» » » » » » » Aplikasi Motor Stepper Nema 17 Pada Mesin Cap Batik Berbasis Arduino Uno

Aplikasi Motor Stepper Nema 17 Pada Mesin Cap Batik Berbasis Arduino Uno

, , , , , Edit

 

KELOMPOK B09    :

1.    Galuh Ayu Rahmawati                3.32.19.1.10

2.    Syahrendra Ario Bramantyo       3.32.19.1.09

 

Aplikasi Motor Stepper Nema 17

Pada Mesin Cap Batik Berbasis Arduino Uno

Galuh Ayu Rahmawati1, Syahrendra Ario Bramantyo2, Samuel BETA3

Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,                           Politeknik Negeri Semarang

e-mail: galuhayu3101@gmail.com1, syahrendraario@gmail.com2, sambetak2@gmail.com3

Abstrak⸺ Alat ini menggunakan Arduino Uno sebagai pemrosesnya. Adapun komponen yang digunakan yaitu LCD i2c, Motor Stepper Nema 17, Driver A4988, Limit Switch, serta Keypad 4x4. Alat ini digunakan untuk mempercepat proses pembuatan batik cap dengan keluaran berupa Motor Stepper dan juga Keypad sebagai masukannya. Dengan penggunaan alat ini, pengrajin akan lebih menghemat  waktu dan tenaga dalam proses pembuatan batik cap tersebut.

Kata Kunci⸺ Arduino Uno, LCD i2C, Motor Stepper Nema 17, Driver A4988, Limit Switch, Keypad 4x4.

Abstract⸺ This tool uses Arduino Uno as its processor. The components used are LCD i2C, Motor Stepper Nema 17, Driver A4988, Limit Switch, and Keypad 4x4. This tool is used to speed up the process of making batik cap with the output in the form of a Stepper Motor and also a Keypad as the input. With the use of this tool, craftsmen will save more time and energy in the process of making batik cap.

Keyword⸺ Arduino Uno, LCD i2C, Motor Stepper Nema 17, Driver A4988, Limit Switch, Keypad 4x4.


    I.                    PENDAHULUAN

1.1          Latar Belakang

Batik telah diakui dunia sebagai  budaya Indonesia melalui UNESCO pada  tahun 2009 sebagai Masterpiece of Oral and Intangible Heritage of Humanity. Hal ini dibuktikan dengan tidak hanya masyarakat Indonesia yang menggunakan batik, namun batik sudah merambah ke mancanegara. Tentunya, pelestarian batik sangat diperlukan untuk mempertahankan citranya.

Sebagai salah satu upaya pelestarian batik, kini banyak pengrajin yang memproduksi batik. Jenis batik yang paling banyak diproduksi yaitu jenis batik cap  karena batik yang dihasilkan memiliki ciri khas dan memiliki harga yang terjangkau. Namun sistem proses produksi tidak sejalan dengan kemajuan teknologi  saat ini. Proses produksi batik cap umumnya masih menggunakan sistem cap manual dengan tangan manusia yang membuat para pengrajin membutuhkan waktu yang lama dan tenaga yang tidak sedikit dalam proses produksi batik cap.

Dari permasalahan tersebut muncul inovasi sebagai solusi tepat guna dengan dibuatnya mesin cap batik otomatis melalui “Aplikasi Motor Stepper Nema 17 pada Mesin Cap Batik Berbasis Arduino Uno”. Dengan inovasi ini, maka diharapkan dapat membantu pengrajin batik cap dalam proses produksi. Serta diharapkan pengrajin batik mampu mengimbangi kemajuan teknologi melalui produksi batik cap.

