KARYA TULIS ILMIAH MAHASISWA BERPRESTASI NASIONAL PROGRAM DIPLOMA
SMART CONTROLLED POTTERY-WHEEL ALAT PEMUTAR GERABAH OTOMATIS UNTUK MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS INDUSTRI GERABAH (Studi Kasus di Desa Rendeng Kecamatan Malo Kabupaten Bojonegoro)
Muhammad Irfan Mas’udi 2210141057
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA 2017
i
ii
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala karunia dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis dengan judul: SMART CONTROLLED POTTERY-WHEEL ALAT PEMUTAR GERABAH OTOMATIS UNTUK MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS INDUSTRI GERABAH (Studi Kasus di Desa Rendeng Kecamatan Malo Kabupaten Bojonegoro). Karya tulis ini, merupakan sebuah sumbangsih penulis terhadap kewajibannya sebagai mahasiswa untuk
selalu
menjunjung
nilai-nilai
pendidikan,
pengajaran,
penelitian,
pengembangan, serta pengabdian masyarakat untuk mencapai tujuan Tri Dharma Perguruan Tinggi. Dengan segala bantuan, dukungan, bimbingan serta pengarahan dalam proses penulisan kaya tulis ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua yang selalu memberikan nasihat dan dukungan doa kepada penulis. 2. Bapak Dr. Zainal Arief, S.T., M.T. selaku Direktur Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 3. Bapak Dr. Eng. Indra Adji Sulistijono, ST., M.Eng. selaku Wakil Direktur Bidang Kemahasiswaan Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 4. Manajemen Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Yang banyak membantu dalam pelayanan akademik dan kemahasiswaan. 5. Bapak Tri Harsono, S.Si., M.Kom., Ph.D. selaku Kepala Departemen Teknik Informatika dan Komputer Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 6. Bapak Dwi Kurnia Basuki, S.Si., M.Kom. selaku Kepala Program Studi Teknik Komputer Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 7. Bapak Adnan Rahmat Anom Besari S,ST., M.Sc. selaku dosen pembimbing karya ilmiah ini atas bimbingan, perhatian, dan dukungan motivasi yang diberikan kepada penulis. 8. Bapak Robet Syaifun Nuwas selaku ketua paguyuban pengrajin gerabah Desa Rendeng, Kecamatan Malo, Kabupaten Bojonegoro
iv
9. Segenap Bapak-Ibu dosen Program Studi Teknik Komputer Politeknik Elektronika Negeri Surabaya yang telah memberikan pengajaran dan pendidikan baik sebagai pengampu mata kuliah maupun sebagai tauladan yang baik bagi penulis. 10. Bapak Fernando Ardilla, S.ST., M.T., dan bapak Bayu Sandi Marta, S.ST., M.T. sebagai pembimbing Tim Robot PENSAE 2016, beserta rekan-rekan PENSAE 2016 sebagai partner setia dalam diskusi ilmiah dan riset dalam pengembangan teknologi robotika Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 11. Teman-teman Teknik Komputer Politeknik Elektronika Negeri Surabaya angkatan 2014 yang selalu memberikan dukungan yang tiada henti untuk penulis. 12. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan karya tulis ilmiah yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis berharap bahwa karya tulis ini tidak disusun hanya untuk melengkapi persyaratan seleksi Mahasiswa Berprestasi 2017 tetapi juga sebagai bahan kajian dan rujukan yang berkelanjutan untuk memberi kemanfaatan yang lebih luas kepada masyarakat dan juga sebagai masukan bagi pembaca.
Surabaya, 4 Mei 2017 Muhammad Irfan Mas’udi
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii SURAT PERNYATAAN ...................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1 1.1.
Latar Belakang Masalah ............................................................................1
1.2.
Uraian Produk ...........................................................................................2
1.3.
Rumusan Masalah .....................................................................................3
1.4.
Tujuan Program .........................................................................................3
1.5.
Manfaat Program .......................................................................................3
1.6.
Metode Pengembangan Produk .................................................................4
BAB II TELAAH PUSTAKA .................................................................................6 2.1.
Alat Pemutar Gerabah Konvensional ........................................................6
2.2.
Alat Pemutar Gerabah Otomatis................................................................7
2.3.
Mikrokontroler ATMEGA 8 .....................................................................8
2.4.
Brushless DC Motor ..................................................................................9
2.5.
Driver Motor BTN7971B High Current .................................................10
2.6.
Power Supply dengan Output 24VDC 20A.............................................11
BAB III DESKRIPSI PRODUK ............................................................................12 3.1.
Gambaran Umum Produk........................................................................12
3.2.
Gambaran Umum Produk........................................................................12
3.3.
Fitur-fitur Smart Controlled Pottery-Wheel ............................................14
3.4.
Penggunaan metode kontrol PID .............................................................14
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN .....................................................15 4.1.
Pengujian Kontrol Kecepatan dan Kestabilan Motor Pemutar ...............15
4.2.
Pengujian dan Analisa Produksi ..............................................................16
4.3.
