RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Fibusi (JoF) Vol. 3 No. 3, Desember 2015

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING Fajar Arif Permata1, Ahmad Aminudin 2*, Waslaluddin 3* 1,2,3 Jurusan

Pendidikan Fisika, Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Indonesia (UPI), Jl. Dr. Setiabudhi 229, Bandung 40154, Indonesia email: [email protected] [email protected]

ABSTRAK Mesin bor PCB dengan pengaturan posisi berbasis mikrokontroler dan visual programming berhasil dibangun. Mesin ini dibangun untuk menghilangkan beberapa kekurangan yang dimiliki pada pengeboran PCB secara manual dan mengatasi mahalnya pengeboran PCB secara otomatis yang ada diindustri ketika akan digunakan dalam skala laboratorium dan tujuan pembelajaran. Mesin bor dibangun menggunakan linear guide berupa drawer runners, penggerak translasi sumbu-x dan sumbu-y menggunakan tali baja dan screw ½ inchi sepanjang 4 cm, penggerak translasi sumbu z menggunakan screw½ inchi dan nut. Bagian penggerak digerakan oleh tiga buah motor stepper Nema 23 dengan resolusi 1,8 o /step. Pada pengujian pemberian koordinat secara manual mesin bor PCB ini memiliki kesalahan sebesar 0,18 mm pada sumbu-x, dan 0,20 mm pada sumbu-y. Pada pengeboran secara otomatis percobaan pada PCB A dengan jarak tetap 5 mm mesin bor ini memiliki kesalahan sebesar 0,13 mm pada sumbu-x dan 0,3 mm pada sumbu-y, pada PCB B memiliki kesalahan sebesar 0,3 mm pada sumbu-x dan 0,2 mm pada sumbu-y, dan pada PCB C memiliki kesalahan sebesar 0,12 mm pada sumbu-x dan 0,1 mm pada sumbu-y. Rata rata kesalahan yang dimiliki mesin bor PCB ini adalah 0,18 mm pada sumbu-x dan 0,2 mm pada sumbu-y. Kecepatan pergerakan mata bor pada sumbu-x dan sumbu-y adalah 1cm/detik dan pada sumbu-z adalah 0,12 cm / detik. Kata Kunci: Bor PCB Otomatis, Mikrokontroler, Visual Programing. ABSTRACT PCB drilling machine with position controlled based on microcontroler and visual programming have been built. This machine built for reduce several weakness on drilling with manual methode and give a solution for expensive automatic drilling machine on industry while want to use it for laboratory and educational purpose. This machinehave been built with using drawer runnersas linear guide, screw and nut on z axes andwork table on x and y axesmoving by wire rope threded pulley with ½ inches screw and 4 cm in length. Machine move by three NEMA 23 motor steppers with resolution 1,8o/step. For manual testing, machine have an error on x axes 0.18 mm and in y axes 0.20 mm. For automatic drilling on PCB A fix distance 5 mm machine have an error 0.13 mm on x axes and 0.3 mm on y axes. On PCB B with periodic distance 5 mm, 15 mm and 20 mm an average error is 0.3 mm on x axes and 0.2 mm on y axes. On PCB C have an average error 0.12 mm on x axes and 0.1 mm on y axes. An average error which machine have is 0.18 mm on x axes and 0.2 mm on y axes. The drill move speed on x and y axes are 1 cm / second and on z axes is 0.12 cm / second. 1

F. Arif Permata,dkk RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB

DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Keywords : Automatic PCB Drill, Microcontroler, Visual Programing..


