor servos, relay, limitwitch, microcontroller, ATMEGA 16, Keypad, LCD, motor gearbox, lead screw

4

5 Tidak ada balasan kebaikan kecuali kebaikan (pula). Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan? (Q.S. Ar-Rahman ayat 60-61) Karya kecil ini kupersembahkan sebagai rasa terimakasih untuk orang-orang yang sangat menginspirasi dalam hidupku... Ibundaku tercinta... ibu Juju... atas kesabaran dan kelembutan hatinya, dengan kasih sayangmu yang tak terbatas yang selalu mengalir dari semenjak aku ada di dalam kandungan hingga saat ini... maafkan aku yang hingga saat ini masih merepotkanmu dan belum dapat membahagiakanmu... cintamu yang membuatku tetap berdiri tegak menghadapi dunia... Ayahku tersayang... Bapak Odi M. Gahara... darimu lah aku belajar kerja keras... darimu lah aku belajar menghargai... darimu lah aku belajar bertanggung jawab... dan karena keringat juangmu aku dapat hidup, menuntut ilmu, dan menjalani setiap langkah kehidupan ini dengan sangat baik... Adik-adikku tersayang... Santana Yudha Gahara & Auliya Shafira Mutmainah... terimakasih untuk segala perhatian, semangat dan kesabaranmu... semoga kalian menjadi anak yang shaleh-shalehah dan berbakti pada orang tua, aamiin... Sahabat-sahabatku sahabatku... Intan Fuzi Astuti... Darimu aku belajar istiqamah dan keteguhan hati... Adhitya Prayoga... Darimu aku belajar untuk semangat... Maulana Reksa... Darimu aku belajar ketulusan hati menolong... Belajarlah dari bumi karena ketegarannya... Belajarlah dari matahari karena ia bermanfaat untuk dunia... Jangan pernah takut untuk melihat dari sudut pandang yang berbeda, karena mungkin dari sanalah kita belajar hal yang baru... Dan jangan pernah berhenti belajar untuk terus memperbaiki diri... Anisa Nur Maulani_

6 ! " #$%&'(& )!*(+(%!!,! -. '/0'12 '/'1 %!!.%!% -# - %!!(.%!!*#% "3"4 %!!%.%!!(#%+ +.%!!%#5#6""" (.+ """ Tahun Organisasi Posisi ) 6-3)-4 : 1 5#%! :#%! ##% :9#5#6""" %!!.%!! %!!.%!4 7 3$54 :#%

7 KATA PENGANTAR Tiada ungkapan yang lebih pantas penulis ucapkan selain puji dan syukur atas rahmat dan ridha Allah SWT, karena atas perkenan-nya lah penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir beserta laporan sebagai salah satu syarat kelulusan Program Diploma III di Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Dengan segala keterbatasan dan kekurangan yang berasal dari penulis, yang tentunya mengharapkan kritik dan saran yang membangun, Proyek akhir yang berjudul Rancang Bangun Alat Penutup Botol Otomatis Berbasis Microcontroller Atmega 16 dengan Sub Judul : Sistem Pemutar Tutup Botol telah berhasil penulis selesaikan tepat pada waktunya. Dalam menyelesaikan proyek Akhir ini Penulis menyadari bahwa tidak akan berjalan dengan baik tanpa bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, izinkanlah penulis mempersembahkan rasa terimakasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada : 1. Yth. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. 2. Yth. Ibu Ervin Masita Dewi, ST., MT. Sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. 3. Yth. Bapak Dodi Budiman M. ST.,MT. sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing, memberikan petunjuk dan pengarahan dengan sangat baik sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini. 4. Yth. Sabar Pramono, BSEE sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan mengenai pemrograman, sehingga Proyek Akhir ini dapat bekerja dengan baik. 5. Yth. Bapak Tjan Swi Hong, MSc. sebagai koordinator PA yang telah memberikan kebijaksanaannya untuk proses pengerjaan Proyek Akhir ini. 6. Yth. Bapak dan ibu dosen untuk semua ilmu dan pengalaman berharga yang diberikan kepada penulis.