1.2          Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang di atas, maka dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut:

1.    Bagaimana cara membuat alat cap batik otomatis dengan motor stepper nema17?

2.  Bagaimana agar alat dapat digunakan juga untuk mengecap dengan jarak antar cap sesuai keinginan pengguna?

3.    Bagaimana cara mengatur jarak antar cap pada kain?

1.3          Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan Proyek Arduino adalah sebagai berikut:

1.    Membuat alat cap batik otomatis dengan motor stepper nema 17 sebagai inovasi dalam insudtri batik cap

2.    Mampu membantu pengrajin batik cap dalam proses produksi

3.    Menjadikan proses pembuatan batik cap lebih  efektif dan efisien


II.                    TINJUAN PUSTAKA

2.1     Arduino Uno

Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya. Setiap 14 pin digital pada arduino uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode, digitalwrite, dan digitalRead. Fungsi fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 volt, Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm.Gambar 2.1 memperlihatkan bentuk board dari Arduino Uno.


Gambar 2.1 Arduino Uno

2.2    Motor Stepper 


Motor stepper adalah motor DC yang bergerak dalam langkah diskrit. Motor stepper memiliki banyak kumparan yang diatur dalam kelompok yang disebut fase. Dengan memberi energi pada setiap fase secara berurutan, motor akan berputar, selangkah demi selangkah. Terdapat berbagai jenis motor stepper, yaitu: motor stepper magnet permanen, motor stepper variable reluctance, dan motor stepper hybrid (2-fase bipolar atau 4-fase unipolar). Pada Gambar 2.2 ditunjukkan bentuk fisik dari Motor Stepper NEMA17.

Gambar 2.2 Motor Stepper Nema17

2.3   Driver Motor Stepper A4988

A4988 adalah IC penggerak langkah mikro pada motor yang lengkap dengan penerjemah penggerak built-in pada setiap motor stepper. Driver Motor Stepper A4988 dikembangkan oleh Allegro Microsystems untuk membantu setiap orang yang ingin menggunakan berbagai motor stepper dalam suatu proyek. Motor stepper banyak digunakan untuk CNC dan proyek mesin otomatis lainnya. Dengan bantuan Driver Motor Stepper A4988 ini, motor stepper dapat digerakkan dengan bantuan dua pin dari mikrokontroller yaitu pada pin DIR dan STEP. Pada Gambar 2.3 ditunjukkan Driver Motor Stepper A4988.


Gambar 2.3 Driver A4988

2.4 Limit Switch (Saklar Pembatas)


Sakelar pembatas adalah perangkat elektromekanis yang mempunyai tuas aktuator sebagai pengubah posisi kontak terminal (dari Normally Open / NO ke Close atau sebaliknya dari Normally Close / NC ke Open). Posisi kontak akan berubah ketika tuas aktuator tersebut terdorong atau tertekan oleh suatu objek. Sama halnya dengan sakelar pada umumnya, limit switch mempunyai 2 kondisi, yaitu ON dan OFF. Gambar 2.23 menunjukkan bentuk fisik dari Sakelar pembatas.

Gambar 2.4 Limit Switch

2.5         LCD i2C

Liquid Crystal Display merupakan media yang digunakan untuk menampilkan hasil dari keluaran pada sebuah rangkaian elektronika. Fitur yang terdapat dalam LCD ini adalah:

1. 16 karakter dan 2 baris atau biasa disebut LCD 16x2

2. Memiliki 192 karakter .

3. Memiliki karakter generator yang terprogram.

4. Dapat digunakan melalui mode 4-bit dan 8-bit.

5. Dapat digunakan secara back light.

Definisi pin lcd 16x2 dapat dilihat ditabel 1 dan gambar 5 adalah device LCD.

Tabel 2.1.

PIN

DISKRIPSI

1

Ground ( - )

2

Vcc ( + )

3

Mengatur Kontras atau pencahayaan

4

Register Select

5

Read / Write LCD Register

6

Enable

7-14

Data I/O (input output)

