LAPORAN SKRIPSI KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER SUMBU X-Y PADA PROTOTIPE MESIN CUTTER UNTUK MEMBUAT POLA GARIS TEGAK LURUS DAN PERSEGI ACHMAD LATIF NIM. 201152013 DOSEN PEMBIMBING Mohammad Iqbal, ST, MT Solekhan, ST, MT PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2016
HALAMAN PERSETUJUAN KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER SUMBU X-Y PADA PROTOTIPE MESIN CUTTER UNTUK MEMBUAT POLA GARIS TEGAK LURUS DAN PERSEGI ACHMAD LATIF NIM. 201152013 Kudus, 02 Juli 2016 Menyetujui, Pembimbing Utama, Pembimbing Pendamping, Mohammad Iqbal, ST., MT NIDN. 0619077501 Solekhan, ST., MT NIDN. 0619057201 Mengetahui Koordinator Skripsi/Tugas Akhir Imam Abdul Rozaq, S.pd., MT NIDN. 0628088601 ii
HALAMAN PENGESAHAN KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER SUMBU X-Y PADA PROTOTIPE MESIN CUTTER UNTUK MEMBUAT POLA GARIS TEGAK LURUS DAN PERSEGI ACHMAD LATIF NIM. 201152013 Kudus, 02 Juli 2016 Menyetujui, Ketua Penguji, Anggota Penguji I, Anggota Penguji II, Moh. Dahlan, ST., MT NIDN. 0601076901 Imam Abdul Rozaq, S.pd., MT NIDN. 0628088601 Mohammad Iqbal, ST., MT NIDN. 0619077501 Dekan Fakultas Teknik Mengetahui Ketua Program Studi Teknik Elektro Moh. Dahlan, ST., MT NIDN. 0601076901 Budi Gunawan, ST., MT NIDN. 0613027301 iii
PERNYATAAN KEASLIAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Achmad Latif NIM : 201152013 Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 16 Januari 1993 Judul Skripsi : Kendali Pergerakan Motor Stepper Sumbu X-Y Pada Prototipe Mesin Cutter Untuk Membuat Pola Garis Tegak Lurus dan Persegi Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil penelitian, 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 ketidakbenaran 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, 02 Juli 2016 Yang memberi pernyataan, Materai 6000 Achmad Latif NIM. 201152013 iv
KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER SUMBU X-Y PADA PROTOTIPE MESIN CUTTER UNTUK MEMBUAT POLA GARIS TEGAK LURUS DAN PERSEGI Nama mahasiswa : Achmad Latif NIM : 201152013 Pembimbing : 1. Mohammad Iqbal, ST., MT 2. Solekhan, ST., MT RINGKASAN Salah satu mesin yang digunakan pada industri manufaktur modern adalah mesin cutter. Mesin ini memiliki peranan penting dalam industri manufaktur karena tingginya permintaan akan produk yang memiliki tingkat akurasi dan presisi yang tinggi. Dari masalah tersebut maka penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kesalahan kinerja pergerakan sumbu X dan Y pada prototipe mesin cutter berdasarkan ukuran tertentu untuk membuat garis tegak lurus dan pola persegi. Menggunakan Modul Driver L297, L298N dan mikrokontroller jenis Arduino Uno R3 yang terhubung dengan antarmuka berbasis java melalui komunikasi terminal komputer, dalam hal ini bertujuan untuk menjalankan mesin cutter yang akan diuji. Pengujian dilakukan berulang-ulang untuk mengetahui pergerakan arah sumbu pada prototipe mesin cutter sehingga dari pengujian tersebut prototipe mesin cutter memiliki akurasi yang baik. Dari hasil penelitian, pergerakkan motor stepper baik sumbu X, sumbu Y dan pola persegi dengan memberikan setting value dari 1-30 cm, sedangkan untuk persegi setting value bebas. Berdasarkan hasil pengujian pada sumbu X didapatkan data kesalahan terbesar adalah 4,44% pada setting value 3 cm, pada sumbu Y didapatkan data kesalahan terbesar adalah 3,33% pada setting value 1 dan 2 cm. Sedangkan pengujian untuk membuat pola persegi didapat data kesalahan terbesar adalah 5,00% pada setting value 8 cm. Secara keseluruhan bahwa pergerakkan sumbu X dan sumbu Y yang dibuat sudah mampu berfungsi dengan baik karena rata-rata kesalahan pada sumbu X sebesar 1,06%, sumbu Y sebesar 0,83% dan untuk membuat pola persegi sebesar 1,05%. Kata kunci : Kendali Pergerakan, Arduino Uno, Motor Stepper dan Mesin Cutter. v
