BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI Suatu tujuan akan tercapai dengan baik bila dilakukan melalui tahaptahap yang disusun dan dikerjakan dengan baik pula. Sebelum suatu ide diwujudkan dalam bentuk nyata, ide tersebut harus diuji kelayakannya untuk dilaksanakan. Setelah lolos dari uji kelayakan maka ide tersebut dapat segera direalisasikan. 3.1 Tujuan Perancangan Perancangan dilakukan untuk merealisasikan ide menjadi bentuk nyata sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. 3.2 Langkah Langkah Perancangan Langkah-langkah yang harus ditempuh dalam proses perancangan adalah sebagai berikut: 3.2.1 Tahap Perencanaan Rangkaian Gagasan yang baik adalah yang disertai dengan langkah-langkah nyata untuk mewujudkannya. Dari gagasan yang diperoleh, langkah selanjutnya adalah membuat rangkaian sesuai dengan ide yang ada atau mencari rangkaian yang ada guna mendukung perencanaan untuk dimodifikasi sesuai kebutuhan. 3.2.2 Tahap Pencarian Komponen Komponen-komponen yang diperlukan oleh rangkaian hasil perencanaan harus diperiksa keberadaannya di pasaran sehingga tidak menyulitkan dalam penyusunan rangkaian. Komponen-komponen ini juga harus disesuaikan dengan karakteristik rangkaian yang ada agar spesifikasi alat dapat tercapai. 3.2.3 Tahap Percobaan Dalam tahap percobaan, komponen yang akan dicoba sebaiknya diperiksa terlebih dahulu sehingga selama percobaan tidak akan timbul kesulitan akibat pemakaian komponen yang tidak benar. 24
Mula-mula rangkaian dicoba di atas protoboard untuk memudahkan penggantian komponen dan memudahkan pemeriksaan per blok rangkaian. Dengan cara tersebut, kesalahan yang terjadi mudah dicari dan dilokalisir. 3.2.4 Tahap Pembuatan Lay-out PCB Setelah rangkaian pada protoboard terbukti benar, langkah selanjutnya adalah membuat lay-out rangkaian. Lay-out dibuat menurut aturan pembuatannya guna menghindari gangguan yang dapat menghalangi kinerja rangkaian. Lay-out rangkaian dapat dibuat dengan bantuan software ProtelDXP pada komputer atau secara manual. Setelah lay-out PCB selesai dibuat, langkah selanjutnya adalah pemasangan komponen. 3.2.5 Tahap Perakitan Pada tahapan ini, PCB dan komponen-komponen dirakit menjadi satu. Pemasangan komponen sesuai tempatnya pada lay-out rangkaian. Komponen dipasang pada satu bagian permukaan PCB kemudian menyolder kaki-kaki komponen pada PCB. 3.2.6 Tahap Pengetesan Komponen yang telah dirakit pada PCB lalu dites untuk mengetahui benar tidaknya rangkaian. Bila rangkaian baik, lakukan pengetesan lainnya untuk mengetahui spesifikasinya apakah sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan atau tidak. Dengan pengetesan ini, kemampuan rangkaian dapat diketahui. 3.3 Blok Diagram dan Perancangan Sistem Perangkat Keras Untuk perancangan dan realisasi sistem secara keseluruhan diperlukan dua tahap perancangan, yaitu perancangan dari sisi perangkat keras dan dari sisi perangkat lunak. Secara garis besar, sistem Mesin Rolling Bonding Cream Solder ini terbagi atas beberapa bagian, seperti diperlihatkan pada gambar 3.1, sebagai berikut : 25
Gambar 3.1 Blok Diagram Perangkat Adapun urutan dalam merancang alat ini sebagai berikut: 1. Perancangan Rangkaian Power Supply Rangkaian pendukung yang digunakan sebagai supply tegangan untuk Arduino mikrokontroler dan Switch Motor Control. Terdiri dari dua output tegangan, yaitu 5 Volt dan 24 Volt. 2. Perancangan Keypad Poin-poin yang dijadikan pertimbangan dalam rangkaian ini adalah sebagai input untuk memasukkan data waktu sesuai kode-kode angka yang ada. 3. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian ini dijadikan pertimbangan awal mengingat perangkat ini merupakan komponen utama dalam melakukan kontrol dari kinerja sistem. Semua kontrol dari tiap-tiap blok sistem dikendalkan pada rangkaian ini. 4. Perancangan Rangkaian Display Poin-poin yang dijadikan pertimbangan dalam rangkaian ini adalah sebagai tampilan dari output tombol keypad yang ditekan. Display berupa LCD 16x2 keypad shield. 26
