i

LAPORAN TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA

MESIN PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN

MENGGUNAKAN MOTOR STEPPER BERBASIS

ARDUINO UNO

MUHAMMAD RAFI SEPTIAWAN

201454084

DOSEN PEMBIMBING

Rochmad Winarso, S.T., M.T.

Qomaruddin, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2019

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA

MESIN PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN

MENGGUNAKAN MOTOR STEPPER BERBASIS

ARDUINO UNO

MUHAMMAD RAFI SEPTIAWAN

NIM. 201454084

Kudus, 11 januari 2019

Menyetujui,

Pembimbing Utama,

Rochmad Winarso, S.T., M.T.

NIDN. 0612037201

Pembimbing Pendamping,

Qomaruddin, S.T., M.T.

NIDN.0626097102

Mengetahui

Koordinator Tugas Akhir

Qomaruddin, S.T., M.T

NIDN. 0626097102

iii

HALAMAN PENGESAHAN

RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA

MESIN PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN

MENGGUNAKAN MOTOR STEPPER BERBASIS

ARDUINO UNO

MUHAMMAD RAFI SEPTIAWAN

NIM. 201454084

Kudus, 11 januari 2019

Menyetujui,

Ketua Penguji,

Rianto wibowo,ST.,M.Eng

NIDN. 0630037301

Anggota Penguji I,

Ir.Masruki Kabib.,M.T

NIDN. 0625056802

Anggota Penguji II,

Rochmad Winarso, S.T., M.T

NIDN. 0612037201

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik

Mochammad Dahlan, S.T., M.T

NIDN 0601076901

Ketua Program Teknik Mesin

Rianto Wibowo, S.T., M.Eng.

NIDN. 0630037301

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Muhammad Rafi Septiawan

NIM : 201454084

Tempat & Tanggal lahir : Jepara 17 September 1995

Tugas Akhir :Rancang Bangun Sistem Kontrol Pada Meja

Mesin Planer Kayu Otomatis Dengan

Menggunakan Motor Stepper Berbasis Arduino

Uno

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Tugas Akhir ini berdasarkan

hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk

naskah laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Tugas

Akhir ini. Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam

Tugas Akhir 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, 11 januari 2019

Yang memberi pernyataan,

Materai 6000

Muhamad Rafi Septiawan

NIM.201454084

v

RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PADA MEJA MESIN

PLANER KAYU OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MOTOR

STEPPER BERBASIS ARDUINO UNO

Nama mahasiswa : Muhammad Rafi Septiawan

NIM : 201454084

Pembimbing :

1. Rochmad Winarso, S.T., M.T

2. Qomaruddin, S.T., M.T

RINGKASAN

Permintaan akan teknologi terutama kebutuhan akan adanya mesin sekala

kecil untuk menunjang kebutuhan industri rumahan yang membutuhkan mesin

dengan desain simpel dan praktis dalam pengunaan maupun pengoprasian mesin.

Dalam pengembangan mesin plener yang telah dibuat sebelumnya di perlukan

penambahan sistem kontrol yang digunakan untuk mengatur naik maupun turun

pada ketinggian meja mesin planer kayu. Metode yang digunakan meliputi studi

literatur, studi lapangan, proses perancangan rangkaian sistem kontrol dan proses

perakitan komponen sistem kontrol. Pada hasil penelitian telah dibuat sistem

kontrol untuk mengontrol naik maupun turun pada ketinggian meja mesin plener

dengan minimal 1mm dan maksimal 10cm dengan pengerak motor stepper yang

telah dikontrol mengunakan mikrokontroler berupa arduino uno, didapatkan hasil

pengujian pertama dengan tebal benda kerja 36mm didapat nilai error rata-rata

0,8%. Pada pengujian kedua dengan tebal benda kerja 100mm didapat nilai error

rata-rata 0,3%. jadi keakuratan untuk naik maupun turun didapat nilai error

sebesar 0,55%

Kata kunci :mesin planer, motor stepper, sistem kontrol, arduino,

vi

DESIGN OF CONTROL SYSTEM IN AUTOMATIC WOOD PLANER

MACHINE DESK USING ARDUINO UNO-BASED STEPPER MOTOR

Student Name : Muhammad Rafi Septiawan

Student Identity Number : 201454084

Supervisor :

1. Rochmad Winarso, S.T., M.T

2. Qomaruddin, S.T., M.T

ABSTRACT

The demand for technology is mainly the need for small scale machines

to support the needs of home industries that require machines with simple and

practical designs in the use and operation of machines. In the development of a

previously made plener machine, it was necessary to add a control system that

was used to regulate the rise and fall of the height of the wood planer machine

table. The method used includes the study of literature, field studies, the control

system design process and the process of assembling control system components.