15

VCC ( + ) LED

16

Ground ( – ) LED


Gambar 2.5 LCD i2C

2.6           Keypad 4x4


Keypad 4x4 adalah 16 buah saklar yang dibentuk matrik, dengan tujuan penghematan jalur I/O, apabila ke 16 saklar tersebut tidak dibentuk matrik maka dibutuhkan 16 jalur Input (masukan), tetapi dengan dibentuk dalam matrik, maka hanya dibutuhkan 8 jalur (4 jalur Input dan 4 jalur Output), cara menggunakan keypad 4x4 ini dengan metode scanning, tiap baris (kolom) diberi logic 0 (0V) secara bergilir, setiap baris (kolom) yeng mendapat logic 0, selanjutnya set seluruh kolom dengan logic 1, tahap berikutnya tiap kolom (barisnya) diuji logic-nya, apabila ada kolom (baris) yang terbaca logic 0 (0V), berarti kolom (baris) tersebut sedang ditekan.

Gambar 2.6 Keypad 4x4

2.7          Arduino IDE

Arduino IDE merupakan perangkat lunak open source yang digunakan untuk menulis kode, perangkat lunak ini dibuat menggunakan Java dan dapat bekerja di berbagai platform seperti Windows, Macdan Linux. Arduino IDE memiliki fitur seperti kebanyakan tools untuk menulis bahasa pemrograman seperti syntax highlighting yang memberikan kemudahan pada saat proses menulis kode program. Saat ini Arduino IDE telahmerilis versi 1.8.13. Gambar 2.7 adalah contoh dari tampilan Arduino IDE.

Gambar 2.7 Tampilan Arduino IDE

III.          PERANCANGAN ALAT 

3.1          Alat

1.         Solder

2.         Gerinda

3.         Tang Potong

4.         Tang Jepit

5.         Gunting

6.         Cutter

7.         Amplas

8.         Bor Tangan

9.         Obeng

10.     Lem Tembak

11.     Kabel USB

12.     Laptop/Personal Computer


3.2          Bahan

1.         PCB

2.         Arduino Uno

3.         Motor Stepper Nema17

4.         Driver Motor Stepper A4988

5.         Limit Switch

6.         LCD i2C

7.         Keypad 4x4

8.         Kabel

9.         Tenol

10.     Mur dengan baut

11.     Lakban

12.     Double tape

13.     Aluminium profile

14.     Kotak berbahan ABS

15.     Akrilik


3.3          Diagram Blok

Gambar 3.1 Diagram Blok


3.4          Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram Alir


3.5          Gambar Rangkaian

Gambar 3.3 Rangkaian


3.6          Gambar Pengawatan

Gambar 3.4 Pengawatan


3.7          Pembuatan Alat

Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan beberapa proses pengerjaan, antara lain:

1.    Membuat perencanaan tiap-tiap bagian dari alat tersebut.

2.    Membuat diagram pengawatan.

3.    Menyusun komponen dengan rangkaian sesuai diagram pengawatan.

4.    Membuat program Arduino Uno.

5.    Mengunggah program yang sudah disusun dengan benar pada Arduino Uno.

6.    Pembuatan perangkat keras (hardware) alat.

7.    Pemasangan rangkaian komponen yang sudah tersusun secara rapi dan benar pada perangkat keras alat.

8.  Pengujian akhir alat.


IV.         CARA KERJA ALAT

4.1         Cara Kerja Alat

Mesin cap batik otomatis ini akan bekerja apabila kita  memberikan masukan dengan menekan data pada keypad 4x4 yang kemudian dapat kita lihat tampilannya melalui LCD i2C. Dimana Arduino Uno yang mendapatkan catu daya 5V akan memroses data tersebut sehingga Driver A4988 sebagai IC penggerak langkah mikro pada Motor Stepper akan bekerja dan menggerakkan Motor Stepper Nema17 dengan bantuan dua pin mikrokontroler yaitu pin DIR dan STEP. Motor Stepper pertama akan bergerak kearah kanan atau kiri untuk mencapai jarak antara lilin dan juga kain. Sedangkan Motor Stepper yang kedua bergerak naik turun untuk melakukan proses pengambilan lilin serta pengecapan lilin pada kain. Motor Stepper ini bergerak sesuai dengan perintah yang kita berikan melalui Keypad, namun gerak tersebut dibatasi oleh Limit Switch yang bekerja sebagai masukan pembatas jarak kain yang dipergunakan.