Aspek Ekonomi .......................................................................................18
4.4
Analisa Kompetitor .................................................................................19
BAB V PENUTUP ................................................................................................20
vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Tahapan proses pengembangan produk ...............................................4 Gambar 2.1 Alat pemutar gerabah konvensional .....................................................6 Gambar 2.2 Proses pembuatan gerabah menggunakan alat konvensional...............7 Gambar 2.3 Produk Shimpo VL Whisper Pottery Wheel .........................................8 Gambar 2.4 Konfikurasi pin ATMEGA8 (a) DIP (b) SMD ....................................9 Gambar 2.5 Timing komutasi brushless dc motor .................................................10 Gambar 2.6 Blok diagram BTN7971B ..................................................................10 Gambar 2.7 Power Supply input 220VAC output 24V 20A ..................................11 Gambar 3.1 Disain Smart Controlled Pottery-Wheel ............................................13 Gambar 3.2 Blok diagram sistem Smart Controlled Pottery-Wheel......................13 Gambar 3.3 Sistem kontrol PID pada Smart Controlled Pottery-Wheel ...............14 Gambar 4.1 Blok penerapan kontrol PID motor pemutar ......................................15 Gambar 4.2 Grafik respon kecepatan dengan (a) set-point 700 rpm, (a) set-point 15 800 rpm, (c) set-point 1000 rpm, ....................................................155 Gambar 4.3 Pengrajin menggunakan Smart Controlled Pottery-Wheel ...............16 Gambar 4.5 Contoh produk gerabah ......................................................................17 Gambar 4.6 Grafik perbandingan penjualan gerabah ..........................................178 18
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengujian Smart Controlled Pottery-Wheel ........................................107 17 Tabel 4.2 Perbandingan Produksi ........................................................................108 18 19 Tabel 4.3 Biaya produksi Smart Controlled Pottery-Wheel ................................119 Tabel 4.4 Perbandingan keunggulan dengan kompetitor .....................................139 19
viii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Usaha Kecil Menengah (UKM) merupakan salah satu kelompok masyarakat produktif di Indonesia. Upaya pengembangan UKM sebagai sektor yang sangat penting dalam perekonomian negara harus selalu ditingkatkan. Sesuai dengan visi pembangunan industri nasional sebagaimana yang tercantum dalam Peraturan Presiden Nomor 28 Tahun 2008 tentang Kebijakan Industri Nasional bahwa Indonesia menjadi negara industri tangguh pada tahun 2025. Untuk mewujudkan visi pembangunan tersebut, diperlukan upaya-upaya terstruktur dan terukur[1]. Salah satu upaya tersebut adalah dengan meningkatkan peran industri kecil dan menengah terhadap Produk Domestik Bruto (PDB) Indonesia. Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistika pada tahun 2015, keberadaan dari industri mikro, kecil dan menengah pada sektor gerabah, keramik, maupun batu berada pada urutan keempat dengan jumlah industri sebanyak 15.067 unit usaha[2]. Menurut data dari Trade Research and Development Agency (TREDA) di tahun 2012 menyebutkan bahwa Indonesia mampu memproduksi 37.523.000 ton gerabah per tahunnya[3]. Upaya dan program pemberdayaan telah dilakukan, baik oleh pemerintah kabupaten maupun lembaga-lembaga swasta untuk memberdayakan pelaku industri gerabah melalui diklat, pemagangan dan bantuan modal usaha[4]. Sentra industri gerabah di Desa Rendeng, Kecamatan Malo, Kabupaten Bojonegoro dan sentrasentra indutri gerabah yang ada di Indonesia, pada umumnya masih menggunakan teknologi tradisional dalam bentuk perangkat-perangkat konvensional yang sifatnya manual. Alat produksi gerabah digunakan oleh pengrajin untuk membantu proses pembentukan hingga proses pembakaran gerabah. Pada proses pembentukan tanah liat plastis menjadi gerabah, diperlukan alat pemutar gerabah. Alat tersebut memiliki peran yang paling penting dalam proses produksi gerabah. Alat pemutar gerabah konvensional, memerlukan tenaga manusia secara manual pada proses pembentukan gerabah. Disisi lain, alat pemutar gerabah otomatis harganya sangat mahal. Untuk mendatangkan alat tersebut relatif sulit bagi pengrajin, karena merupakan produk import. Modal dan suntikan dana yang diberikan oleh pemerintah tidaklah cukup, karena lebih banyak digunakan pengrajin gerabah untuk 1
