LAPORAN SKRIPSI

KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER

SUMBU X-Y PADA PROTOTIPE MESIN CUTTER

UNTUK MEMBUAT POLA GARIS TEGAK

LURUS DAN PERSEGI

ACHMAD LATIF

NIM. 201152013

DOSEN PEMBIMBING

Mohammad Iqbal, ST, MT

Solekhan, ST, MT

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2016

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER SUMBU X-Y

PADA PROTOTIPE MESIN CUTTER UNTUK MEMBUAT

POLA GARIS TEGAK LURUS DAN PERSEGI

ACHMAD LATIF

NIM. 201152013

Kudus, 02 Juli 2016

Menyetujui,

Pembimbing Utama,

Mohammad Iqbal, ST., MT

NIDN. 0619077501

Pembimbing Pendamping,

Solekhan, ST., MT

NIDN. 0619057201

Mengetahui

Koordinator Skripsi/Tugas Akhir

Imam Abdul Rozaq, S.pd., MT

NIDN. 0628088601

iii

HALAMAN PENGESAHAN

KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER SUMBU X-Y

PADA PROTOTIPE MESIN CUTTER UNTUK MEMBUAT

POLA GARIS TEGAK LURUS DAN PERSEGI

ACHMAD LATIF

NIM. 201152013

Kudus, 02 Juli 2016

Menyetujui,

Ketua Penguji,

Moh. Dahlan, ST., MT

NIDN. 0601076901

Anggota Penguji I,

Imam Abdul Rozaq, S.pd., MT

NIDN. 0628088601

Anggota Penguji II,

Mohammad Iqbal, ST., MT

NIDN. 0619077501

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik

Moh. Dahlan, ST., MT

NIDN. 0601076901

Ketua Program Studi

Teknik Elektro

Budi Gunawan, ST., MT

NIDN. 0613027301

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Achmad Latif

NIM : 201152013

Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 16 Januari 1993

Judul Skripsi : Kendali Pergerakan Motor Stepper Sumbu X-Y

Pada Prototipe Mesin Cutter Untuk Membuat Pola

Garis Tegak Lurus dan Persegi

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, 02 Juli 2016

Yang memberi pernyataan,

Materai 6000

Achmad Latif

NIM. 201152013

v

KENDALI PERGERAKAN MOTOR STEPPER SUMBU X-Y PADA

PROTOTIPE MESIN CUTTER UNTUK MEMBUAT POLA GARIS

TEGAK LURUS DAN PERSEGI

Nama mahasiswa : Achmad Latif

NIM : 201152013

Pembimbing :

1. Mohammad Iqbal, ST., MT

2. Solekhan, ST., MT

RINGKASAN

Salah satu mesin yang digunakan pada industri manufaktur modern adalah

mesin cutter. Mesin ini memiliki peranan penting dalam industri manufaktur

karena tingginya permintaan akan produk yang memiliki tingkat akurasi dan

presisi yang tinggi. Dari masalah tersebut maka penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui tingkat kesalahan kinerja pergerakan sumbu X dan Y pada prototipe

mesin cutter berdasarkan ukuran tertentu untuk membuat garis tegak lurus dan

pola persegi.

Menggunakan Modul Driver L297, L298N dan mikrokontroller jenis

Arduino Uno R3 yang terhubung dengan antarmuka berbasis java melalui

komunikasi terminal komputer, dalam hal ini bertujuan untuk menjalankan mesin

cutter yang akan diuji. Pengujian dilakukan berulang-ulang untuk mengetahui

pergerakan arah sumbu pada prototipe mesin cutter sehingga dari pengujian

tersebut prototipe mesin cutter memiliki akurasi yang baik.

Dari hasil penelitian, pergerakkan motor stepper baik sumbu X, sumbu Y

dan pola persegi dengan memberikan setting value dari 1-30 cm, sedangkan untuk

persegi setting value bebas. Berdasarkan hasil pengujian pada sumbu X

didapatkan data kesalahan terbesar adalah 4,44% pada setting value 3 cm, pada

sumbu Y didapatkan data kesalahan terbesar adalah 3,33% pada setting value 1

dan 2 cm. Sedangkan pengujian untuk membuat pola persegi didapat data

kesalahan terbesar adalah 5,00% pada setting value 8 cm. Secara keseluruhan

bahwa pergerakkan sumbu X dan sumbu Y yang dibuat sudah mampu berfungsi

dengan baik karena rata-rata kesalahan pada sumbu X sebesar 1,06%, sumbu Y

sebesar 0,83% dan untuk membuat pola persegi sebesar 1,05%.