PENDAHULUAN Produk elektronika dibangun dengan menggunakan PCB (Printed Circuit Board) dalam beberapa dekade terakhir dan nampaknya hal ini tidak akan berubah dalam beberapa waktu kedepan, karena menurut Brindley (2005) PCB memberikan mekanisme yang aman secara fisik dalam menunjang komponen elektronika ketika dihubungkan secara elektrik sesuai konfigurasi yang diinginkan. PCB digunakan dalam aplikasi penerapan elektronika di zaman modern ini dimana dalam pembuatannya meliputi perancangan, pembuatan jalur rangkaian, dan pengeboran drill pad. Pembuatan dan pengeboran PCB ada yang dilakukan oleh mesin sesuai dengan desain yang telah dirancang menggunakan program Computer Aided Design (CAD) dan mesin CNC yang besar, namun pembuatan PCB dengan metode ini hanya menguntungkan jika dilakukan dalam skala produksi yang besar sedangkan ketika ingin membuat prototipe rangkaian, penggunaan dalam dunia pendidikan, dan rangkaian elektronik dalam skala yang lebih kecil biasanya pembuatan PCB lebih ekonomis dilakukan menggunakan tangan. Dalam dunia pendidikan khususnya di tingkat sekolah menengah disebutkan dalam PERMEN Pendidikan dan Kebudayaan No. 70 tahun 2013 tentang Kerangka Dasar Dan Struktur Berdasarkan KurikulumSekolah Menengah Kejuruan/Madrasah Aliyah Kejuruan, pada kompetensi 1.9 Kompetensi Dasar Prakarya dan Kewirausahaan, poin KD 4.7 untuk kelas XII bahwa siswa harus dapat : 4.7 Membuat karya rekayasa elektronika dengan kendali otomatis yang berkembang di wilayah setempat dan lainnya sesuai teknik dan prosedur Hal ini membuat para siswa diharuskan membuat rangkaian elektronik yang pengeborannya dilakukan secara manual.

Pengeboran secara manual memiliki beberapa kekurangan dibanding pengeboran secara otomatis dari segi waktu, akurasi dan repetisi seperti dikatakan Mahdavinejad (2009) bahwa pengeboran otomatis membuat hasil pengeboran menjadi relatif lebih akurat, hemat waktu, dan proses pengerjaan relatif lebih cepat sehingga metoda pengeboran jenis ini lebih disarankan jika dibandingkan dengan pengeboran secara manual. Salah satu penelitian pembuatan bor PCB otomatis telah dilakukan oleh Thiang (2002) dari Universitas Petra. Mesin yang digunakan bergerak dengan menggunakan motor stepper dan screw nut yang dikontrol menggunakan PLC yang memiliki kesalahan rata – rata sebesar sebesar 0,6 mm. Kecepatan gerak mata bor 0,033 cm / detik dan komunikasi antara komputer dan perangkat keras menggunakan port paralel. Pada penelitian dari Thiang kesalahan rata – rata yang dimiliki masih terlalu besar dan gerakan mata bornya sangat lambat, selain itu pengunaan port paralel sudah jarang digunakan pada komputer saat ini. Untuk mengatasi kelemahan tersebut akan digunakan sistem yang bisa dikendalikan melalui port USB, dan meningkatkan kecepatan pergerakan mata bor dengan penggunaan tali baja dan screw ½ inchi sebagai pengubah gerak rotasi menjadi translasi, untuk menurunkan biaya produksi, program interface dibangun dengan menggunakan Delphi XE 5 dan menggunakan mikrokontroler Atmega 8535 sebagai mikrokontroler Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun mesin bor PCB yang dapat bergerak secara otomatis sesuai posisi kordinat pad pada gambar rancangan sehingga dapat menghilangkan masalah pada pengeboran pad secara manual dengan tingkat akurasi yang baik antara hasil pengeboran dan gambar rancangan, kecepatan pergerakan yang 3



lebih cepat, harga yang murah dan dapat dikendalikan via port USB oleh PC. METODE Sistem mekanik dirancang menggunakan program Google SketchUp Pro 8.0 dengan desain seperti pada Gambar 1. bahan utama untuk rangka alat ini terbuat dari kayu yang disusun menggunakan sekrup dan beberapa penguat. Untuk bagian sumbu x, sumbu y, dan sumbu z, menggunakan rel laci sebagai bantalan untuk gerakan translasi, PCB akan diletakan di meja berukuran 15 cm x 32 cm yang bergerak sebagai sumbu y. alat bor diletakan diatas papan yang dapat bergerak di sumbu x dan bergerak di sumbu z. Z

Y

X

5.