peningkatan jumlah produksi. Sehingga para pengrajin gerabah terpaksa harus tetap menggunakan alat-alat konvensional untuk produksi. Melihat besarnya angka sektor industri gerabah dan pentingnya pengembangan teknologi pada alat produksi gerabah, maka diperlukan sebuah alat yang modern dan ekonomis untuk meningkatkan produktivitas industri gerabah. Yakni dengan memberikan inovasi pada alat pemutar gerabah konvensional, yang sifatnya manual menjadi alat pemutar gerabah otomatis. Smart Controlled Pottery-Wheel adalah sebuah alat pemutar gerabah otomatis yang dapat digunakan untuk menggantikan alat pemutar gerabah konvensional dengan tujuan dapat membantu pengrajin gerabah untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi industri gerabah, khususnya di sentra gerabah Desa Rendeng, Kecamatan Malo, Kabupaten Bojonegoro. 1.2. Uraian Produk Smart Controlled Pottery-Wheel adalah sebuah alat pemutar gerabah yang bekerja secara otomatis dan dapat dikontrol oleh pengrajin sesuai dengan kondisi yang diperlukan. Smart Controlled Pottery-Wheel terdiri dari tiga bagian utama, yakni rangka mekanik, meja putar, dan kontrol kestabilan kecepatan meja putar. Smart Controlled Pottery-Wheel merupakan sistem mekanik, hardware, dan program yang terintegrasi, sebagai inovasi teknologi terhadap alat pemutar gerabah konvensional, untuk membantu pengrajin gerabah meningkatkan produktivitas industri gerabah. Smart Controlled Pottery-Wheel memiliki pengatur kecepatan meja putar yang mudah dioperasikan oleh pengrajin, serta memiliki kestabilan meja putar yang tinggi. Untuk kenyamanan pengrajin, Smart Controlled Pottery-Wheel dilengkapi dengan kursi yang dapat diatur tinggi rendahnya. Untuk mendapatkan posisi yang optimal, pengrajin dapat mengatur jaraknya dengan meja putar. Smart Controlled Pottery-Wheel jauh lebih ekonimis dibanding alat pemutar gerabah lain yang ada di pasaran.
2
1.3. Rumusan Masalah 1. Bagaimana upaya peningkatan produktivitas industri gerabah di sentra gerabah Desa Rendeng, Kecamatan Malo, Kabupaten Bojonegoro? 2. Bagaimana merancang dan membuat alat pemutar gerabah otomatis yang ekonomis? 1.4. Tujuan Program 1. Untuk membantu pengrajin gerabah dalam peningkatan produktivitas industri gerabah. 2. Pemanfaatan teknologi terapan tepat guna dengan merancang dan membuat alat pemutar gerabah otomatis yang dapat membantu meningkatkan produktivitas pengrajin, dengan harga yang ekonomis. 1.5. Manfaat Program Manfaat dari pengembangan dan inovasi produk ini adalah: a. Bagi pengrajin 1. Pengrajin gerabah dapat menggunakan alat pemutar gerabah otomatis yang lebih modern dan canggih, untuk menggantikan alat pemutar gerabah konvensional. 2. Alat pemutar gerabah otomatis dapat meningkatkan produktivitas industri gerabah. b. Bagi Pemerintah 1. Dengan menggunakan alat pemutar otomatis, produktivitas industri gerabah akan mengalami kenaikan, sehingga dapat membantu pemerintah dalam peningkatan ekonomi. 2. Produksi gerabah yang optimal akan meningkatkan nilai gerabah di pasar ekspor dunia, sehingga dapat meningkatkan pendapatan devisa negara.
3
1.6. Metode Pengembangan Produk Berikut merupakan tahap-tahap yang dilakukan dalam proses pengembangan produk.
Gambar 1.1 Tahapan proses pengembangan produk
Pengembangan Smart Controlled Pottery-Wheel dilakukan dengan metode yang terstruktur dan terukur. 1. Identifikasi masalah. Identifikasi masalah diperlukan untuk mengetahui masalah-masalah yang dialami oleh pengrajin gerabah terkait pengembangan produk, sehingga produk yang dibuat sesuai dengan kebutuhan dalam menyelesaikan masalah-masalah yang dialami.
4
2. Spesisfikasi kebutuhan Produk. Spesifikasi kebutuhan produk, diperlukan untuk menetapkan spesifikasi target terhadap pengembangan Smart Controlled Pottery-Wheel. 3. Perencanaan. Tahap ini bertujuan untuk membuat gambaran umum serta rencana pengembangan Smart Controlled Pottery-Wheel. 4. Desain mekanik dan hardware produk. Pada tahap ini, merancang sebuah desain mekanik dan hardware Smart Controlled Pottery-Wheel berbasis komputer. 5. Realisasi desain mekanik dan hardware produk. Tahap ini adalah realisasi dari hasil desain menjadi bentuk nyata secara mekanik dan hardware Smart Controlled Pottery-Wheel. 6. Integrasi Produk. Melakukan proses integrasi sistem secara utuh, dengan menggabungkan bagian-bagian mekanik, hardware, dan program Smart Controlled PotteryWheel. 7. Pengujian. Smart Controlled Pottery-Wheel yang sudah dapat digunakan diperlukan pengujian, untuk mengetahui Smart Controlled Pottery-Wheel sudah berjalan sesuai dengan kondisi yang diberikan. 8. Analisa. Melakukan analisa bertujuan untuk mengetahui apakah Smart Controlled Pottery-Wheel sudah layak digunakan atau tidak. 9. Implementasi. Setelah Smart Controlled Pottery-Wheel jadi dan dapat digunakan sesuai dengan
perencanaan.