Kata kunci : Kendali Pergerakan, Arduino Uno, Motor Stepper dan Mesin Cutter.

vi

MOVEMENT CONTROL STEPPER MOTOR X - Y AXIS ON PROTOTYPE

CUTTER MACHINES FOR MAKING STRAIGHT LINE AND SQUARE

PATTERN

Student Name : Achmad Latif

Student Identity Number : 201152013

Supervisor :

1. Mohammad Iqbal, ST., MT

2. Solekhan, ST., MT

ABSTRACT

One of machine which used in the modern manufacturing industry is a

cutter machine. This machine have the important act in the manufacture industry

because of too much of products who have high levels of accuracy and precision.

Based on that problem so, this research made for knowing how many error

performance of X-Y axis movement on prototype cutter machine base on specific

measures for making straight line and square patterns.

Using the Driver L297 module, L298N and microcontroller Arduino Uno

R3 which connecting with java interface through computer communications

terminal, in this is case for operate the cutter machine who will tested. The test

doing repeated for knowing the axis movement on prototype cutter machine, until

that testing prototype cutter machine has good accuration.

From the research results, stepper motor movement X axis, Y axis given

setting value from 1-30 cm, and for square pattern free setting value. Based on

results of testing on X axis found the greatest error data 4.44% on setting value 3

cm, then on Y axis found the greatest error data 3.33% on setting value 1 and 2

cm. While testing for make a square pattern found the greatest error data 5.00%

on the setting value 8 cm. Overall that movement of the X axis and Y axis which

made up is already capable because the average error of X axis on 1.06 %, the Y

axis on 0.83 % and for square pattern on 1.05%.

Keywords : Movement Control, Arduino Uno, Stepper Motor and Cutter Machine.

vii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum, Wr. Wb.

Alhamdulillah segala puji hanya milik Allah SWT yang telah

melimpahkan segala nikmat, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan penulisan laporan skripsi dengan judul “Kendali Pergerakan Motor

Stepper Pada Mesin Cutter Untuk Membuat Pola Garis Tegak Lurus dan Persegi“.

Penyusunan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat yang harus

ditempuh untuk menyelesaikan program studi Teknik Elektro S-1 pada Fakultas

Teknik Universitan Muria Kudus.

Selama penulisan dan penyusunan laporan skripsi ini penulis ingin

menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr. Suparnyo, S.H, M.S, selaku Rektor Universitas Muria Kudus.

2. Bapak Mohammad Dahlan, S.T, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas muria Kudus.

3. Bapak Budi Gunawan S.T, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik

Elektro S1 yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi.

4. Bapak Mohammad Iqbal, S.T, M.T, selaku Pembimbing I yang telah

memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Bapak Solekhan S.T, M.T, selaku Pembimbing II yang telah memberikan

arahan dalam penyelesaian skripsi ini.

6. Keluarga yang selalu memberikan do’a dan dukungannya.

7. Teman-teman kuliah khususnya di jurusan Teknik Elektro yang telah

membantu memberikan motivasi, saran-saran, segala bantuan sehingga

terselesainya laporan skripsi ini.

8. Semua pihak yang telah membantu proses penyusunan skripsi ini yang

tidak bisa disebutkan satu persatu.

Semoga segala bantuan yang telah diberikan menjadi catatan amal

tersendiri di hari perhitungan kelak dan semoga Allah SWT memberikan balasan

yang setimpal.

Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan laporan skripsi ini,

tetapi penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk

viii

itu saran dan kritik senantiasa penulis harapkan demi kesempurnaan

laporan skripsi ini.

Akhir kata semoga laporan ini dapat menambah khasanah pustaka di

lingkungan almamater Universitas Muria Kudus. Amiin.

Wassalamualaikum, Wr. Wb.