Mampu melakukan prosedur untuk melakukan kalibrasi penentuan titik awal. 6. Memiliki fasilitas emergency stop, untuk menghentikan operasi apabila terjadi hal diluar kendali seperti patahnya mata bor. Sedangkan program mikrokontroler dirancang agar dapat menerima data yang dikirim dari komputer melaluli port USB dan mampu menggerakan motor stepper sesuai jumlah langkah yang diinginkan. Program pada komputer dirancang untuk dapat membaca excellon file yang dihasilkan oleh program Proteus. Proses pembuatan excellon file adalah sebagai berikut : Setelah layout PCB dirancang menggunakan ARES pada Proteus (Gambar 2.) lalu selanjutnya klik Output lalu Generate Gerber/ Excellon Files. Muncul kotak dialog pada Gambar 3 lalu klik drill pada parameter layer, INF File units menjadi metric (mm), reflection klik pada “mirror” dan tentukan nama dan tempat file akan disimpan, lalu klik Ok.

Gambar 1. Desain Mesin Bor Menggunakan Google Sketch Up

Sistem pemrograman yang digunakan terdiri dari dua jenis program yaitu program pada komputer dan program pada mikrokontroler. Program komputer adalah program antarmuka antara operator dan mesin dan memiliki kemampuan sebagai berikut : 1. Mampu membaca Excelon File yang dihasilkan oleh Proteus. 2. Mampu menyimpan data koordinat ke dalam database. 3. Mampu menghitung langkah yang harus dilakukan dari satu titik ke titik lain. 4. Mampu mengirimkan data secara serial melalui port USB ke interface.

Gambar 2. Rancangan PCB Pada Proteus


absis dan Y diikuti oleh 7 digit nilai ordinat. Pembuatan program komputer Panel Kendali dilakukan menggunakan Delphi XE 5. Delphi XE 5 mampu membuat program dengan parameter minimal yang telah diuraikan pada tahap perancangan model dari program. Tata letak komponen dan tombol diatur menggunakan komponen Tool Palete pada form delphi seperti pada gambar 4.

Gambar 3. Form Membuat Excellon File

Tool palete

Excellon file akan otomatis terbuat pada folder yang telah ditentukan dengan bentuk sebagai berikut : M48 INCH T01C0.0450 T02C0.0400 T03C0.0600 T04C0.0320 T05C0.0300 % T01 X-018596Y+021417 X-020596Y+021417 T02 X-016096Y+021417 X-016096Y+022417 X-027596Y+022417 X-027596Y+021417 X-030596Y+022417 …… X-041596Y+023917 T03 X-011096Y+021417 X-013096Y+021417 X-025096Y+021417 X-023096Y+021417 T04 X+000000Y+000000 T05 X-044800Y+000000 M30

M48 merupakan kode awal program dan M30 menandakan akhir dari kode program. Koordinat titik selalu diawali dengan huruf X diikuti oleh 7 digit nilai

Gambar 4. Pembuatan Form pada Delphi XE 5

Pada Gambar 4. adalah pembuatan form pada Delphi XE 5 yang digunakan dalam merancang komponen komponen yang digunakan dalam menunjang fungsi dari sistem yang dibuat. Program dibuat diberi nama “Panel Kendali” yang terdiri dari dua panel, panel pertama bernama “Set titik referensi” bagian ini berfungsi untuk menentukan titik referensi awal (0,0) dari PCB yang akan dilubangi. Dan panel kedua adalah panel “Pengeboran” untuk mengambil file rancangan dan melakukan perintah pengeboran. Pada panel “Set titik referensi” terdiri dari tombol pergeseran manual sejauh 0,8 mm ke arah sumbu-x dan sumbu-y baik positif maupun negatif. Tombol “Koordinat” digunakan jika operator ingin menggeser mata bor ke posisi yang diinginkan dengan mengetikkan nilai kordinat sumbu-x dan sumbu-y dan tekan tombol “Kerjakan” untuk mengeksekusi perintah pengeboran. Panel dengan judul Pengeboran digunakan untuk pengerjaan lubang PCB dimana mempunyai tombol – tombol sebagai berikut : Tombol “Ambil File” digunakan untuk mengambil Excellon File 5



yang telah dibuat di Proteus yang berisi data posisi dari kordinat drill pad yang telah dirancang. Tombol “Set Koordinat” yang berfungsi untuk memindahkan excellon file yang telah diambil ke MEMO1 pada kiri bawah panel, lalu memasukan data koordinatnya ke tabel DBGrid dalam bentuk koordinat X dan Y, lalu menampilkan letak posisi drill pad nya di grafik dengan judul “Posisi Drill Pad” dan menghitung estimasi waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan seluruh lubang, jumlah lubang yang akan dibor tertulis di sebelah kanan label “Jumlah Lubang”.