Smart
Controlled
Pottery-Wheel
dapat
diimplentasikan di industri gerabah.
5
BAB II TELAAH PUSTAKA 2.1. Alat Pemutar Gerabah Konvensional Alat pemutar gerabah merupakan alat bantu yang digunakan pengrajin untuk melakukan pembentukan tanah liat plastis menjadi bentuk gerabah. Alat pemutar gerabah memiliki bagian meja putar yang berfungsi sebagai tempat meletakkan tanah liat untuk dilakukan proses pembentukan. Untuk dapat melakukan putaran pada meja putar, diperlukan tenaga tangan pengrajin, agar meja putar dapat berputar pada porosnya. Proses pembentukan gerabah diperlukan air untuk dapat dilakukan tahap-tahap pembentukan gerabah. Sebagaimana pada Gambar 2.1.
Tempat Tanah liat Meja putar
Tampungan Air
Poros putar
Gambar 2.1 Alat pemutar gerabah konvensional
Proses pembuatan gerabah dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa teknik. Salah satunya menggunakan teknik throwing, yaitu proses pembuatan gerabah dengan cara membentuk bola tanah liat plastis menggunakan tangan pada saat tanah liat berputar di atas meja putar [5]. Secara singkat, proses pembuatan gerabah dengan teknik ini adalah pemusatan, pengerucutan, pembentukan, dan perapihan. Pembentukan dengan teknik putar membutuhkan keterampilan tangan, termasuk melatih kepekaan sentuhan tangan dalam mengatur gaya sentripetal tanah liat yang berputar. Keterampilan memutar memerlukan keseimbangan antara gerakan tangan dengan alat putar. Untuk mendapatkan bentuk gerabah dengan maksimal diperlukan putaran meja putar yang stabil.
6
Alat pemutar gerabah konvensional memerlukan bantuan tangan pengrajin untuk memutar meja putar secara terus menerus. Untuk mendapatkan bentuk gerabah yang maksimal diperlukan putaran yang stabil, sesuai dengan fase pembuatan tanah liat menjadi bentuk gerabah jadi. Penggunaan alat pemutar gerabah konvensional memerlukan dua aktivitas dalam satu proses, yang pertama, pengrajin melakukan putaran pada meja putar dan menjaga putarannya tetap stabil, dan aktivitas kedua adalah melakukan teknik pembentukan tanah liat plastis menjadi gerabah jadi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Proses pembuatan gerabah menggunakan alat konvensional 2.2. Alat Pemutar Gerabah Otomatis Pemanfaatan teknologi untuk menunjang sektor industri gerabah menjadi hal yang sangat penting. Alat pemutar gerabah otomatis sudah diproduksi oleh negaranegara maju, seperti produk Shimpo VL Whisper Pottery Wheel yang merupakan produk Amerika. Alat pemutar gerabah otomatis ini memiliki fitur-fitur yang dapat digunakan pengrajin dalam peningkatan produktivitas industri gerabah. Namun, Shimpo VL Whisper Pottery Wheel ini memiliki harga yang sangat tinggi mencapai US$15.000 atau sekitar 20 juta rupiah, sehingga sangat sulit untuk dijangkau oleh pengrajin gerabah. Karena pada umumnya sentra-sentra gerabah yang ada di Indonesia merupakan bagian dari sektor industri unit usaha kecil menegah, yang tidak memiliki sumber modal yang besar.
7
Shimpo VL Whisper Pottery Wheel merupakan produk import. Sehingga untuk mendapatkan alat ini relatif cukup sulit bagi pengrajin. Dengan harga yang sangat mahal, Shimpo VL Whisper Pottery Wheel tidak memiliki kemampuan dalam menyesuaikan posisi meja putar, agar lebih mudah digunakan oleh pengrajin dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Produk Shimpo VL Whisper Pottery Wheel Sumber : http://www.shimpoceramics.com 2.3. Mikrokontroler ATMEGA 8 Mikrokontroler ATMEGA 8 adalah salah satu jenis mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh Atmel Corporation. Mikrokontroler ATMEGA 8 merupakan mikrokonroler 8-bit dengan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler ini memiliki konsumsi daya rendah yang mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz [6]. ATMEGA8 merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai macam fungsi umum dan khusus. Arsitektur yang dimiliki AVR memungkinkan untuk tidak menggunakan oscillator eksternal karena memiliki internal oscillator. Selain itu, kelebihan dari AVR adalah Power-On Reset, yaitu tidak perlu tombol reset eksternal. Sehingga akan melakukan otomatis reset ketika tidak mendapatkan daya. Mikrokontroler ATMEGA 8 memiliki pin umum atau GPIO sebanyak 28 pin dan terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, Timer, USART, I2C, SPI, dan memiliki EEPROM sebesar 128 byte sampai dengan 512 byte. Dengan fitur yang
8
sesuai dengan kebutuhan, maka ATMEGA 8 digunakan sebagai pusat kontrol dan komputasi Smart Controlled Pottery-Wheel. Mikrokontroler ATMEGA 8 digunakan untuk memberikan kontrol kestabilan pada meja putar Smart Controlled Pottery-Wheel, karena kestabilan pada meja putar merupakan hal yang paling dasar pada alat pemutar gerabah. Pada Gambar 2.4 (a), dan (b). merupakan bentuk ATMEGA8 yang ada di pasaran.