MOVEMENT CONTROL STEPPER MOTOR X - Y AXIS ON PROTOTYPE CUTTER MACHINES FOR MAKING STRAIGHT LINE AND SQUARE PATTERN Student Name : Achmad Latif Student Identity Number : 201152013 Supervisor : 1. Mohammad Iqbal, ST., MT 2. Solekhan, ST., MT ABSTRACT One of machine which used in the modern manufacturing industry is a cutter machine. This machine have the important act in the manufacture industry because of too much of products who have high levels of accuracy and precision. Based on that problem so, this research made for knowing how many error performance of X-Y axis movement on prototype cutter machine base on specific measures for making straight line and square patterns. Using the Driver L297 module, L298N and microcontroller Arduino Uno R3 which connecting with java interface through computer communications terminal, in this is case for operate the cutter machine who will tested. The test doing repeated for knowing the axis movement on prototype cutter machine, until that testing prototype cutter machine has good accuration. From the research results, stepper motor movement X axis, Y axis given setting value from 1-30 cm, and for square pattern free setting value. Based on results of testing on X axis found the greatest error data 4.44% on setting value 3 cm, then on Y axis found the greatest error data 3.33% on setting value 1 and 2 cm. While testing for make a square pattern found the greatest error data 5.00% on the setting value 8 cm. Overall that movement of the X axis and Y axis which made up is already capable because the average error of X axis on 1.06 %, the Y axis on 0.83 % and for square pattern on 1.05%. Keywords : Movement Control, Arduino Uno, Stepper Motor and Cutter Machine. vi
KATA PENGANTAR Assalamualaikum, Wr. Wb. Alhamdulillah segala puji hanya milik Allah SWT yang telah melimpahkan segala nikmat, rahmat dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi dengan judul Kendali Pergerakan Motor Stepper Pada Mesin Cutter Untuk Membuat Pola Garis Tegak Lurus dan Persegi. Penyusunan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan program studi Teknik Elektro S-1 pada Fakultas Teknik Universitan Muria Kudus. Selama penulisan dan penyusunan laporan skripsi ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Suparnyo, S.H, M.S, selaku Rektor Universitas Muria Kudus. 2. Bapak Mohammad Dahlan, S.T, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas muria Kudus. 3. Bapak Budi Gunawan S.T, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro S1 yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi. 4. Bapak Mohammad Iqbal, S.T, M.T, selaku Pembimbing I yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi ini. 5. Bapak Solekhan S.T, M.T, selaku Pembimbing II yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi ini. 6. Keluarga yang selalu memberikan do a dan dukungannya. 7. Teman-teman kuliah khususnya di jurusan Teknik Elektro yang telah membantu memberikan motivasi, saran-saran, segala bantuan sehingga terselesainya laporan skripsi ini. 8. Semua pihak yang telah membantu proses penyusunan skripsi ini yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Semoga segala bantuan yang telah diberikan menjadi catatan amal tersendiri di hari perhitungan kelak dan semoga Allah SWT memberikan balasan yang setimpal. Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan laporan skripsi ini, tetapi penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk vii