Ya

Berdasarkan kemampuan yang diuraikan pada panel “Pengeboran” terdapat dua tombol penting yaitu “Set Koordinat” untuk merubah excellon file menjadi koordinat di dalam database, dan tombol “Kerjakan” yang digunakan untuk mengirim data pada database ke mikrokontroler. Tombol “Set Koordinat” dirancang dengan flowchart pada Gambar 5., dan tombol “kerjakan dirancang dengan flowchart pada gambar 6. Tombol “Kerjakan” ditekan setelah file disimpan dengan baik di dalam database..

Ya

Ya

Gambar 5. Flow Chart Tombol "Set Koordinat"

:


dalam suatu virtual port pada komputer, sehingga delphi dapat menggunakan perintah Comport untuk mengirim data lewat port USB. Diagram interface yang dirangkai adalah seperti pada gambar 12. Mikrokontroler menggunakan 3 port dimana port A mengendalikan stepper sumbu-y, dan port B mengendalikan stepper sumbu-x dan port C mengendalikan stepper sumbu-z. Stepper dan driver L298 dihubungkan ke rangkaian buffer sebelum masuk ke mikrokontroler agar pengkabelan bisa diatur dengan lebih mudah.

Gambar 7. Diagram Rangkaian Interface

Berdasarkan diagram pada Gambar 7. bentuk dari rangkaian interface adalah sebagai berikut :

Gambar 6. Flowchart tombol "Kerjakan"

Gambar 6. Menggambarkan alur dari program yang dilakukan oleh tombol “Kerjakan” database mengirimkan data pertama untuk dihitung berapa langkah yang harus dilakukan oleh motor stepper dengan persamaan : xstep = (xtujuan-xsekarang) x bil_kalibrasi … Persamaan 1 ystep = (ytujuan-ysekarang) x bil_kalibrasi … Persamaan 2

Rangkaian interface menggunakan satu buah mikrokontroler Atmega8535L yang sudah dirangkai dengan ATtiny agar dapat melakukan komunikasi serial melalui port USB, program pada ATtiny digabungkan dengan program PL-2303 USB-Serial driver, membuat mikrokontroler dapat dikondisikan ke

Gambar 8. Rangkaian PCB Interface

Gambar 8. adalah rangkaian PCB dari interface komputer ke alat mekanik, dibangun menggunakan satu buah modul DI-Pro AVR System dengan mikrokokontroler ATMega 8535L dan tiga buah driver motor stepper berupa IC L298N, dan satu buah modul penghubung ke masing – masing motor stepper. Tegangan 5 Volt untuk mikrokontroler diambil dari port USB di PC, tegangan 7



suplai 12 Volt dan 5 Volt untuk driver motor stepper didapat dari modul penghubung yang disuplai oleh adaptor DC 12 V/1 A modul ini dirangkai dengan regulator 7805 sehingga modul dapat mengeluarkan tegangan 5 Volt. Diagram alir dari program pada mikrokontroler adalah sebagai berikut :

Gambar 10. Mesin Bor PCB

Program “Panel Kendali” dilihat pada Gambar 11.

dapat

Gambar 9. Flowchart Program Mikrokontroler

Mikrokontroler menerjemahkan karakter yang dikirim melalui data serial yang diberikan oleh program Panel Kendali dan melakukan pengecekan apakah data diawali dengan huruf X, Y, atau Z untuk selanjutnya dicek lagi apakah ada “-“ atau tidak, jika ada, program akan menjalankan program putar negatif untuk sumbu yang sesuai. HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem mekanik yang dibuat adalah seperti pada Gambar 10. alat mempunyai ukuran 35 cm x 36 cm x 30 cm, dibuat menggunakan bahan kayu dan 3 buah motor stepper. PCB diletakkan pada meja kerja yang dapat bergerak pada sumbu-y, dan mata bor diletakan pada bidang yang dapat bergerak pada sumbu-x dan sumbuz.