V.         PERANCANGAN MEKANIK

Gambar 5.1 Tampak Alat dari Depan

Gambar 5.2 Tampak Alat dari Samping


VI         PENGUJIAN ALAT 

Dalam Proyek Arduino yang penulis buat, perlu adanya pengujian untuk menentukan kesesuaian alat dengan prinsip kerjanya. Adapun langkah-langkah cara pengujian yang harus lakukan adalah sebagai berikut:

1.    Mengunggah program Arduino ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan apa yang dikodekan atau belum.

2.    Menguji alat sesuai cara kerja.

 

VII.              KESIMPULAN DAN SARAN 

7.1          Kesimpulan

Berdasarkan penelitian dari pembuatan alat yang sudah dilakukan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1.    Cara membuat alat cap batik ini yaitu dengan menggunakan motor stepper dan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemroses yang telah diprogram melalui software Arduino IDE.

2.    Alat akan bergerak mengambil lilin dan mengecap kain apabila keypad telah ditekan dan data dapat dilihat melalui LCD. Data tersebut akan diproses melalui Arduino kemudian masuk ke diver A4988 dan kita kemudian kita akan mendapatkan keluaran berupa motor stepper.

3.    Melalui alat ini pengrajin cap batik akan merasa pekerjaannya lebih efektif dan efisien.

 

7.2          Saran

Dari hasil pembuatan alat yang sudah terealisasikan, didapatkan saran untuk dapat dikembangkan dalam pembuatan alat serupa berikutnya:

1.    Dapat dipilih jenis Motor Stepper dengan torsi yang lebih tinggi untuk  mempercepat proses pengecapan seperti misalnya Motor Stepper Nema23 untuk

2.    Menggunakan aluminium profile yang lebih kecil untuk membuat alat lebih ringan.

3.    Dapat menentukan jarak antar kain langsung pada program sesuai dengan ukuran alat cap.


 DAFTAR PUSTAKA

Iknowvations. 2019. A4988 Stepper Motor Driver With Arduino Tutorial. https://iknowvations.in/arduino/a4988-stepper-motor-driver-arduino- tutorial/ 

Components 101. 2019. Nema 17 Stepper Motor.https://components101.com/motors/nema17-stepper-motor 

Perkasa, M. A. I., 2013, Perancangan Proses Produksi Batik Cap Menggunakan Mesin CNC Batik, Disertasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 

Suprianto. 2015. Limit Switch (Saklar Pembatas).http://semriwir.blogspot.com/2015/10/pengertian-dc-power- supply_31.html.

LAMPIRAN

1.Jurnal Unduh

2.  PPT Unduh

3. Video Presentasi Demo Alat Unduh

4. Diagram Pengawatan Unduh

5. Diagram Blok Unduh

6. Diagram Alir Unduh

7. Gambar Rangkaian Unduh

8. Program Unduh

BIODATA PENULIS

 

 

1.         Galuh Ayu Rahmawati

 

Nama penulis Galuh Ayu Rahmawati. Penulis dilahirkan di Kota Pekalongan, 31 Januari 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Pringapus 02, SMP Negeri 1 Bergas, dan SMA Negeri 1 Bergas. Tahun 2019 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.1.10. Apabila ada kritik dan saran yang membangun serta apabila terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail galuhayu3101@gmail.com

1.         Syahrendra Ario Bramantyo

 

Nama penulis Syahrendra Ario Bramantyo. Penulis dilahirkan di Kudus, 19 Oktober 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Ngesrep 02, SMP Negeri 21 Semarang, dan SMA Negeri 9 Semarang. Tahun 2019 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.1.24. Apabila ada kritik dan saran yang membangun serta apabila terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail syahrendraario@gmail.com

Subscribe to receive free email updates:

0 Response to "Aplikasi Motor Stepper Nema 17 Pada Mesin Cap Batik Berbasis Arduino Uno"

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)