8 7. Yth. Bapak Ihsan Somantri, selaku sekretaris jurusan yang telah membantu penulis dalam birokrasi. 8. Ibu Iyom, Bapak Salim, Bapak Agus, ibu Imas, dan semua staf teknisi laboratorium teknik Elektronika yang telah membantu penulis memfasilitasi keperluan selama Proyek Akhir. 9. Sahabatku Maulana Reksa Kusumah, atas ketulusan hatinya membantu, membimbing, dan menyemangati penulis dalam pengerjaan Proyek Akhir ini. 10. Mean Industries Group (Jajat Sudrajat, Agus Nugraha, Fahmi, dan Awal) dari jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam perancangan dan pembuatan mekanik Proyek Akhir ini. 11. Partner Proyek Akhir saya Rendy Aulia Asmarahadi F, atas semangatnya, serta bantuan moril maupun materil. 12. Sahabat-sahabatku, Firgha Ali Pritantyo, Sonia Anitasari, Asep Suryana M., Sonia Anitasari, atas dukungan moril maupun materil serta dorongan semangatnya sehingga penulis tetap dapat bertahan meskipun dalam keadaan down. 13. Teman-teman ECB 2009, yang selama 3 tahun ini telah berjuang bersama. 14. Teman-teman HME angkatan 2009, 2010, dan 2011 yang telah membantu dan mendukung penulis dalam pengerjaan proyek ini. 15. Pihak lain yang membantu penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Dan dengan segala kerendahan hati, penulis memanjatkan doa semoga semua bimbingan, bantuan, dorongan, dan semangat yang diberikan kepada penulis akan mendapatkan balasan pahala dari Allah SWT, dan semoga Proyek Akhir ini mendapatkan berkah dan ridha dari Allah SWT, aamiin yaa rabbal alamiin. Bandung, Juni 2012 Penulis

9 DAFTAR ISI ABSTRAK... ii ABSTRACT... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv LEMBAR PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR LAMPIRAN... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Tujuan Rumusan Masalah Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI Alat Penutup Botol Otomatis (Automatic Bottle Capper) Motor DC Motor Servo Relay Dioda Bias Maju Dioda Bias Mundur Dioda Transistor Transistor Sebagai Switching Transistor 2N Microcontroller Microcontroller ATmega Pemograman BASCOM Program Getkbd... 21

10 2.9. Push Button Keypad LCD (Liquid Crystal Display) Regulator Regulator IC (Integrated Circuit) BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI Tujuan Perancangan Perencanaan Cara Kerja Alat Diagram Blok Sistem Spesifikasi Alat Tahapan Perancangan Perancangan Elektronika Perancangan Driver Motor Dengan Relay (1Arah Putaran Motor) Perancangan Driver Motor Dengan Relay (2Arah Putaran Motor) Perancangan Sistem Minimum Microcontroller ATmega Perancangan Connector LCD Ke Microcontroller Perancangan Keypad Perancangan Limit Switch Sebagai Sensor Mekanik Perancangan Skematik Regulator Perancangan Software Penjelasan Program Secara Keseluruhan Algoritma Sistem Diagram Alir Sistem Inisialisasi Input/Output Perancangan Mekanik Perancangan Bagian Penutup Botol Perancangan Control Box Realisasi Realisasi Elektronik... 53

11 Driver Motor Dengan Relay (1 Arah Putaran) Realisasi Driver Motor Dengan Relay(2Arah Putaran) Realisasi Microcontroller Realisasi Rangkaian Regulator Realisasi Konektor LCD Realisasi Keypad Realisasi Limit Switch Sebagai Sensor Mekanik Realisasi Software (Perangkat Lunak) Realisasi Mekanik Realisasi Bagian Pemutar Tutup Botol Realisasi Control Box Dengan LCD dan Keypad BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Tujuan Pengujian dan Analisa Metoda Pengujian Alat dan Bahan yang Digunakan Langkah-Langkah Pengujian dan Analisa Pengujian dan Analisa Alat Pengujian dan Analisa Sistem Minimum Atmega Pengujian dan Analisa Driver Motor Dengan Relay Pengujian dan Analisa LCD Pengujian dan Analisa Keypad Pengujian dan Analisa Keseluruhan BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A Datasheet Komponen... A LAMPIRAN B Listing Program... B LAMPIRAN C Layout PCB... C LAMPIRAN D Desain Mekanik... D

