LAPORAN SKRIPSI
PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSI DAYA MOTOR STEPPER UNTUK MENGGRAFIR JENIS PCB PADA ALAT CNC ROUTER PCB
MEDINA DARYANTO NIM. 201352009
DOSEN PEMBIMBING Moh. Dahlan, ST, MT Budi Gunawan, ST, MT
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2016
HALAMAN PERSETUJUAN PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSI DAYA MOTOR STEPPER UNTUK MENGGRAFIR JENIS PCB PADA ALAT CNC ROUTER PCB
MEDINA DARYANTO NIM. 201352009
Kudus, Juli 2016
Menyetujui,
Pembimbing Utama,
Pembimbing Pendamping,
Moh. Dahlan, ST, MT NIDN. 0619076901
Budi Gunawan, ST, MT NIDN.0613027301
Mengetahui Koordinator Skripsi
Imam Abdul Razaq, S.Pd, MT NIDN. 0628088601
ii
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSI DAYA MOTOR STEPPER UNTUK MENGGRAFIR JENIS PCB PADA ALAT CNC ROUTER PCB
MEDINA DARYANTO NIM. 201352009
Kudus, Juli 2016
Menyetujui,
Ketua Penguji,
Anggota Penguji I,
Anggota Penguji II,
Solekhan, ST, MT NIDN. 0619057201
F. Shoufika Hilyana M.Pd NIDN. 0006108503
Moh. Dahlan, ST, MT NIDN. 0619076901
Mengetahui Dekan Fakultas Teknik
Ketua Program Studi Teknik Elektro
Moh. Dahlan, ST, MT NIDN. 0619076901
Budi Gunawan, ST, MT NIDN.0613027301
iii
PERNYATAAN KEASLIAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Medina Daryanto NIM : 201352009 Tempat & Tanggal Lahir : Kudus, 2 Januari 1988 Judul Skripsi : Pengaruh Kecepatan (rpm) Terhadap Konsumsi Daya Motor Stepper Untuk Menggrafir Jenis PCB Pada Alat CNC Router PCB 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, Juli 2016 Yang memberi pernyataan,
Materai 6000
Medina Daryanto NIM. 201352009
iv
PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSI DAYA MOTOR STEPPER UNTUK MENGGRAFIR JENIS PCB PADA ALAT CNC ROUTER PCB
Nama
: Medina Daryanto
NIM
: 201352009
Pembimbing
:
1. Moh. Dahlan, ST, MT 2. Budi Gunawan, ST, MT RINGKASAN
Tujuan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui daya motor pada setiap kecepatan motor stepper untuk menggrafir PCB dari jenis bahan PCB yang berbeda dalam ukuran 10 centimeter (cm) dengan pola garis lurus sehingga menghasilkan data dari kedua jenis bahan PCB. Bahan PCB yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan phenolik/pertinak dan bahan fiber. Pada proses mengggrafir per 10 centimeternya dengan pola garis lurus untuk meneliti kecepatan dan daya terhadap panjang proses grafir dalam hal ini di aplikasikan pada prototipe mesin router PCB yang menggunakan arduino uno dan software GRBL. Dalam penelitian ini dilakukan beberapa proses tahapan untuk mendapatkan hasil yang di inginkan mulai dari persiapan , pembuatan alat, pengujian alat sampai analisa dan pembahasan ,selanjutnya di lakukan pengujian alat dengan menentukan kecepatan, tegangan, arus, dan waktu. Jarak yang telah di tentukan pada arah gerakan y yaitu 10 cm dan berupa garis lurus. Dengan pengaturan kecepatan 20-50 rpm. Didapatkan nilai kecepatan 12 untuk bahan pertinak dan nilai daya 2,22 VA dan 11 untuk bahan fiber dan nilai daya 1,84 VA. Didapatkan hasil daya terbesar untuk bahan pertinax 2,22 VA dengan kecepatan 12 dan 1,9 VA dengan kecepatan 33 untuk bahan fiber. Dan nilai korelasi pada bahan pertinak -0,97, sedangkan untuk bahan fiber -0,69, ini berati dapat disimpulkan bahwa korelasi dari data kecepatan motor terhadap daya motor ialah kuat dan arahnya negatif untuk bahan pertinak, makin tinggi kecepatan maka daya motor makin kecil. Dan untuk bahan fiber korelasinya sedang dan arahnya negarif. Kata kunci : Mesin router pcb, Bahan PCB, Kecepatan, Daya
v
EFFECT OF SPEED (RPM) POWER CONSUMPTION OF MOTOR STEPPER TO ETCH PCB TYPE OF EQUIPMENT CNC ROUTER PCB Student Name : Medina Daryanto Student Identity Number Supervisor
: 201352009
: 1. Moh. Dahlan, ST, MT 2. Budi Gunawan, ST, MT ABSTRACT
The purpose of this research was to determine the engine power at any speed stepper motor to etch PCB from PCB material types that differ in size of 10 centimeters (cm) with a straight line pattern resulting data from these two types of PCB material. PCB material used in this study is the phenolic substance / pertinak and fiber. In the process per 10 centimeters with a straight line pattern to examine the speed and power of the long process of engraving in this case applied to the prototype PCB router machine that uses arduino uno and software GRBL. In this research, several stages of the process to get the desired results from preparation, making tools, testing tools to the analysis and discussion, then in doing the testing tool to determine the speed, voltage, current, and time. The distance that has been set in the y direction of movement of 10 cm and a straight line. By setting 20-50 rpm. 12 speed values obtained for materials pertinak and the rated power of 2.22 VA and 11 to the fiber material and the rated power of 1.84 VA. The results obtained for material Pertinax power 2,22 VA at speeds of 12 and 1.9 VA at a speed of 33 to the fiber material. And the correlation value on material pertinak -0.97, -0.69 whereas for fiber material, this means it can be concluded that the correlation of the data speed of the motor to power the motor is strong and negative direction for pertinak material, the higher the speed, the smaller motor power , And to the fiber material and the direction of correlation being negarif. Keywords : PCB Router Machine, PCB Materials, Power