In the results of the study, a control system has been made to control the rise or

fall at the height of the plener machine table with a minimum of 1mm and a

maximum of 10cm with the stepper motor controller which has been used using an

arduino uno microcontroller. average of 0.8%. In the second test with a

workpiece thickness of 100mm, the average error value was 0.3%. so the

accuracy of going up and down is an error value of 0.55%

keywords: planer machine, stepper motor, control system, Arduino,

vii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul, ”Rancang Bangun Sistem

Kontrol Pada Meja Mesin Planer Kayu Otomatis Dengan Menggunakan Motor

Stepper Berbasis Arduino Uno” dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan syarat

yang harus dipenuhi dalam rangka mencapai derajat Sarjana Program Studi S1

Teknik Mesin Universitas Muria Kudus

Dalam proses penyelesaian laporan ini, banyak pihak yang telah

membantu, baik secara langsung maupun secara tidak langsung, secara materi,

moral, maupun scara spiritual. Untuk itu pada kesempatan ini penulis

mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesar-besarnya :

1. Allah SWT yang telah memberi kesehatan dan kekuatan untuk

menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan memberikan

kasih saying yang tak terbatas.

3. Bapak Rochmad Winarso, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan

wakil rektor III yang sabar membimbing penulis dalam menyelesaikan

tugas akhir ini.

4. Bapak Qomaruddin, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II yang

sabar membimbing dalam penyusunan laporan.

5. Bapak Rianto Wibowo, S.T., M.Eng. selaku dosen penguji yang telah

memberikan masukan pada laporan akhir ini.

6. Bapak Ir,Masruki Khabib, M.T., selaku dosen penguji yang telah

memberikan masukan pada laporan ini.

7. Tim Planer yang telah memberikan dukungan serta masukan beserta

rekan-rekan mahasiswa yang telah banyak membantu sehingga

terselesaikanlah laporan ini

viii

8. Meidy Umu Imamah S.Kom yang telah memberikan semangat dan doa

untuk terselesaikannya laporan skripsi

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih

terdapat kekurangannya.Oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran dari

pembaca yang bersifat membangun demi terciptanya laporan yang lebih baik.

Kudus, 11 januari 2019

Muhammad Rafi Septiawan

ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Ku persembahkan Skripsi ini utuk yang selalu bertanya:

“Kapan Skripsimu Selesai?”

Terlambat lulus atau lulus tidak tepat waktu bukan sebuah kejahatan, bukan juga

sebuah aib. Alangkah kerdilnya jika mengukur kepintaran seseorang hanya dari

siapa yang cepat lulus. Bukankah sebaik-baiknya skripsi adalah skripsi yang

selesai? Baik itu selesai tepat waktu maupun tidak tepat waktu!

x

DAFTAR ISI

LAPORAN TUGAS AKHIR ................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii

PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................ iv

RINGKASAN ......................................................................................................... v

ABSTRACT ............................................................................................................. vi

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi

DAFTAR SIMBOL ............................................................................................. xvii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xviii

DAFTAR ISTILAH ............................................................................................. xix

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2. Perumusan Masalah ..................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah .......................................................................................... 3

1.4. Tujuan .......................................................................................................... 3

1.5. Manfaat ........................................................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1. Mesin Planer ............................................................................................... 5

2.2. Komponen Mesin Planer ............................................................................ 6

2.2.1 Cutter Block ................................................................................................. 6

xi

2.2.2 Conveyor ..................................................................................................... 8

2.2.3 Motor ........................................................................................................... 8

2.3. Sistem Kontrol ............................................................................................. 9

2.4. Pengertian Otomatis .................................................................................... 9

2.5. Komponen Sistem Kontrol ........................................................................ 10

2.5.1. Motor Stepper ............................................................................................ 10

2.5.2. Driver Motor ............................................................................................. 17

2.5.3. Mikrokontroler Arduino Uno .................................................................... 18

2.5.4. Macam-macam Arduino ............................................................................ 20

2.5.5. Program Arduino IDE ............................................................................... 24

2.5.6. Software arduino ....................................................................................... 26

2.5.7. Liquid Cristal Display (LCD) ................................................................... 27

2.5.8. Power Supplay ........................................................................................... 28

2.5.9. Limit switch ............................................................................................... 28

2.5.10. Relay .......................................................................................................... 29