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Datasheet Datasheet ATmega A1 Datasheet Relay... A2 Datasheet Transistor 2N A3 Datasheet IC Regulator... A4 Lampiran B Listing Program Keseluruhan... B Lampiran C Desain PCB Driver Motor Dengan Relay 1 Arah Putaran Motor... C1 Driver Motor Dengan Relay 2 Arah Putaran Motor... C2 Sistem Minimum ATmega16... C3 LCD Connector... C4 Regulator Ekspansi Tegangan... C5 Rangkaian Pull-Up Switch... C6 Lampiran D Desain Mekanik Dudukan Motor... D1 Plat Dudukan... D2 Poros Pengarah... D3 Leadscrew... D4 Pengencang Tutup Botol... D5 Besi Rangka... D6 Keseluruhan Mekanik Pemutar Tutup Botol... D7

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 ES TM Capping Machines... 5 Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor DC... 8 Gambar 2.3 Bentuk Fisik Motor DC... 9 Gambar 2.4 Penampang Motor Servo Gambar 2.5 Simbol Relay Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Relay Gambar 2.7 Simbol Dioda Gambar 2.8 Dioda Dengan Bias Maju (Forward) Gambar 2.9 Dioda Dengan Bias Negatif (Reverse) Gambar 2.10 Simbol Transistor Gambar 2.11 Rangkaian Transistor Sebagai Switching Gambar 2.12 Grafik Saturasi Transistor Gambar 2.13 Konfigurasi Kaki Transistor 2N Gambar 2.14 Bentuk Fisik Transistor 2N Gambar 2.15 Contoh Perkembangan Microcontroller ATMEL Gambar 2.16 Konfigurasi Pin ATMEGA Gambar 2.17 Bentuk Fisik IC ATmega Gambar 2.18 Simbol Saklar Push button Secara Umum Gambar 2.19 Macam-Macam Push Button Gambar 2.20 Keypad Matriks Gambar 2.21 Bentuk Fisik Keypad Matriks 4x Gambar 2.22 LCD 2x Gambar 2.23 Rangkaian Dasar IC Regulator Gambar 2.24 Susunan Kaki IC Regulator 78XX Gambar 2.25 Susunan Kaki IC Regulator 79XX Gambar 2.26 Bentuk Fisik IC Regulator Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Gambar 3.2 Skematik Driver Motor Dengan Relay (1 Arah Putaran) Gambar 3.3 Layout PCB Driver Motor Dengan Relay 1 Arah Putaran Motor 36

14 Gambar 3.4 Skematik Driver Motor Dengan Relay (2 Arah Putaran) Gambar 3.5 Layout PCB Driver Motor Dengan Relay 2Arah Putaran Motor. 38 Gambar 3.6 Skematik Sistem Minimum ATMEGA Gambar 3.7 Layout PCB Rangkaian Sistem Minimum Microcontroller ATmega Gambar 3.8 Skematik Rangkaian Connector LCD Ke Microcontroller Gambar 3.9 Layout PCB Konektor LCD Gambar 3.10 Konfigurasi Pin Keypad Matriks 4x Gambar 3.11 Skematik Rangkaian Pull-Up Untuk Switch Gambar 3.12 Layout PCB Rangkaian Resistor Pull-Up Gambar 3.13 Skematik Regulator Gambar 3.14 Layout PCB Regulator Gambar 3.15Diagram Alir Sistem Keseluruhan Alat Penutup Botol Otomatis..46 Gambar 3.16 Rancangan Dudukan Motor 2 Dimensi Dengan Ukuran Gambar 3.17 Rancangan Dudukan Motor 3 Dimensi Gambar 3.18 Rancangan Besi Poros Pengarah (Lead Screw) 2 Dimensi Dengan Ukuran Gambar 3.19 Rancangan Besi Poros Pengarah (Lead Screw) 3 Dimensi Gambar 3.20 Rancangan Motor Naik-Turun Gambar 3.21 Rancangan Motor Pemutar Gambar 3.22 Rancangan Mekanik Cup Pemutar Penutup 2 Dimensi Dengan Ukuran Gambar 3.23 Rancangan Mekanik Cup Pemutar Penutup 3 Dimensi Gambar 3.24 Rancangan Pemutar Tutup Botol Tampak Depan, Tampak Samping, dan Tampak Atas Gambar 3.25 Rancangan Pemutar Tutup Botol Tampak Isometrik Gambar 3.26 Rancangan Control Box Tampak Isometrik Gambar 3.27 Realiasasi Driver Motor Dengan Relay (1 Arah Putaran) Gambar 3.28 Realiasasi Driver Motor Dengan Relay (2 Arah Putaran) Gambar 3.29 Realisasi Microcontroller Gambar 3.30 Realisasi Rangkaian Regulator Gambar 3.31 Realisasi Konektor LCD... 55