(a)
(b)
Gambar 2.4 Konfikurasi pin ATMEGA 8 (a) DIP (b) SMD Sumber : http://www.atmel.com 2.4. Brushless DC Motor Brushless DC motor termasuk jenis motor sinkron, yaitu jenis motor yang memiliki medan magnet dari hasil stator. Medan magnet yang dihasilkan oleh rotor berputar pada frekuensi yang sama. Motor jenis ini mempunyai magnet permanen pada bagian rotor dan elektromagnet pada bagian stator [7]. Di dalam motor Brushless DC motor memiliki sebuah rangkaian sederhana (simple computer system). Brushless DC motor menggunakan sumber DC sebagai sumber energi utama yang kemudian diubah menjadi tegangan AC menggunakan inverter 3 fasa. Tujuan dari pemberian tegangan AC 3 fasa pada stator Brushless DC motor adalah menciptakan medan magnet putar stator untuk menarik magnet rotor. Brushless DC motor memiliki hall sensor. Hall sensor, berfungsi sebagai feedback sensor untuk melakukan timing komutasi yang ditentukan, dengan cara mendeteksi medan magnet rotor dengan menggunakan 3 buah hall sensor, agar mendapatkan 6 kombinasi timing yang berbeda. Apabila posisi hall sensor tidak
9
tepat, maka akan terjadi keselahan dalam penentuan timing komutasi atau bahkan tidak didapatkan 6 kombinasi timing komutasi yang berbeda. Brushless DC Motor memiliki torsi yang tinggi, dan mampu menahan beban yang cukup berat. Brushless DC motor merupakan perangkat penggerak yang memiliki efisiensi tinggi, dan mudah dalam perawatannya. Timing komutasi pada brushless DC motor dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Timing komutasi brushless dc motor Sumber : http://www.packworld.com
2.5. Driver Motor BTN7971B High Current Driver motor digunakan untuk mengontrol arah putaran dan kecepatan brushless motor dc yang merupakan penggerak utama dari alat pemutar gerabah otomatis. BTN7971B terdapat rangkaian yang dapat mengontrol putaran motor sesuai data masukan digital.
Gambar 2.6 Blok diagram BTN7971B Sumber : http:// kwlhk.en.seekic.com
10
Gambar 2.7 merupakan blok diagram driver motor yang digunakan untuk mengontrol arah putaran dan kecepatan motor untuk mengatur putaran meja putar pada Smart Controlled Pottery-Wheel. Putaran meja putar alat pemutar gerabah otomatis diharuskan memilki putaran yang stabil. Maka dari itu, diperlukan rangkaian driver motor yang mampu melakukan kontrol dengan stabilitas tinggi terhadap motor. 2.6. Power Supply dengan Output 24VDC 20A Power Supply adalah perangkat atau sistem yang memasok listrik ke output beban. Perangkat elektronika harus dicatu oleh supply arus searah DC (direct current) yang stabil, agar dapat bekerja dengan baik. Untuk perangkat yang membutuhkan catu daya yang lebih besar, diperlukan sumber daya bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu, diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC [8].
Gambar 2.7 Power Supply input 220VAC output 24V 20A Sumber : http:// www.wifiledlamp.com Gambar 2.7 merupakan power supply dengan output tegangan 24VDC 20A yang digunakan, agar Smart Controlled Pottery-Wheel dapat menahan beban yang berat pada meja putarnya. Sehingga tidak terjadi overcurrent pada brushless motor dc yang berfungsi sebagai penggerak meja putar Smart Controlled Pottery-Wheel.
11
BAB III DESKRIPSI PRODUK 3.1. Spesifikasi Produk Smart Controlled Pottery-Wheel merupakan pengembangan dan inovasi teknologi alat pemutar gerabah otomatis yang ekonomis, dan terjangkau bagi industri gerabah. Smart Controlled Pottery-Wheel terdiri dari bagian mekanik, hardware dan pemrograman berbasis embedded system. Smart Controlled PotteryWheel memiliki kemampuan untuk dapat melakukan proses pembentukan tanah liat plastis secara otomatis, kecepatan dan arah putar meja putar dapat diatur oleh pengrajin. Sehingga, Smart Controlled Pottery-Wheel dapat difungsikan untuk menggantikan alat pemutar gerabah konvensional dan sebagai alternatif alat pemutar gerabah otomatis yang ekonomis. 3.2. Gambaran Umum Produk Smart Controlled Pottery-Wheel dirancang menggunakan motor brushless sebagai aktuator atau penggerak pada meja putar. Untuk mengatur kecepatan putar dan arah putar, pengrajin dapat mengatur menggunakan tombol, dengan variasi kecepatan yang berbeda. Selain menggunakan tombol, Smart Controlled PotteryWheel ini juga dilengkapi dengan pengatur kecepatan putar dengan pengatur putaran yang dapat diatur oleh pengrajin. Pengrajin dapat menggunakan pedal untuk mengontrol kecepatan meja putar pada Smart Controlled Pottery-Wheel. Mikrokontroler AVR ATMEGA 8 berfungsi sebagai basis embedded system pada alat ini. Smart Controlled Pottery-Wheel dapat diimplementasikan di industri gerabah mikro, kecil dan menengah untuk memenuhi kebutuhan mesin produksi gerabah di Indonesia. Industri kecil dan menengah membutuhkan teknologi inovatif yang terjangkau dan dapat membantu industri tumbuh dan bersaing di pasar global.
