SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS PADA MESIN BOR PCB LAPORAN AKHIR
SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS
PADA MESIN BOR PCB
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik
Elektro Program Studi Teknik Elektronika
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh:
ANANDA PUTRI
061330320938
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2016
SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS
PADA MESIN BOR PCB
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik
Elektro Program Studi Teknik Elektronika
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
ANANDA PUTRI
061330320938
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing IIYeni Irdayanti, S.T., M.Kom Sabilal Rasyad, S.T., M.Kom
NIP. 197612212002122001 NIP. 197409022005011003
Mengetahui,
Ketua Jurusan Ketua Program Studi
Teknik Elektro Teknik ElektronikaYudi Wijanarko, S.T., M.T Amperawan, S.T., M.T
NIP. 196705111992031003 NIP. 196705231993031002
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini yang berjudul “Sensor Ultrasonik PING Sebagai Saklar Otomatis Pada Mesin Bor PCB ”.
Laporan akhir merupakan salah satu mata kuliah wajib dalam kurikulum
pendidikan Diploma III Jurusan Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik
Negeri Sriwijaya. Tujuan Laporan Akhir adalah untuk menyelesaikan pendidikan pada
tingkat akhir Diploma III. Dalam pelaksanaan Laporan Akhir dan penyususnan laporan,
penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak hingga selesainya laporan ini,
mulai dari pengumpulan data sampai penyusunan laporan. Untuk itu penulis
menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :Ibu Yeni Irdayanti, S.T., M.Kom., selaku dosen pembimbing I.
Bapak Sabilal Rasyad, S.T., M.Kom., selaku dosen pembimbing II.
Pada kesempatan ini juga tak lupa, penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan
terima kasih kepada pihak yang telah mendukung selama proses Kerja Praktik dan proses
penyusunan Laporan Kerja Praktik ini, yaitu : 1.Bapak Dr. Ing.Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri sriwijaya.
3. Bapak H. Herman Yani, S.T., M.Eng., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
4. Bapak Amperawan, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Seluruh dosen, staf dan instruktur pada Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.
6. Kedua Orang Tua, saudara, dan keluarga yang selalu memberikan do’a, semangat, serta dorongan baik moril maupun materil.
7. Teman-teman Program Studi Teknik Elektronika angkatan 2013, khususnya kelas ED.
Penulis menyadari dalam penulisan ataupun pembahasan dalam Laporan Akhir
ini jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang
membangun demi kesempurnaan Laporan Akhir ini.Demikian Laporan Akhir ini disusun, semoga memberikan manfaat bagi kita
semua, khususnya bagi mahasiswa pada Program Studi Teknik Elektronika Politeknik
Negeri Sriwijaya.Palembang, Juli 2016 Penulis
ABSTRACT
PING ULTRASONIC SENSOR AS AUTOMATIC SWITCHING
ON PCB DRILLING MACHINE
(2016 : xvi Page + 68 Page + References + Attachment)
ANANDA PUTRI 061330320938
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING ELECTRONICS ENGINEERING STUDY PROGRAM STATE POLYTECHNIC OF SRIWIJAYA
This final report entitled "PING Ultrasonic Sensor As Automatic Switching On
PCB Drilling Machine". This tool is designed as a tool drills PCB automatically
based microcontroller ATmega16 by applying multiple sensors such as ultrasonic
sensors and Hall Effect sensor. PCB drilling machine is equipped with four-speed
mode that can be used as needed. The function of the ultrasonic sensor is a switch
on/off automatically on detection of the distance between the drill and the base.
Drilling machine will drop slowly due to the pull of the motor Power Window.