Gambar 11. Panel Kendali Form Set titik referensi

dimana akan diuji kemampuan program dalam mengambil dan membaca file. Dalam mode otomatis klik tombol “ambil file” maka program diharuskan membaca isi file dan menampilkannya pada “penampung_data” yang merupakan komponen memo.


Berdasarkan Tabel 1. diketahui bahwa tiap 1 step pergerakan motor stepper mata bor bergerak sejauh 0,104109 mm ± 0,0013 atau memiliki persentasi deviasi kesalahan pergerakan sebesar 1,25 %. Nilai ini lalu dimasukan ke dalam persamaan berikut : 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 = Gambar 12. Hasil Pengolahan Excellon File

Gambar 12. menunjukkan panel “Pengeboran” yang berhasil membaca file .txt yang ditunjuk dan menampilkannya di kolom “penampung_data”. Tulisan di dalam memo dijadikan dasar untuk pengisian data koordinat drill pad pada database. Pada Gambar 12. memperlihatkan bahwa data koordinat berhasil di baca dan disimpan ke dalam database dan ditampilkan dalam tabel X dan Y, titik koordinat yang berkesesuaian ditampilkan pada grafik disebelah kanan gambar. Grafik ini menggambarkan posisi titik yang akan dikerjakan oleh mesin. Tabel 1. Pengukuran Pergerakan Translasi Setiap 1 Step Perpindahan

Perpindahan Setiap 1 Step

Jumlah No. X(-) Y(+) Y(-) X(+) X(-) Y(+) Y(-) Step X(+) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 1 100

10,1

10,5

10,5

10,5 0,101 0,105 0,105 0,105

2 200

20,5

20,8

20,8

21,3 0,1025 0,104 0,104 0,1065

3 300

31,2

31,0

31,4

31,2 0,104 0,1033 0,1047 0,104

4 400

41,0

41,8

41,9

42,0 0,1025 0,1045 0,1047 0,105

Rata - rata Standar Deviasi

𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑎𝑎𝑎 = 0,024404

Berdasarkan hasil perhitungan, didapat nilai pergerakan satu step motor stepper dalam sistem mekanik yang dibangun adalah 0,104109 mm ± 0,0013 mm dan nilai bilangan kalibrasi sebesar 0,024404. Pengujian ini dilakukan pada sumbu x dan sumbu y. Dengan mengacu pada Gambar 11. dibagian program dengan label “Koordinat”, nilai pada sumbu x dan sumbu y diisikan dengan nilai tertentu dan lakukan proses pengeboran. Hasil dari pengeboran titik awal dan titik akhir yang diuji lalu diukur mengunakan Digital Vernier Caliper merk Sylvac yang memiliki akurasi sebesar 0,01 mm. Hasil pengeboran karakterisasi sumbu-y dan sumbu-x dapat dilihat pada Tabel 2. Pada sumbu-x rata-rata pergerakan mata bor bernilai negatif sebesar 0,18 mm yang berarti motor stepper kurang banyak dalam melakukan langkah putaran. Pada sumbu-y kesalahannya bernilai positif senilai 0,204 mm yang berarti motor stepper pada sumbu-y terlalu banyak melakukan putaran.

0,104109 0,0013

Pengukuran bilangan kalibrasi digunakan untuk mengukur besar perpindahan mata bor ketika melakukan putaran dengan jumlah tertentu. Jumlah perpindahan sumbu tiap satu step digunakan untuk menghitung bilangan kalibrasi pada program utama.