12
Water Penampung Container Air
Meja Putar
Pottery Table
Tombol dan tuas Direction and putar pengatur Speed Button kecepatan Adjusment Adjustmen dudukan Seat Slider meja dengan kursi
Sliding Table
Pedal pengatur Speed Pedal kecepatan
Gambar 3.1 Desain Smart Controlled Pottery-Wheel
Smart Controlled Pottery-Wheel terhubung ke sumber listrik 220 Volt AC kemudian diproses oleh power supply dengan output 24VDC - 20A. Dimana keluaran tersebut untuk memberikan supply tegangan pada brushless DC motor. Untuk supply tegangan pada mikrokontroler, diperlukan stepdown regulator 5VDC, karena mikrokontroler ATMEGA 8 membutuhkan daya sebesar 5VDC. Kontrol kestabilan putaran meja putar Smart Controlled Pottery-Wheel menggunakan metode kontrol PID.
Driver Motor
Switch Button Pedal
Mikrokontroler
Power Supply
Voltage Regulator
Rotary Direction Rotary Speed
Gambar 3.2 Blok diagram sistem Smart Controlled Pottery-Wheel
13
3.3. Fitur-fitur Smart Controlled Pottery-Wheel Smart Controlled Pottery-Wheel memiliki rangka mekanik yang terbuat dari stainless steel yang tidak mudah berkarat. Motor penggerak untuk menggerakkan meja putar pada Smart Controlled Pottery-Wheel memiliki kemampuan untuk menjaga kestabilan putaran, sehingga pengrajin akan mendapatkan hasil yang optimal dalam proses pembentukan gerabah. Smart Controlled Pottery-Wheel memiliki fitur yang sangat fleksibel, pengrajin dapat melakukan kontrol kecepatan dan arah putar menggunakan switch, tombol, tuas putar, atau dengan menggunakan pedal pengatur kecepatan. Smart Controlled Pottery-Wheel ini juga dilengkapi dengan kursi dudukan adjustable yang dapat diatur oleh pengrajin sesuai dengan kenyamanan. Dengan adanya fitur-fitur ini diharapkan, pengrajin dapat terbantu dalam mengatasi masalah rendahnya tingkat produktivitas industri gerabah ketika menggunakan alat pemutar gerabah konvensional. 3.4. Penggunaan metode kontrol PID PID (Proportional Integral Derivative) merupakan kontroler yang diterapkan pada sitem linear dengan adanya umpan balik pada sistem tersebut[9]. Komponen PID terdiri dari 3 jenis, yaitu Proportional, Integratif, dan Derivatif. Diagram sistem PID pada Smart Controlled Pottery-Wheel seperti pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Sistem kontrol PID pada Smart Controlled Pottery-Wheel Kp : Koefisien untuk term proportional Kd : Koefisien untuk term derivative Ki : Koefisien untuk term integral e(t) : Nilai error pada sistem Y(t) : Output sistem
14
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Kontrol Kecepatan dan Kestabilan Motor Pemutar Pada pengujian kestabilan motor pemutar pada Smart Controlled PotteryWheel, data kecepatan motor yang dibaca oleh hall sensor brushless dc motor, akan diproses oleh mikrokontroller yang kemudian dilakukan proses kontrol untuk mendapatkan kecepatan yang stabil sesuai dengan set-point atau nilai kecepatan dalam RPM yang ditentukan. Penggunaan kontrol PID untuk mengatur kestabilan motor pada Smart Controlled Pottery-Wheel ini menggunakan sistem kontrol close loop, dimana kecepatan motor yang diterima adalah sebagai nilai error feedback pada plant ini. Sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.1. output
input
Gambar 4.1 Blok penerapan kontrol PID motor pemutar Parameter pengujian kestabilan kecepatan motor menggunakan kontrol PID adalah kecepatan dalam satuan RPM, berikut adalah pengujian kestabilan motor dengan kecepatan referensi (set-point) 700 rpm, 800 rpm, dan 1000 rpm.