5. Perancangan Switch Motor Control Poin-poin yang dijadikan pertimbangan dalam rangkaian ini adalah sebagai switch yang akan mengontrol kondisi motor ON atau OFF serta arah perputaran motor CW atau CCW secara otomatis oleh mikrokontroler. 3.4 Realisasi Perangkat Keras ( Hardware ) 3.4.1 Rangkaian Catu Daya. Pada rangkaian catu daya menghasilkan dua tegangan keluaran, yaitu tegangan 5 volt dan 24 volt. Tegangan yang dihasilkan sebagai catu daya perangkat, tegangan 5 volt digunakan untuk catu daya Arduino mikrokontroler dan 24 volt digunakan sebagai catu daya pada Switch motor kontrol. Konfigurasi rangkaian catu daya tersebut dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini. Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler dan catu daya 3.4.2 Rangkaian Arduino Mikrokontroler, Keypad dan LCDKeypad Sheild Rangkaian ini digunakan sebagai pusat kontrol untuk semua bagian perangkat. Pada rangkain ini terdiri atas tiga rangkain penting yaitu Arduino mikrokontroler, LCD keypad shield dan keypad itu sendiri. Keypad merupakan input data untuk Arduino mikrokontroler. Keypad yang digunakan pada perangkat menggunakan keypad matriks 3x4 yang terdiri dari 12 data masukan, yaitu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, * dan #. Keypa 3x4 mempunyai 7 pin keluaran, dimana pin pin tersebut terhubung dengan pin pada 27
arduino mikrokontroler yang terhubung juga dengan LCDkeypad shield. Pin arduino yang digunakan untuk koneksi keypad disini menggunakan pin digital 2, 3, 11, 12, 13, dan analog 4, 5. Sususnan konfigurasi keypad secara umum dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini. Gambar 3.3 Konfigurasi Keypad 3x4 secara umum LCDkeypad shield merupakan rangkaian LCD terpasang yang praktis dan plug-unplug terhadap Arduino mikrokontroler. Pada rangkaian ini, pin pin sudah terpasang dan terhubung secara langsung dengan pin pin arduiono mikrokontroler. Pada gambar 3.4 di bawah menjelaskan koneksi pin - pin struktur LCDkeypad yang terhubung dengan pin pin pada arduino mikrokontroler. Gambar 3.4 Interkoneksi LCDkeypad dengan Arduino Mikrokontroler 28
Pada mesin ini, pin arduino mikrokontroler yang digunakan sebagai input pada LCDkeypad adalah 1. Pin digital 9 terhubung ke pin Enable ( E ) 2. Pin digital 8 terhubung ke pin RS 3. Pin digital 7 terhubung ke pin DB7 4. Pin digital 6 terhubung ke pin DB6 5. Pin digital 5 terhubung ke pin DB5 6. Pin digital 4 terhubung ke pin DB4 7. Pin Vcc dan Gnd terhubung sama Rangkaian LCDkeypad shield, Keypad dan Arduino mikrokontroler dapat terpasang dalam satu board secara plug unplug. Gambar 3.5 berikut menggambarkan ketiga rangkaian tersebut yang sudah terpasang. Pada gambar terdapat kabel jumper yang menghubungkan pin 6 dan 7 keypad dengan pin A4 dan A5 pada arduino. Ini disebabkan pin digital 0 dan 1 pada arduino merupakan pin Tx dan Rx yang tidak bisa digunakan. Gambar 3.5 Rangkaian terpasang antara LCDkeypad, Keypad dan Arduino Mikrokontroler 29
3.4.3 Rangkaian Switch Kontrol Motor Rangkaian ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian Switch kontrol ON- OFF motor dan switch kontrol arah putaran motor secara otomatis. Switch kontrol ON-OFF motor berfungsi sebagai kontrol otomatis untuk menghidupkan ( ON ) dan mematikan ( OFF ) motor. Sedangkan Switch kontrol arah putaran motor berfungsi sebagai kontrol arah putaran motor CW atau CCW, ini dimaksudkan untuk proses pengereman atau break pada motor. Secara garis besar kedua bagian ini memiliki bentuk dan susunan rangkaian yang sama, yaitu terdiri dari rangkain LED indikator, Transistor switch dan Relay. Konfigurasi rangkaian Switch control motor dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini. Gambar 3.6 Rangkaian Switch Kontrol Motor Rangkaian Switch kontrol terdapat dua tegangan catuan, yaitu tegangan supply 24 volt untuk tegangan aktivasi relay dan 5 volt output pin arduino sebagai switch control. Output pin arduino mikrokontroler yang digunakan yaitu pin A4 (CH1) sebagai Switch kontrol ON-OFF motor dan pin A3 (CH2) sebagai Switch kontrol arah putaran motor. Sedangkan Relay pada bagian ini terhubung dengan pin motor untuk menghidupkan dan mematikan motor. Pada gambar 3.6 di bawah ini merupakan struktur koneksi yang harus dipasangkan dalam mengontrol motor induksi. 30