vi
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr .Wb Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan petunjuk kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan skripsi ini dengan baik. Syukur Alhamdulillah, akhirnya penulis berhasil menyelesaikan skripsi berjudul ”PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSI DAYA MOTOR UNTUK MENGGRAFIR JENIS PCB PADA ALAT CNC ROUTER PCB”. Dalam menyelesaikan laporan skripsi ini penulis memperoleh bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak, sehingga penyusunan dapat berjalan dengan lancar. Penyusunan
Skripsi ini ditujukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar S-1 pada Fakultas Teknik Elektro Universitas Muria Kudus. Pelaksanaan skripsi tak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak, untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Suparnyo, S.H, M.S, selaku Rektor Universitas Muria Kudus. 2. Bapak Mohammad Dahlan, ST, MT selaku Dekan Fakultas Teknik dan Pembimbing I yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi ini. 3. Bapak Budi Gunawan, S.T, M.T selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro S1 dan selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi ini. 4. Keluargaku yang selalu memberikan doa dan dukungannya. 5. Seluruh Staf Karyawan di lingkungan Fakultas Teknik Khususnya program studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus.
vii
6. Teman-teman kuliah khususnya di Jurusan Teknik Elektro yang telah membantu memberkan motivasi, saran-saran, segala bantuan sehingga terselesainya laporan skripsi ini. Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan skripsi ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari pembaca sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca.
Kudus, Juli 2016 Penulis
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................ HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ HALAMAN PENGESAHAN........................................................................... PERNYATAAN KEASLIAN........................................................................... RINGKASAN ................................................................................................... ABSTRACT ....................................................................................................... KATA PENGANTAR ...................................................................................... DAFTAR ISI ..................................................................................................... DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ DAFTAR TABEL ............................................................................................ DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ......................................................
i ii iii iv v vi vii ix xi xii xiii xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang ........................................................................................ 1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 1.4 Tujuan ..................................................................................................... 1.5 Manfaat ................................................................................................... 1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................
1 2 2 3 3 3
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 CNC ........................................................................................................ 2.1.1 Prinsip Kerja CNC ................................................................................. 2.1.2 Software CNC ......................................................................................... 2.2 Mikrokontroller Arduino Uno . ............................................................... 2.3 PCB .. ...................................................................................................... 2.4 Motor Stepper ......................................................................................... 2.5 Daya ........................................................................................................ 2.6 Rotary Encoder........................................................................................ 2.6.1 Pengenalan Rotary Encoder .................................................................... 2.6.2 Konstruksi Rotary Encoder ..................................................................... 2.6.3 Jenis - jenis Rotary Encoder.................................................................... 2.7 Korelasi ................................................................................................. . 2.7.1 Pengertian ............................................................................................... 2.7.2 Pola/Bentuk Hubungan 2 Variabel ........................................................