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.2 Grafik respon kecepatan dengan (a) set-point 700 rpm, (a) set-point 800 rpm, (c) set-point 1000 rpm, 15
Pada grafik respon kecepatan motor Gambar 4.2 (a), (b), dan (c), terlihat bahwa kecepatan motor pemutar sangat stabil, karena respon kecepatan dengan kecepatan referensi tidak terpaut jauh, dan memiliki tingkat error yang mendekati 0%. Kestabilan motor pemutar Smart Controlled Pottery-Wheel merupakan hal yang sangat penting bagi pengrajin untuk mendapatkan hasil gerabah yang optimal. Dengan menggunakan sistem close loop kontrol PID pada motor pemutar, Smart Controlled Pottery-Wheel memberikan hasil yang cukup maksimal untuk mendapatkan putaran motor yang stabil. Pada Gambar 4.3 pengrajin gerabah menggunakan Smart Controlled Pottery-Wheel.
Gambar 4.3 Pengrajin membuat gerabah dengan Smart Controlled Pottery-Wheel 4.2. Pengujian dan Analisa Produksi Pada pengujian dan analisa produksi, akan membandingkan antara produksi gerabah menggunakan alat konvensional dengan Smart Controlled Pottery-Wheel. Data dihasilkan dari perbandingan lama waktu pengerjaan dari alat konvensional dengan Smart Controlled Pottery-Wheel, untuk menyelesaikan satu produk gerabah. Contoh produk gerabah yang diselesaikan adalah pada Gambar 4.4, dengan dimensi diameter 16 cm dan tinggi 14 cm.
16
Gambar 4.4 Produk gerabah Desa Rendeng Perbandingan lama waktu pengerjaan menggunakan alat pemutar gerabah konvensional dengan Smart Controlled Pottery-Wheel didapatkan data waktu ratarata proses produksi gerabah. Perbandingan pengujian alat konvensional dengan Smart Controlled Pottery-Wheel dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Pengujian Smart Controlled Pottery-Wheel No 1 2 3 4 5
Pengujian Ke-1 Ke-2 Ke-3 Ke-4 Ke-5 Rata-Rata
Lama Waktu (menit) Alat Smart Controlled Konvensional Pottery-Wheel 30 17 29 18 31 18 27 16 28 15 29 16.8
Dari tabel pengujian berdasarkan lama waktu pengerjaan produk gerabah pada Tabel 4.1, terlihat bahwa Smart Controlled Pottery-Wheel mampu meningkatkan kecepatan produksi gerabah sebesar 42% dibandingkan dengan alat konvensional. Waktu efektif pengrajin dalam proses pembentukan gerabah dalam sehari adalah 4 jam. Dari Tabel 4.1 didapatkan rata-rata lama waktu pembutan gerabah menggunakan alat konvensional adalah 29 menit, dengan waktu tersebut pengrajin akan menghasilkan 8 produk gerabah dalam 4 jam. Jika menggunakan Smart Controlled Pottery-Wheel dengan rata-rata lama waktu 16.8 menit, maka pengrajin akan menghasilkan 14 produk gerabah. Jadi, Smart Controlled Pottery-Wheel dapat meningkatkan efektivitas produksi hingga 75%. Hal ini menunjukan bahwa penggunaan Smart Controlled Pottery-Wheel sebagai alat bantu produksi gerabah sangat tepat sasaran dalam membantu tingkat produktivitas industri gerabah.
17
4.3. Aspek Ekonomi Salah satu upaya peningkatan pendapatan pengrajin gerabah, dapat dilakukan dengan cara meningkatkan produktivitas industri gerabah. Hasil pengujian dan analisa produksi, Smart Controlled Pottery-Wheel dapat meningkatkan hasil produksi sebesar 75%. Dari hasil pengujian tersebut, akan didapatkan data perbandingan jumlah produksi antara alat pemutar gerabah konvensional dengan Smart Controlled Pottery-Wheel pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Perbandingan produksi No
Waktu
1 2 3
Per hari Per bulan Per tahun
Kuantitas (unit) Alat Smart Controlled Konvensional Pottery-Wheel 8 14 240 420 2.880 5.040
Pengrajin gerabah di desa Rendeng, dapat menjual produk gerabah seperti pada Gambar 4.4 dengan harga Rp. 15.000 per unit. Dari data perbandingan produksi pada Tabel 4.2. Alat pemutar gerabah konvensional dapat memroduksi 2.880 unit per tahunnya, sedangkan menggunakan Smart Controlled Pottery-Wheel pengrajin dapat memroduksi 5.040 unit per tahunnya. Dari data tersebut, akan didapatkan peningkatan omzet penjualan gerabah per tahun. Dengan asumsi hasil produksi terjual 100%, omzet penjualan menggunakan alat pemutar konvensional sebesar Rp. 43.200.000, sedangkan menggunakan Smart Controlled Pottery-Wheel omzet penjualan mencapai Rp. 75.600.000. Dari grafik penjualan pada Gambar 4.5, omzet penjualan gerabah mengalami kenaikan yang signifikan.