When located right above the PCB, Power Window will stop for 3 seconds to give
a brief moment to the user to easily adjust the perforation with the drill, then
Power Window will attract more drilling machine to successfully perforate the
PCB. The purpose of the tool is expected to facilitate and give a sense of security
when conducting the drilling process PCB. Beside it, can apply applications of
sensor on PCB drilling machine that previously were manual to automatic in the
case of the switch, speed, and lower or raise drilling machine automatically. Keyword : PING Ultrasonic Sensor, PCB Drilling Machine, ATMega16
ABSTRAK
SENSOR ULTRASONIK PING SEBAGAI SAKLAR OTOMATIS
PADA MESIN BOR PCB
(2016 : xvi Halaman + 68 Halaman + Daftar Pustaka + Lampiran)
ANANDA PUTRI061330320938 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
Laporan akhir ini berjudul “Sensor Ultrasonik PING Sebagai Saklar Otomatis
Pada Mesin Bor PCB ”. Alat ini dirancang sebagai alat pengebor PCB secara
otomatis berbasis mikrokontroler ATMega16 dengan mengaplikasikan beberapa sensor seperti sensor ultrasonik dan sensor Hall Effect. Mesin bor PCB ini dilengkapi dengan empat mode kecepatan yang bisa digunakan sesuai kebutuhan. Fungsi dari sensor ultrasonik adalah sebagai saklar on/off otomatis dari deteksi jarak antara bor dan alas. Mesin bor akan turun perlahan akibat tarikan dari motor
Power Window ketika PCB sudah diletakkan. Ketika berada tepat diatas PCB,
Power Window akan berhenti selama 3s untuk memberi jeda kepada pengguna
agar mudah menyesuaikan bolongan dengan mata bor, lalu Power Window akan menarik mesin bor lagi sampai berhasil melubangi PCB. Adapun tujuan dari alat ini diharapkan dapat mempermudah dan memberi rasa aman ketika melakukan proses pengeboran PCB. Selain itu, dapat menerapkan aplikasi sensor pada mesin bor PCB yang sebelumnya masih manual menjadi otomatis dalam hal saklar, kecepatan, dan menurunkan maupun menaikkan mesin bor secara otomatis.
Kata Kunci : Sensor Ultrasonik PING, Mesin Bor PCB, ATMega16
MOTTO :
Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu.
Allah Maha mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui. (QS. 2 : 216)
Apabila anda berbuat kebaikan kepada orang lain, maka anda telah berbuat baik terhadap diri sendiri. (Benyamin Franklin) Success is the best revenge.
Ingatlah kebaikan yang dilakukan orang lain kepada kita, tapi lupakan kebaikan yang kita lakukan kepada orang lain. Kejarlah akhirat, maka dunia akan mengikuti.
TERIMA KASIH KEPADA :
Allah Subhanallahu Wa Ta’ala karena selalu memberi nikmat dan petunjuk kepadaku baik itu yang kusadari ataupun yang tidak kusadari.
Nabi Muhammad Shalallahu A’laihi Wasallam yang telah menjadi suri tauladan yang paling baik dalam menyikapi perjalanan hidup sehari-hari.
Kedua orang tuaku, Imron (ayah) yang tidak pernah lelah mencari nafkah untuk membiayai kehidupanku, Aslia (ibu) yang tidak pernah lelah mendoakanku agar selamat dunia dan akhirat.
Pembimbing I, Ibu Yeni Irdayanti, S.T.,M.Kom dan Pembimbing II, Bpk.
Sabilal Rasyad, S.T.,M.Kom. Terimakasih atas bimbingannya. Serta seluruh Dosen Prodi Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya, terimakasih dukungannya.
Teman-teman seperjuangan prodi Elektronika angkatan 2013 Politeknik Negeri Sriwijaya khususnya kelas ED. Semua sahabat dan teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terima kasih semangatnya.
I Love You.
Segala pihak yang telah mendoakan dan memberi dukungan serta semangat terimakasih. Almamaterku.
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL .........................................................................................iLEMBAR PENGESAHAN ..............................................................................ii
PERNYATAAN KEASLIAN ...........................................................................iii MOTTO .............................................................................................................iv ABSTRAK .........................................................................................................v ABSTRACT .......................................................................................................vi KATA PENGANTAR .......................................................................................vii DAFTAR ISI ......................................................................................................ix DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xiiDAFTAR TABEL .............................................................................................xiv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................xvBAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ......................................................................................
1 1.2 Tujuan dan Manfaat ..............................................................................
2 1.2.1 Tujuan ...................................................................................................
2 1.2.2 Manfaat .................................................................................................
2 1.3 Perumusan Masalah .............................................................................
2 1.4 Pembatasan Masalah .............................................................................
2 1.5 Metodologi Penulisan ...........................................................................
3 1.5.1 Metode Literatur ....................................................................................
3 1.5.2 Metode Wawancara ...............................................................................
3 1.5.3 Metode Observasi ..................................................................................
3 1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................