2.5.11. Keypad Numerik Arduino ......................................................................... 30

2.5.12. Push Button ............................................................................................... 31

2.5.13. Lampu indicator ........................................................................................ 32

2.5.14. System Kendali Open-Loop ...................................................................... 33

BAB III METODOLOGI ...................................................................................... 35

3.1. Alur Sistem Penelitian ............................................................................... 35

3.2. Studi Literatur ........................................................................................... 36

3.3. Analisa Kebutuhan .................................................................................... 36

3.4. Pengembangan Produk .............................................................................. 36

3.5. Konsep Sistem Kontrol ............................................................................. 37

3.6. Perancangan Sistem Kontrol ..................................................................... 38

xii

3.7. Perancangan Softwere ............................................................................... 41

3.8. Perhitungan Daya Motor Stepper .............................................................. 43

3.9. Alat dan Bahan .......................................................................................... 43

3.10. Tempat Pelaksana ...................................................................................... 44

3.11. Variabel yang Diukur ................................................................................ 44

3.12. Pengujian Hardware ................................................................................. 44

3.13. Pengujian Software .................................................................................... 44

3.14. Tabel Pengujian Sistem Kontrol ............................................................... 44

BAB IV HASIL DAN KEBUTUHAN ................................................................ 47

4.1. Alat yang Dihasilkan ................................................................................. 47

4.2. Perancangan Rangkaian Sistem Kontrol ................................................... 48

4.2.1. Perancangan Hardware ............................................................................. 51

4.2.2. Perancanga Software ................................................................................. 52

4.3. Perhitungan Sistem Kontrol ...................................................................... 54

4.3.1. Perhitungan Pulsa Motor ........................................................................... 54

4.3.2. Perhitungan Pulsa Yang di Input Dalam Program .................................... 55

4.4. Pengujian dan Analisa Perangkat Keras .................................................... 56

4.4.1. Pengujian Software .................................................................................... 57

4.4.2. Pengujian Sistem Kontrol .......................................................................... 58

4.5. Pengujian Rangkaian Sisteim Kontrol Mengunakan Sofware Proteus ..... 66

4.6. Pengujian seluruh sistem ........................................................................... 66

4.7. Biaya Pembuatan ....................................................................................... 67

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 69

5.1 KESIMPULAN .......................................................................................... 69

5.2 SARAN ...................................................................................................... 69

(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan) .................................................................... 70

xiii

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 71

LAMPIRAN .......................................................................................................... 73

BIODATA PENULIS ......................................................................................... 143

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Mesin Planer ........................................................................................ 6

Gambar 2.2 Seketsa cutter block ............................................................................. 7

Gambar 2.3Cutter Block.......................................................................................... 7

Gambar 2.4Conveyor .............................................................................................. 8

Gambar 2.5 Motor Dinamo AC .............................................................................. 9

Gambar 2.6 Motor Stepper .................................................................................... 10

Gambar 2.7 Jumlah pulsa mewakili jumlah jumlah putaran ................................. 11

Gambar 2.8Step normal dibagi menjadi 2 (half step) ........................................... 11

Gambar 2.9 Bearing dalam motor stepper ............................................................ 12

Gambar 2.10 Poros magnet dalam posisi awal (utara – selatan)........................... 13

Gambar 2.11 Magnet permanen .................................................................... 14

Gambar 2.12 Motor stepper jenis variable reluctance ......................................... 15

Gambar 2.13 Motor stepper unipolar ................................................................... 16

Gambar 2.14 Motor Stepper Bipolar .................................................................... 17

Gambar 2.15Driver motor ..................................................................................... 17

Gambar 2.16 Sekema driver motor servo ............................................................. 18

Gambar 2.17Sekematik driver motor DC .............................................................. 18

Gambar 2.18 Ardiuno Uno .................................................................................... 19

Gambar 2.19 Mikrokontroler Arduino USB ......................................................... 21

Gambar 2.20 Mikrokontroler arduino serial ......................................................... 21

Gambar 2.21 Mikrokontroler arduino mega ......................................................... 22

Gambar 2.22 Mikrokontroler arduino FIO............................................................ 22

Gambar 2.23 Mikrokontroler arduino Lilypad...................................................... 23

Gambar 2.24 Arduino BT ..................................................................................... 23