Grafik Penjualan Gerabah
Omzet 80000000 60000000 40000000 20000000
0 1
2
3
4
5
6
Pemutar gerabah konvensional
7
8
9
10 11 12
Bulan
Smart Controlled Pottery-Wheel
Gambar 4.5 Grafik perbandingan penjualan gerabah 18
4.4 Analisa Kompetitor Rincian biaya produksi untuk satu produk Smart Controlled Pottery-Wheel adalah sebagai berikut, pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Biaya produksi Smart Controlled Pottery-Wheel No
Bahan
Satuan
Biaya
1.
Hardware
1 Set
Rp. 200.000
2.
Mekanik
6 meter
Rp. 200.000
3.
Motor Meja Putar
1 unit
Rp. 500.000
3.
Biaya Pembuatan
-
Rp. 200.000
Total Biaya
Rp. 1.100.000
Dengan biaya produksi yang sangat murah, Smart Controlled Pottery-Wheel memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan Shimpo VL Whisper Pottery Wheel yang harganya mencapai 20 juta rupiah. Berikut perbandingan antara Smart Controlled Pottery-Wheel dengan Shimpo VL Whisper Pottery Wheel. Tabel 4.4 Perbandingan keunggulan dengan kompetitor Smart Controlled Pottery-Wheel Murah
Shimpo VL Whisper Pottery Wheel Mahal
Tingkat Kandungan Dalam Negeri
Tinggi
Rendah
3.
Service dan Maintenence
Mudah
Susah
4.
Ketahanan Rangka Mekanik
Sedang
Tinggi
No
Parameter
1.
Harga
2.
Dari Tabel 4.4, menunjukkkan bahwa Smart Controlled Pottery-Wheel lebih banyak memiliki keunggulan dibandingkan dengan Shimpo VL Whisper Pottery Wheel.
19
BAB V PENUTUP
Berdasarkan hasil pengembangan serta pengujian Smart Controlled PotteryWheel dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Smart Controlled Pottery-Wheel, telah diimplementasikan di sentra gerabah Desa Rendeng, Kecamatan Malo, Kabupaten Bojonegoro. 2. Fitur-fitur yang ada pada Smart Controlled Pottery-Wheel yang fleksibel dan mudah digunakan, membantu pengrajin untuk dapat melakukan proses pembuatan gerabah dengan optimal. 3. Dengan mempercepat proses produksi gerabah menggunakan Smart Controlled Pottery-Wheel, dapat meningkatkan produktivitas industri gerabah sentra gerabah Desa Rendeng, Kecamatan Malo, Kabupaten Bojonegoro. 4. Harga Smart Controlled Pottery-Wheel yang sangat terjangkau, menjadi aspek yang sangat kompetitif jika Smart Controlled Pottery-Wheel dapat di produksi secara massal. Rekomendasi : 1. Kemanfaatan yang sangat besar didalam peningkatan produktivitas industri gerabah, diharapkan Smart Controlled Pottery-Wheel dapat di produksi secara massal, sehingga pada sentra-sentra gerabah yang tersebar di Indonesia juga dapat mendapatkan kemanfaatan dari penggunaan alat ini. 2. Peran serta pemerintah yang sangat penting bagi pertumbuhan dan penguatan ekonomi, diharapkan dapat membantu upaya pengembangan Smart Controlled Pottery-Wheel sehingga dapat memberikan kemanfaatan yang lebih luas.
20
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kementrian Perindustrian Republik Indonesia. “Kebijakan Industri Nasional”. 21 Maret 2015. http://www.kemenperin.go.id/artikel/19/ Kebijakan-IndustriNasional [2] Badan Pusat Statistik. “Keberadaan dan Jenis Industri Kecil dan Mikro, 2014”. 9 Februari 2015. https://www.bps.go.id/linkTabelStatis/view/id/1770 [3] Kementrian Perdagangan Republik Indonesia. “Indonesian Pottery Uniquely Beautiful”, Jakarta, Indonesia, 2012. [4] Antara Jatim. “Desa Rendeng Bojonegoro Kembangkan Wisata Edukasi Gerabah”, 9 Maret 2017. http://jatim.antaranews.com/lihat/berita/193801/desa rendeng-bojonegoro-kembangkan-wisata-edukasi-gerabah [5] Budha Wairocana. “Membuat Gerabah dengan menggunakan Teknik Putar”, 27 Februari 2012. https://ruangkumemajangkarya.wordpress.com/2012/02/27/ membuat-gerabah-dengan-menggunakan-teknik-putar/ [6] ATMEGA 8 Microcontroller datasheet. http://www.atmel.com/Images/Atmel 2486-8-bit-AVR-microcontroller-ATmega8_L_datasheet.pdf.
(20/04/2017
7.31PM). [7] Achmad Nur Husaini. “Prinsip Kerja Motor Brushless DC (BLDC Motor)”. 17 September 2015. http://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-motor-brushless-dcbldc-motor. [8] Hasian Tampubolon, Freidolin. “Perancangan Switching Poer Supply Untuk Mencatu Sistem Pensaklaran IGBT Pada Inverter” Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, 2012. [9] Pitowarno, Endra. “ROBOTIKA: Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan” ANDI, Yogyakarta, Indonesia, 2006.
21