3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Stand Drilling Machine .........................................................................
5 2.2 Sensor Jarak Ultrasonik PING ................................................................
6
2.2.2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik PING ..................................................
28 2.5.6 Berbagai Persamaan Pada Motor DC ....................................................
3.4.3 Rangkaian Sensor Ultrasonik PING ...................................................... 40
3.4.2 Rangkaian Sistem Minimum ATMega 16 ............................................. 40
3.4.1 Power Supply ......................................................................................... 39
3.4 Perancangan Elektronik ........................................................................ 38
3.3 Tahap-tahap Perancangan ...................................................................... 38
3.2 Blok Diagram ......................................................................................... 36
36
33 BAB III RANCANG BANGUN ALAT 3.1 Tujuan Perancangan ..............................................................................
32 2.6.2 Kontroler LCD (Liquid Crystal Display) ...............................................
32 2.6.1 Material LCD......................................................................................... .
31 2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 ......................................................
30 2.5.7 Kelebihan Motor DC .............................................................................
27 2.5.5 Jenis-jenis Motor DC .............................................................................
9 2.2.3 Bagian-bagian Sensor Ultrasonik PING ................................................
27 2.5.4 Spesifikasi Motor Power Window .......................................................
25 2.5.3 Simbol Motor DC ..................................................................................
23 2.5.2 Bagian-bagian Motor DC Power Window ...........................................
23 2.5.1 Pengertian Motor DC Power Window .................................................
20 2.5 Motor DC (Motor Power Window) .......................................................
17 2.4 Relay .....................................................................................................
16 2.3.5 Rangkaian Sistem Minimum ATMega16 ..............................................
15 2.3.4 Deskripsi Mikrokontroller ATMega 16 ................................................
13 2.3.3 Konfigurasi Pena (Pin) ATMega 16 .....................................................
13 2.3.2 Karakteristik Mikrokontroller AVR ATMega 16 .................................
12 2.3.1 Pengertian Mikrokontroller AVR ATMega 16 .....................................
9 2.3 Mikrokontroller AVR ATMega 16 .......................................................
3.4.4 Rangkaian Relay .................................................................................... 41
3.5 Perancangan Mekanik ............................................................................ 42
3.5.1 Rancangan Sistem Minimum ATMega 16 ............................................. 43
3.5.2 Rancangan Relay .................................................................................... 44
3.5.3 Rancangan LCD ..................................................................................... 44
3.5.4 Gambar Alat Bor PCB Otomatis ............................................................ 46
3.6 Flow Chart ............................................................................................. 49 3.7 Prinsip Kerja Alat ...................................................................................
51 3.8 Daftar Komponen yang Dibutuhkan ......................................................
52 3.9 Rangkaian Keseluruhan ..........................................................................
53 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Tujuan Pengukuran Alat .........................................................................
54 4.2 Metode Pengukuran ................................................................................
54 4.3 Langkap-langkah Pengukuran ...............................................................
54 4.4 Pengukuran Menggunakan Multimeter dan Osiloskop .........................
55 4.5 Pengukuran .............................................................................................
55 4.5.1 Pengukuran Tegangan Pada Catu Daya Mikrokontroller ATMega 16 ..
55 4.5.2 Pengukuran Sensor Ultrasonik PING ....................................................
56 4.5.3 Pengukuran Osiloskop Frekuensi dan Waktu Tempuh Gelombang ......
58 4.6 Perhitungan ............................................................................................
62 4.7 Analisa ...................................................................................................
63 4.7.1 Analisa Perubahan Tegangan Pin SIG Terhadap Jarak Sensor ..............
63
4.7.2 Analisa Perubahan Waktu Tempuh Gelombang dan Frekuensi Terhadap Jarak Sensor ...........................................................................................
63 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................................
65 5.2 Saran ......................................................................................................
65 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman20 Gambar 2.15 Bentuk Fisik Relay ....................................................................