Gambar 2.25 Arduino nano dan arduino mini ...................................................... 24

Gambar 2.26Tampilan Program Arduino Uno...................................................... 24

Gambar 2.27 Bentuk fisik LCD ........................................................................... 27

Gambar 2.28Power supplay .................................................................................. 28

Gambar 2.29Limit switch ...................................................................................... 29

Gambar 2. 30 Relay .............................................................................................. 30

Gambar 2.31Keypad Numerik Arduino Uno ......................................................... 31

xv

Gambar 2.32 push button ...................................................................................... 31

Gambar 2.33 simbol push button .......................................................................... 32

Gambar 2.34 lampu indicator. .............................................................................. 32

Gambar 2.35 rangkaian sederhana lampu indicator. ............................................ 33

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ......................................................................... 35

Gambar 3.2 Konsep Sistem Kontrol ..................................................................... 37

Gambar 3.3 Rangkaian sistem kontrol motor stepper ........................................... 39

Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kontrol ........................................................... 39

Gambar 3.5 Mesin plener kayu otomatis .............................................................. 40

Gambar 3.6 Flochat pemprograman ..................................................................... 41

Gambar 4.1 Mesin Plener Kayu Otomatis ............................................................ 47

Gambar 4.2 Penempatan Rangkaian Sistem Kontrol ............................................ 47

Gambar 4.3 Rangkaian Sistem Kontrol ................................................................ 48

Gambar 4.4 Rangkaian Motor Stepper ................................................................. 52

Gambar 4.5 Program Software Yang Benar .......................................................... 57

Gambar 4.6 Program Software Yang Salah .......................................................... 57

Gambar 4. 7 Hasil Pengujian Pertama Dengan Tebal 36mm................................ 60

Gambar 4. 8 Hasil Pengujian Kedua Dengan Tebal Benda 100mm ..................... 62

Gambar 4. 9 Keypad Numerik Arduino Yang Digunakan .................................... 64

Gambar 4. 10 Hasil Pengujian Limit Suwitch ....................................................... 65

Gambar 4. 11 Rangkaian Sistem Kontrol Mengunakan Sofware Proteus 8.0 ...... 66

Gambar 4.12 Penempatan Kontrol Mesin Plener ................................................. 67

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi arduino uno ......................................................................... 20

Tabel 3. 1 Pengujian Pertama Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut . 45

Tabel 3. 2 Pengujian Kedua Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut .... 45

Tabel 3. 3 Pengujian Keypad Numerik Arduino ................................................... 46

Tabel 3. 4 Pengujian Limit Switch......................................................................... 46

Tabel 4.1 Pengujian Pertama Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut .. 58

Tabel 4.2 Pengujian Kedua Dengan Ketebalan Benda Kerja Sebagai Berikut ..... 60

Tabel 4.3 Pengujian Tombol Keypad numerik ...................................................... 63

Tabel 4. 4 Pengujian Limit Switch......................................................................... 64

Tabel 4.6 Biaya Pembuatan................................................................................... 68

xvii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan

ω Kecepatan putar pps 1

δ Pulsa motor stepper º/pulsa 2,4

N Kecepatan Rpm 3

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Sepesifikasi Arduino Uno .................................................................. 73

Lampiran 2 Spesifikasi LCD 16x2 ........................................................................ 73

Lampiran 3 Rangkaian Sistem Kontrol Motor Stepper ........................................ 75

Lampiran 4 Dimensi Utama Ulir Berdasarkan ISO (Anonim, 2010) ................... 76

Lampiran 5 Penempatan Sistem Kontrol Pada Meja ........................................... 77

Lampiran 6 Desai Hardware Rangkaian Sistem Kontrol ..................................... 79

Lampiran 7 Wering Rangkaian Sistem Kontrol .................................................... 80

Lampiran 8 Spesifikasi Motor Stepper ................................................................. 81

Lampiran 9 Spesifikasi Driver Motor Stepper ..................................................... 82

Lampiran 10 Program Rangkaian Sisitem Kontrol .............................................. 83

file:///D:/bendol/skripsi/sidang/BAB%20full%20selesai%20refisi.docx%23_Toc2622683file:///D:/bendol/skripsi/sidang/BAB%20full%20selesai%20refisi.docx%23_Toc2622685

xix

DAFTAR ISTILAH

Istilah Keterangan

ENA : Enebel

DIR : Direksen

PUL : Pulsa

GRN : Gound

VCC : Voltage

LCD : Liquid Cristal Display