1 1 𝑥 393,6 0,104109

Tabel 2. Pengukuran Pergeseran Mata Bor Posisi Posisi X X No. diminta dibor (mm) (mm)

Posisi Posisi Error Y Y Error (mm) diminta dibor (mm) (mm) (mm)

1

10

9,53

-0,47

10

9,67 -0,33

2

15

14,79

-0,21

15

15,34

0,34

3

20

19,40

-0,60

20

20,00

0

4

25

24,99

-0,01

25

24,96 -0,04

9



Posisi Posisi X X No. diminta dibor (mm) (mm)

Posisi Posisi Error Y Y Error (mm) diminta dibor (mm) (mm) (mm)

6

35

34,64

-0,36

35

35,01

0,01

7

40

39,63

-0,37

40

40,21

0,21

8

45

45,62

0,62

45

45,15

0,15

9

50

50,06

0,06

50

50,23

0,23

10

55

54,43

-0,57

55

55,20

0,2

11

60

59,85

-0,15

60

60,63

0,63

12

65

65,37

0,37

65

65,21

0,21

13

70

69,66

-0,34

70

70,23

0,23

14

80

79,50

-0,50

80

80,14

0,14

15

90

89,49

-0,51

90

90,25

0,25

100 99,65 rata - rata

-0,35 -0,18

16

100 100,83 0,83 rata - rata 0,204

Pengujian PCB A dilakukan dengan merancang posisi drill pad menggunakan proteus 8.0 dengan desain gambar seperti Gambar 13. Tiap titik diatur mempunyai jarak antara 5 mm sebanyak 91 titik. Pengujian ini bertujuan untuk mengukur backslash yang mungkin terjadi pada sistem.

Gambar 14. Hasil Pengolahan Excellon File PCB A

Gambar 15. menunjukan tampilan program ketika mesin mengerjakan PCB A. Warna putih menandakan lubang sudah di bor dan warna merah menunjukan mata bor sedang mengerjakan posisi tersebut, sedangkan warna biru posisi drill pad yang belum di bor.

Gambar 15. Tampilan Program Ketika Beroperasi

Gambar 13. Rancangan PCB Periodik 5 mm

Excellon file dari Gambar 13 lalu di ambil oleh program dan dapat dilihat pada Gambar 14. pola drill pad sama dengan pola drill pad pada gambar rancangan di proteus, dan memiliki pad sebanyak 91 buah.

Gambar 16. Proses Pengerjaan (kiri), Hasil Pengerjaan (kanan)

PCB diletakan diatas meja kerja dan dijepit menggunakan plat alumunium dengan tebal 3 mm selebar 2 cm seperti pada Gambar 16. (kiri). Hasil dari pengerjaan PCB dapat dilihat pada Gambar 16. (kanan), lalu diukur dan disajikan pada Gambar 17.


35 30 25 20 15 10 5 0 20 Data Pengeboran

40

60

80

Hasil Pengeboran

Gambar 5. Hasil Pengolahan Excellon File PCB B oleh Program

Gambar 4. Grafik Pengukuran Rancangan dan Hasil Pengeboran

Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan pada Gambar 17. didapat kesalahan yang terjadi pada pengeboran di sumbu x adalah 0,13 mm dan kesalahan pada sumbu y adalah 0,3 mm. PCB B didesain dengan jumlah lubang 73 buah, kelompok pertama didesain dengan jarak antar lubang sebesar 5 mm sebanyak 40 buah, kelompok kedua dengan jarak 10 mm sebanyak 20 buah, kelompok ketiga dengan jarak 20 mm sebanyak 12 lubang.

Gambar 20. Proses Pengeboran PCB B

80 Sumbu Y (mm)

0

Hasil Pengeboran PCB B

60 40 20 0

-50

0 Tujuan…

50

100

150

Sumbu X (mm) Gambar 21. Grafik Pengukuran PCB B

Gambar 18. Rancangan PCB B pada Proteus

Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan pada Gambar 21. kesalahan ratarata yang terjadi pada sumbu X adalah sebesar 0,3 mm dan pada sumbu Y adalah sebesar 0,2 mm. Pengujian selanjutnya dilakukan pada PCB dengan jumlah lubang sebanyak 35 lubang, dengan posisi sesuai dengan komponen elektronika sebenarnya yaitu kapasitor, IC 8 Pin, IC regulator 7805, 11



dioda, resistor dan beberapa pin header 2 pin.