5 5 6 8 10 14 20 21 21 21 22 23 23 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Persiapan Alat ....................................................................................... 3.2 Perancangan dan Pembuatan Alat ......................................................... 3.3 Variabel Penelitian ................................................................................ 3.4 Alat dan Bahan Pengukuran ....................................................................
26 27 29 29
ix
3.5 3.6
Teknik Cara Pengumpulan Data ............................................................. 30 Pemasangan Alat Ukur............................................................................ 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian ..................................................................................... 4.2 Hasil Pengukuran .................................................................................................... 4.3 Hasil Perhitungan Kolerasi ..................................................................... 4.4 Pembahasan .............................................................................................
34 34 39 41
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 43 5.2 Saran ............................................................................................................. 43 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 45 LAMPIRAN ...................................................................................................... 46 BIODATA PENULIS ....................................................................................... 50
x
DAFTAR GAMBAR Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
Gambar 3.7 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7
Contoh desain gambar/pola ....................................................... 6 Aplikasi GRBL .......................................................................... 7 Board Arduino Uno ................................................................... 9 Contoh lebar jalur pada PCB ...................................................... 11 Papan PCB bahan fenolik ........................................................... 12 Papan PCB bahan fiber ............................................................... 13 Komponen Motor stepper .......................................................... 17 Simbol dan diagram pengkabelan motor stepper bipolar .......... 18 Metode satu fase aktif pada motor stepper bipolar .................... 18 Metode dua fase aktif pada motor stepper bipolar ...................... 19 Mode setengah langkah pada motor stepper bipolar ................... 19 Motor stepper ............................................................................ 20 Bagian motor stepper ................................................................. 20 Rotary Encoder........................................................................... 21 Incremental rotary encoder......................................................... 22 Absolute rotary encoder ............................................................ 23 Diagram alur penelitian .............................................................. 26 Blok Diagram Hardware ........................................................... 27 Perancangan Mekanik Alat .......................................................... 28 Perancangan Box tempat driver dan power supply .................... 28 Alat-alat pada cnc milling .......................................................... 29 Diagram blok pemasangan alat ukur multimeter dan sensor rotary encoder........................................................... 31 Flowchart pengujian ................................................................... 32 Grafik hasil kecepatan motor bahan pertinax Terhadap kecepatan Tanpa beban................................................................................. 37 Grafik hasil daya motor bahan pertinax terhadap kecepatan ... 37 Grafik hasil kecepatan motor pada bahan fiber terhadap kecepatan tanpa beban .................................................................................. 38 Grafik hasil daya motor pada bahan fiber terhadap kecepatan.... 38 Grafik kecepatan pada bahan pertinax dan fiber ......................... 39 Grafik hasil korelasi kecepatan terhadap daya motor stepper pada PCB bahan pertinax ................................................................... 40 Grafik hasil korelasi kecepatan terhadap daya motor stepper pada PCB bahan fiber ........................................................................ 41
xi
DAFTAR TABEL Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
2.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
Tabel 4.6
Tentang pedoman umum dalam menentukan kriteria korelasi ... .. Hasil pengukuran hasil pertinax .................................................. Hasil perhitungan daya bahan pertinax ........................................ Hasil pengukuran bahan fiber ....................................................... Hasil perhitungan daya bahan fiber .............................................. Korelasi kecepatan terhadap konsumsi daya motor pada PCB bahan pertinax .............................................................................. Korelasi kecepatan terhadap konsumsi daya motor pada PCB bahan fiber .................................................................... ...............
xii
25 34 35 35 36 39 40
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4
Tabel hasil pengukuran bahan pertinax dan fiber ...................... Gambar perakitan alat ................................................................ Gambar percobaaan dan hasil percobaan bahan pertinax ........... Gambar percobaan dan hasil percobaan bahan fiber ................
xiii
47 48 49 50
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN PCB
: Printed Circuit Board
CNC
: Computer Numerical Control
AC
: alternate current
DC
: direct current
NC
: Numerical Control
CAM
: Computer Aided Manufacturing
CAD
: Computer Aided Design
BPS
: Bit Per Second
IC TTL
: Transistor-Transistor Logic
CMOS
: Compelementary Metal-Oxide Semiconductor
I/O
: Input / Output
PRT
: Papan Rangkaian Tercetak
MHZ
: Mega Hearz
TV
: Television
CW
: Clock Wise
CCW
: Counter Clock Wise
RPM
: Rotari Per Menit
xiv