itu saran dan kritik senantiasa penulis harapkan demi kesempurnaan laporan skripsi ini. Akhir kata semoga laporan ini dapat menambah khasanah pustaka di lingkungan almamater Universitas Muria Kudus. Amiin. Wassalamualaikum, Wr. Wb. Kudus, 02 Juli 2016 Penulis viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii PERNYATAAN KEASLIAN... iv RINGKASAN... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.3 Tujuan... 3 1.5 Manfaat... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mesin CNC... 4 2.1.1 Bagian Mesin CNC... 4 2.1.2 Prinsip Kerja Mesin CNC 2 Axis... 5 2.1.3 Penggerak Sumbu X dan Y... 5 2.2 Motor Stepper... 8 2.2.1 Motor Stepper Unipolar... 8 2.2.2 Motor Stepper Bipolar... 9 2.3 Arduino Uno... 10 2.4 Software Netbeans 8.2 IDE... 11 2.5 Kesalahan/Error Dalam Pengukuran... 12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Persiapan... 14 3.2 Perancangan dan Pembuatan Alat... 15 3.2.1 Perancangan Rangkaian Driver Mesin CNC... 16 3.2.2 Perancangan Modul Driver Mesin CNC... 16 3.2.3 Perancangan Software... 18 3.2.4 Perancangan Mekanik... 20 3.3 Pengujian Alat... 21 3.4 Pengambilan Data Dan Pembahasan... 22 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Sistem... 23 4.2 Pengujian Pada Benda Kerja... 23 4.3 Hasil Percobaan... 23 ix
4.3.1 Pengujian Sumbu X Dengan Masukkan Panjang 1-30 cm... 23 4.3.2 Pengujian Sumbu Y Dengan Masukkan Panjang 1-30 cm... 25 4.3.3 Pengujian Sumbu X-Y Untuk Membuat Pola Persegi... 27 4.4 Presentase Error Pengukuran... 29 4.4.1 Perhitungan Persentase Error Pada Sumbu X... 29 4.4.2 Perhitungan Persentase Error Pada Sumbu Y... 30 4.4.3 Perhitungan Persentase Error Pada Pola Persegi... 30 4.5 Pembahasan... 31 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 32 5.2 Saran... 33 DAFTAR PUSTAKA... 34 LAMPIRAN... 35 BIODATA PENULIS... 41 x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema Bagian Mesin CNC... 4 Gambar 2.2 Mekanisme Arah Gerakan Sumbu X Dan Y... 5 Gambar 2.3 Motor Terhubung Ulir... 6 Gambar 2.4 Putaran Motor Stepper Dan Ulir... 6 Gambar 2.5 Sistem Kontrol Terbuka Dan Kontrol Tertutup... 7 Gambar 2.6 Jumlah Pulsa Mewakili Jumlah Putaran... 8 Gambar 2.7 Motor Stepper Unipolar... 9 Gambar 2.8 Motor Stepper Bipolar... 9 Gambar 2.9 Arduino Uno... 11 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... 14 Gambar 3.2 Diagram Blok Hardware... 15 Gambar 3.3 Driver Mesin CNC Dengan Arduino Uno... 16 Gambar 3.4 Rangkaian Driver L297 Dan L298N... 17 Gambar 3.5 Perancangan Driver Motor Stepper Bipolar... 17 Gambar 3.6 Tampilan Awal Antarmuka Kendali... 18 Gambar 3.7 Flowchart Rancangan Software... 19 Gambar 3.8 Mekanik Sumbu Y... 20 Gambar 3.9 Mekanik Sumbu X... 21 Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu X... 25 Gambar 4.2 Grafik Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu Y... 27 Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengukuran Percobaan Pola Persegi... 29 xi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu X... 24 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu Y... 26 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu Pola Persegi... 28 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Tabel 4.1 Percobaan Sumbu X... 36 Lampiran 2 Tabel 4.2 Percobaan Sumbu Y... 37 Lampiran 3 Tabel Spesifikasi Ulir Matrik... 38 Lampiran 4 Gambar Pengujian Pola Persegi... 39 Lampiran 5 Cara Mengoperasikan Kendali Prototipe Mesin Cutter... 40 xiii
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN GUI CNC IDE : Grafic Unit Interface : Computer Numeric Controller : Intregrated Development Envir xiv