Pengeboran PCB C

Sumbu Y

30 20 10 0 -10

0

20

40

60

Sumbu X Gambar 25. Grafik Pengukuran PCB C Gambar 22. Rancangan PCB C

Hasil pengeboran lalu diukur dan disajikan pada gambar 25. Titik hasil pengeboran yang dilakukan oleh mesin ini telah sesuai dengan gambar rancangan pada program Proteus dengan tingkat kesalahan sebesar 0,12 mm pada sumbu x dan 0,10 mm pada sumbu-y.

Gambar 23. Pengolahan Excellon File PCB C oleh Program

Pengerjaan pengeboran dilakukan secara incremental yaitu dengan merubah titik posisi tujuan menjadi titik awal sebelum pergi ke koordinat titik selanjutnya. Hasil pengerjaan dari pengeboran PCB C dapat dilihat pada Gambar 24. sebagian besar dari titik yang telah dibor tepat pada posisi drill pad pada gambar rancangan, namun ada dua titik yang meleset dari desain rancangan hal ini dikarenakan mata bor tidak tepat berada ditengah drill pad sehingga mata bor bergerak kesamping ketika mengenai bagian tembaga dari PCB dan mengebor bagian samping drill pad.

Gambar 24. Hasil Pengerjaan PCB C

Dari hasil pengukuran pada karakterisasi pengujian alat didapat bahwa alat bor memiliki tingkat kesalahan pergerakan baik pada sumbu X maupun pada sumbu Y, hasil pengukuran dari keempat karakterisasi disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Nilai Kesalahan Pada Setiap PCB Kesalahan Kesalahan No. Jenis Pengujian Sumbu-x Sumbu-y (mm) (mm) Karakterisasi Sumbu 1 0,18 0,2 X dan Sumbu Y 2 Pengeboran PCB A 0,13 0,3 3

Pengeboran PCB B

0,3

0,2

4

Pengeboran PCB C

0,12

0,1

0,18

0,2

Rata - Rata

KESIMPULAN Area kerja PCB yang dapat dikerjakan pada alat ini adalah 15 cm x 10 cm, pada prakteknya alat ini mampu melakukan instruksi pengeboran sesuai koordinat pada gambar rancangan dan memiliki kesalahan rata – rata pada sumbu x sebesar 0,18 mm dan pada sumbu y sebesar 0,2 mm. Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : 1. Mesin bor PCB otomatis berbasis mikrokontroler dan visual programming


berhasil dibangun dengan memiliki kesalahan rata – rata pengeboran antara hasil dan rancangan (CAD) sebesar 0,19 mm. Toleransi yang diizinkan pada industri pembuatan PCB menurut ICI Technology Capability PCB adalah ± 2 mil atau ± 0,076 mm. 2. Mikrokontroler dapat menerima data yang dikirim oleh PC dan mengubahnya menjadi perubahan sudut pada motor stepper. Perubahan sudut 360°/400 langkah diterapkan pada motor sumbux dan sumbu-y yang menghasilkan perpindahan translasi sebesar 0,104109 mm/langkah, dan perubahan sudut 360°/200 langkah diterapkan pada motor di sumbu-z. 3. Program yang dibuat pada Delphi XE 5 berhasil menerjemahkan data kordinat excellon file dari program “Proteus” dan menyimpannya ke dalam database program. Program mampu menghitung jumlah langkah yang diperlukan dari kordinat awal ke kordinat tujuan dari satu titik ke titik lain secara otomatis dan mengirimkannya melalui port USB dengan baudrate sebesar 9600 bps. Kordinat excellon file dapat dikonversi menjadi perpindahan translasi dengan mengalikannya dengan bilangan kalibrasi sebesar 0,024404. SARAN Pada penelitian selanjutnya penulis memiliki beberapa saran yang dapat dilakukan untuk meningkatkan akurasi pengeboran. 1. Untuk meningkatkan kecepatan pengeboran, sinkronisasi pergerakan sumbu-x dan sumbu-y dapat dilakukan dengan cara mengatur motor stepper di sumbu-x dan sumbu-y untuk bergerak secara bersamaan. 2. Penggunaan 2 buah motor stepper pada setiap sisi meja kerja dapat dilakukan untuk meningkatkan akurasi pergerakan pada sumbu-y alih – alih menggunakan 1 buah motor yang diletakkan di tengah meja kerja.