27 Gambar 2.26 Magnet Pada Motor DC ............................................................
27 Gambar 2.25 Spesifikasi Motor DC Power Window ......................................
26 Gambar 2.24 Simbol Motor DC ......................................................................
26 Gambar 2.23 Komutator Motor DC ...............................................................
25 Gambar 2.22 Kumparan Motor DC ................................................................
24 Gambar 2.21 Kutub Medan Magnet Pada Motor DC .....................................
24 Gambar 2.20 Konstruksi Motor Arus Searah Bagian Rotor ...........................
23 Gambar 2.19 Konstruksi Motor Arus Searah Bagian Stator ...........................
22 Gambar 2.18 Bentuk Fisik Motor DC .............................................................
21 Gambar 2.17 Penggunaan Relay Untuk Mengontrol Rangkaian Beban Arus Tinggi Dengan Rangkaian Kontrol Arus Rendah .....................
20 Gambar 2.16 Ilustrasi Dari Sebuah Relay .......................................................
19 Gambar 2.14 Setting Port ISP .........................................................................
Gambar 2.1 Stand Drilling Machine .............................................................19 Gambar 2.13 Kristal 16 Mhz ...........................................................................
18 Gambar 2.12 Regulator 7805 ..........................................................................
16 Gambar 2.11 Rangkaian Sistem Minimum ATMega 16 ................................
15 Gambar 2.10 Pin-pin ATMega 16 ....................................................................
11 Gambar 2.9 Blok Diagram ATMega 16 ........................................................
10 Gambar 2.8 Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasonik ............................
9 Gambar 2.7 Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasonik ...........................
8 Gambar 2.6 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik PING ......................................
7 Gambar 2.5 Diagram Waktu Sensor Ping .....................................................
7 Gambar 2.4 Pin Sensor Ultrasonik PING .....................................................
6 Gambar 2.3 Sensor Ultrasonik PING ............................................................
5 Gambar 2.2 Gelombang Ultrasonik ..............................................................
30
Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Elektronika ...................................47 Gambar 3.14 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Atas ...................................
61 Gambar 4.8 Grafik Perubahan Frekuensi Terhadap Jarak Sensor ................
59 Gambar 4.7 Grafik Perubahan Waktu Tempuh Gelombang Terhadap Jarak Sensor ..............................................................................
59 Gambar 4.6 Hasil Osiloskop Pada Jarak 5 cm ..............................................
58 Gambar 4.5 Hasil Osiloskop Pada Jarak 8 cm ..............................................
58 Gambar 4.4 Hasil Osiloskop Pada Jarak 10 cm ............................................
57 Gambar 4.3 Grafik Perubahan Tegangan Pin SIG Terhadap Jarak Sensor ...
55 Gambar 4.2 Titik Pengukuran Pada Sensor Ultrasonik PING .......................
55 Gambar 4.1 Rangkaian Mikrokontroller ATMega 16....................................
50 Gambar 3.16 Rangkaian Keseluruhan .............................................................
48 Gambar 3.15 Flow Chart Rangkaian ..............................................................
47 Gambar 3.13 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Kiri ....................................
37 Gambar 3.2 Skematik Rangkaian Power Supply ..........................................
46 Gambar 3.12 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Belakang ...........................
46 Gambar 3.11 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Belakang ...........................
45 Gambar 3.10 Mesin Bor PCB Otomatis Tampak Depan ................................
44 Gambar 3.9 Rancangan (a) Lay Out dan (b) Tata Letak Komponen LCD .....
43 Gambar 3.8 Rancangan (a) Lay Out dan (b) Tata Letak Komponen Relay ...
42 Gambar 3.7 Rancangan (a) Lay Out dan (b) Tata Letak Komponen Sistem Minimum .......................................................................
41 Gambar 3.6 Skematik Rangkaian LCD 16x2 ................................................
41 Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Relay .......................................................
40 Gambar 3.4 Skematik Rangkaian Sensor Ultrasonik PING .........................
39 Gambar 3.3 Skematik Rangkaian Sistem Minimum ATMega 16 ................
61
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pin Dan Deskripsi LCD ................................................................33 Tabel 3.1 Daftar Komponen Yang Dibutuhkan ...........................................
52 Tabel 4.1 Pengukuran Tegangan Pada Catu Daya Dan Mikrokontroller ATMega16 ...................................................................................
56 Tabel 4.2 Pengukuran Pada Sensor Ultrasonik PING ..................................
57 Tabel 4.3 Pengukuran Frekuensi Dan Waktu Tempuh Gelombang Pada Pin SIG Sensor Ultrasonik PING ........................................
60 Tabel 4.4 Perhitungan Waktu Tempuh Gelombang dan Frekuensi .............
63