Gambar 3.7 Koneksi Diagram Pin Motor Induksi dan Arah putaran 3.5 Perancangan Perangkat Lunak ( Software ) Perangkat lunak yang digunakan berupa bahasa asembler untuk kemudian diisikan ke dalam Arduino mikrokontroler. Secara garis besar program yang dibuat mengacu pada diagram alir dari program utama pada mikrokontroler seperti terlihat pada gambar 3.8. Saat perangkat dinyalakan, system pada arduino mikrokontroler akan melakukan inisialisasi. Setelah inisialisasi selesai, arduino mikrokontroler mengirimkan data berupa ***WELCOME***, ROLLING MACHINE, MACHINE POWER ON pada LCD sebagai informasi bahwa mesin sudah menyala (ON) dan ROLLING MENU * Sleep # Start sebagai tampilan menu pada mesin. Pada mesin ini terdapat dua menu utama yaitu SLEEP mode sebagai mode waktu tunggu / pewaktu pada mesin sebelum menyala secara otomatis selama waktu yang ditentukan dan START mode sebagai mode waktu untuk menyalakan mesin secara langsung tanpa waktu tunggu. Pada menu utama, jika data masukan yang ditekan pada keypad tanda bintang ( * ), maka akan masuk menu input sleep time sebanyak 4 digit. Jika tanda pagar ( # ) yang ditekan, maka akan masuk ke menu input start time sebanyak 4 digit juga. 31
Mulai Inisialisasi Mikrokontroler, LCD dan Keypad LCD Display " *** WELCOME *** " LCD Display ROLLING MACHINE MACHINE POWER ON LCD Display ROLLING MENU * Sleep # Start Tekan * Tidak Ya SLEEP Mode Tekan # Ya Tidak START Mode FINISH Mode LCD Display " FINISH ROLLING " " MACHINE STANDBY " Delay 5 detik Selesai Gambar 3.8 Diagram alir Program Utama Menu Sleep mode memberikan masukan waktu tunggu sebelum motor menyala selama hh jam dan mm menit sesuai input masukan yang diberikan. Setelah menekan 4 digit angka ( hh : mm ), untuk melanjutkan ke menu selanjutnya ( Start mode ) dilakukan dengan menekan * pada keypad. Tetapi jika 32
data yang dimasukan salah atau akan mengubah waktu tunggu, dapat dilakukan dengan menekan # pada keypad. Sedangkan bila ingin kembali ke menu utama dengan menekan 0 pada keypad. Setelah memasukan waktu sleep sebanyak 4, perintah selanjutnya hanya ada 3 fungsi tersebu. Apabila menekan selain tombol tersebut, maka mesin tidak akan memberikan respon. Untuk diagram alir SLEEP mode ini dapat dilihat pada gambar 3.9 di bawah ini. Gambar 3.9 Diagram Alir Sub Proses Sleep Mode 33
Sama halnya dengan menu SLEEP, pada menu START mengharuskan input data sebanyak 4 kali dari menekan keypad yaitu hh jam dan mm menit. Ini merupakan masukan untuk lamanya motor berputar. Setelah selesai mesin meng intruksikan untuk menekan 3 tombol keypad yaitu tombol * untuk mengaktifkan waktu mundur aktivasi motor (Finish mode), tombol # untuk merubah atau menghapus kembali data masukan dan tombol 0 agar kembali ke menu utama. Untuk diagram alir dapat dilihat pada gambar 3.10 dibawah ini. Gambar 3.10 Diagram Alir Sub Proses Start Mode 34
Prosedur selanjutnya setelah melakukan pemilihan menu yaitu final proses (Finish Mode). Pada diagram alir gambar 3.10 menunjukan flow final proses atau proses terakhir dari sistem pada mesin. Gambar 3.11 Diagram Alir Sub Proses Finish Mode 35
Proses terakhir seperti yang ditunjukan pada gambar 3.10 merupakan proses eksekusi untuk menghidupkan mesin. Data yang telah dimasukan sebelumnya yang tersimpan sementara diambil kembali untuk mengetahui data waktu untuk melakukan proses. Data yang diperoleh sistem memberikan keputusan apakah menggunakan waktu tunggu atau langsung menghidupkan motor pada mesin. Bila hasil yang diperoleh menggunakan waktu tunggu maka sistem program pada mesin melakukan counter mundur selama jj menit dan ss jam. Selanjutnya sitem mulai menghidupkan motor pada mesin dan menghitung counter mundur selama jj menit dan zz jam sebelum motor berhenti secara otomatis ( sistem break ). Sedangkan bila hasil yang diperoleh tanpa input waktu tunggu ( START Mode ), mesin langsung menghidupkan motor pada mesin dan menghitung counter mundur selama jj menit dan zz jam sebelum motor berhenti secara otomatis. Pada diagram alir secara keseluruhan, sistem START mode termasuk dalam bagian sistem SLEEP mode. 36