3. Teknik latching dapat dilakukan pada ketiga motor stepper untuk meningkatkan stabilitas mata bor ketika melakukan proses pengeboran. Teknik ini dilakukan dengan cara menggunakan power suply dengan ukuran 12V/3A, dan mengatur pin enable A dan enable B pada IC L298N tetap berada pada kondisi high selama pengeboran berlangsung. DAFTAR PUSTAKA Ali,

Muhamad. (2003). Mengakses Database pada Mengakses Database pada Delphi dengan ADO [Online]. Tersedia di http://www.ilmukomputer.com/pe mrograman/delphi/database_ado/ali .html. [Diakses 13 Januari 2015].

Bathni

S., Ismul. (2010).Dasar Keterampilan Kelistrikan dan Elektronika.Bahan Ajar Praktek Elektronika SMK.

Barhoumi EM, Ben salah B. (2011). New Positioning Control of Stepper Motor using BP Neural Networks. Journal of Emerging Trends in Computing and Information Sciences Volume 2 No.6 hal : 300306. Borenstein, J., Koren, Y. A Mobile Platform for Nursing Robots, IEEE Transaction on Industrial Electronics, vol.32, no.2, pp. 158165,1985. Brindley, Keith. (2005). Starting Electronics Construction, Technology, Equipment, and Project. Penerbit : Newnes, London. Cantu,

Marco. (2010). Delphi 2010 Handbook, Italy, Wintech Italia Srl.

13



asma-edm-other-similar-machineproject-log/147003-cnc-forum2.html. [Diakses 11 November 2014].

Cashman, Shelly. (2010). Discovering Computer Ed.3.Penerbit : Salemba Infotek. Gunawan. (2003). Perencanaan Dan Pembuatan Alat Pengebor Printed Circuit Board Melalui IBM Pc Dengan Bantuan Mikrocontroler Mcs 48. Skripsi.STTS. Himaone. (2003). Stepper Motor and Its Driver.Reference of EAS 5407 Mechatronics Design Project. Huang Dagui., (2010). Cao Hongbo, On composite position control of CNC system feeding PMSM based on position feedforward and SVPWM.Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, pp.735-740. Koren, Yoram. (1983).Computer Control of Manufacturing System. McGraw – Hill. Mahdavinejad, R.A. (2009). Introduction of serial architecture for small CNC facilities. Journals of Achievements in Materialsand Manufacturing Engineering. Volume 36Issue 1September, Hal :57. Mrmak, Nebojsa. (2014).Resistor Sizes and Packages.[online]. Sumber :http://www.resistorguide.com/resi stor-sizes-andpackages/http://www.resistorguide. com/resistor-sizes-and-packages/. diakses tanggal 17 agustus 2014. Kalatiku, Protus Pieter dan Yuri Y.J. (2011). Pemrograman Motor Stepperdengan Menggunakan Bahasa Pemrograman C. MEKTEK. Tahun XIII no. 1. Muslim. (2008). I-Channel Egyptian Plasma [Online]. Tersedia di http://www.cnczone.com/forums/pl

S,

Wasito. (2001). Vademekum Elektronika. PT Gramedia Pustaka Utama,Jakarta.

Sanjaya, Taufik Adi. (2011). Interfacing Menggunakan Delphi.Makalah ilmu komputer. Syahrul. (2014). Motor Stepper : Teknologi, Metoda dan Rangkaian kontrol. Majalah ilmiah UNIKOM vol 6 No.2. Thiang, Sherwin R.U Sompie. (2002). Mesin Bor Otomatis dengan Menggunakan Kamera untuk Mendeteksi Koordinat Bor. JURNAL TEKNIK MESIN Universitas Petra Vol. 4, No. 2, hal: 88 – 93. Wibowo, Eko Purwanto Ari. (2008). Membuat Mesin CNC. Nulisbuku, Jakarta.

RANCANG BANGUN MESIN BOR PCB DENGAN PENGATURAN POSISI 3D BERBASIS MIKROKONTROLER DAN VISUAL PROGRAMING

Recommend Documents