15 Gambar 3.32 Realisasi Keypad Gambar 3.33 Realiasasi Rangkaian Resistor Pull-Up Untuk Limit Switch Gambar 3.34 Realisasi Besi Poros Pengarah (Lead Screw) Gambar 3.35 Realisasi Motor Penggerak (Naik-Turun) Pemutar Tutup Botol 56 Gambar 3.36 Realisasi Bagian Pemutar Tutup Botol Beserta Motor Gambar 3.37 Realisasi Pemutar Penutup Beserta Tiang Gambar 3.38 Realisasi Control Box Dengan LCD dan Keypad Gambar 4.1 Rangkaian Led Untuk Cek Port Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD Gambar 4.3 Hasil Pengujian Keypad Gambar 4.4 Diagram Blok Alat Secara Umum... 67

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi ES TM Capping Machines... 6 Tabel 2.2 Konfigurasi Pin LCD Tabel 2.3 0Nilai MIV dan MC IC Regulator Tabel 3.1 Inisialisasi Input-Output Tabel 3.2 Keterangan Gambar Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan dan Waktu Tunda Pada ATmega Tabel 4.2 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor Dengan Relay (1 Arah). 63 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor Dengan Relay (2arah) Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Waktu Tiap Proses... 68

17 DAFTAR PUSTAKA Abi Sabrina. Fungsi Dasar Transistor. Diunduh pada tanggal 3 Mei Andrianto, Heri ; Agus Prijono dan Ratnadewi Menggambar Teknik Rangkaian PCB dengan Protel (Altium). Jakarta : Modula. Depok Instruments. Teori Keypad Matriks 4x4 dan Cara Penggunaannya. Diunduh pada tanggal 14 Mei Elektro-Control-Team. LCD dan Keypad. Diunduh pada tanggal 15 Mei Enterprise Tondelli. Capping Machines. Diunduh pada tanggal 12 April Fahmizal. Mengakses Keypad dengan Bascom AVR. Diunduh pada tanggal 12 Mei 2012 Iswanto, S.T Design dan Implementasi Sistem Embaded Mikrokontroler ATmega 8535 dengan Bahasa BASIC. Yogyakarta: Gava Media. Kinex Cappers. ES Series Electric Bottle Capper Bottle Capper Specialists since Diunduh pada tanggal 12 April Musbikhin. Driver Motor dengan Relay dan Optocoupler. Diunduh pada tanggal 2 Mei Nono Haryono. Limit Switch. Diunduh pada tanggal 5 Mei 2012.

18 Rangkuti, Syahban Mikrokontroller ATMEL AVR Simulasi dan Praktek Menggunakan ISIS Proteus dan Code Vision AVR. Bandung: Informatika. Setiawan, Afrie Aplikasi Mikrokontroler ATmega 8535 & ATmega 16 Menggunakan BASCOM AVR. Yogyakarta: Andi. Suswanto. Saklar dan Tombol Switch and Push Button. Diunduh pada tanggal 8 Mei Wikipedia. 78xx. Diunduh pada tanggal 8 Mei Yuda Isparela. Regulator Tegangan Dengan IC 78XX. Diunduh pada tanggal 8 Mei 2012.