Kudus, 02 Juli 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

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

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

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

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

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

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

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xiii

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ....................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ......................................................................................... 1

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

1.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 2

1.3 Tujuan ...................................................................................................... 3

1.5 Manfaat .................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mesin CNC .............................................................................................. 4

2.1.1 Bagian Mesin CNC ................................................................................ 4

2.1.2 Prinsip Kerja Mesin CNC 2 Axis ............................................................ 5

2.1.3 Penggerak Sumbu X dan Y ..................................................................... 5

2.2 Motor Stepper .......................................................................................... 8

2.2.1 Motor Stepper Unipolar .......................................................................... 8

2.2.2 Motor Stepper Bipolar ............................................................................. 9

2.3 Arduino Uno ............................................................................................ 10

2.4 Software Netbeans 8.2 IDE ..................................................................... 11

2.5 Kesalahan/Error Dalam Pengukuran ....................................................... 12

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Persiapan ................................................................................................. 14

3.2 Perancangan dan Pembuatan Alat ........................................................... 15

3.2.1 Perancangan Rangkaian Driver Mesin CNC ........................................... 16

3.2.2 Perancangan Modul Driver Mesin CNC ................................................. 16

3.2.3 Perancangan Software ............................................................................. 18

3.2.4 Perancangan Mekanik ............................................................................. 20

3.3 Pengujian Alat ......................................................................................... 21

3.4 Pengambilan Data Dan Pembahasan ....................................................... 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sistem ..................................................................................... 23

4.2 Pengujian Pada Benda Kerja ................................................................... 23

4.3 Hasil Percobaan ....................................................................................... 23

x

4.3.1 Pengujian Sumbu X Dengan Masukkan Panjang 1-30 cm...................... 23

4.3.2 Pengujian Sumbu Y Dengan Masukkan Panjang 1-30 cm...................... 25

4.3.3 Pengujian Sumbu X-Y Untuk Membuat Pola Persegi ............................ 27

4.4 Presentase Error Pengukuran .................................................................. 29

4.4.1 Perhitungan Persentase Error Pada Sumbu X ......................................... 29

4.4.2 Perhitungan Persentase Error Pada Sumbu Y ......................................... 30

4.4.3 Perhitungan Persentase Error Pada Pola Persegi ..................................... 30

4.5 Pembahasan ............................................................................................. 31

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 32

5.2 Saran ....................................................................................................... 33

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 34

LAMPIRAN ...................................................................................................... 35

BIODATA PENULIS ........................................................................................ 41

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Bagian Mesin CNC .......................................................... 4

Gambar 2.2 Mekanisme Arah Gerakan Sumbu X Dan Y ............................... 5

Gambar 2.3 Motor Terhubung Ulir ................................................................. 6

Gambar 2.4 Putaran Motor Stepper Dan Ulir .................................................. 6

Gambar 2.5 Sistem Kontrol Terbuka Dan Kontrol Tertutup........................... 7

Gambar 2.6 Jumlah Pulsa Mewakili Jumlah Putaran ...................................... 8

Gambar 2.7 Motor Stepper Unipolar ............................................................... 9

Gambar 2.8 Motor Stepper Bipolar ................................................................. 9

Gambar 2.9 Arduino Uno ................................................................................ 11

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................... 14

Gambar 3.2 Diagram Blok Hardware.............................................................. 15

Gambar 3.3 Driver Mesin CNC Dengan Arduino Uno ................................... 16

Gambar 3.4 Rangkaian Driver L297 Dan L298N ........................................... 17

Gambar 3.5 Perancangan Driver Motor Stepper Bipolar ................................ 17

Gambar 3.6 Tampilan Awal Antarmuka Kendali ........................................... 18

Gambar 3.7 Flowchart Rancangan Software .................................................. 19

Gambar 3.8 Mekanik Sumbu Y ....................................................................... 20

Gambar 3.9 Mekanik Sumbu X ....................................................................... 21

Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu X ........................... 25

Gambar 4.2 Grafik Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu Y ........................... 27

Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengukuran Percobaan Pola Persegi ...................... 29

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu X ......................................... 24

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu Y ......................................... 26

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Percobaan Sumbu Pola Persegi ........................ 28

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel 4.1 Percobaan Sumbu X .................................................... 36

Lampiran 2 Tabel 4.2 Percobaan Sumbu Y .................................................... 37

Lampiran 3 Tabel Spesifikasi Ulir Matrik ...................................................... 38

Lampiran 4 Gambar Pengujian Pola Persegi ................................................. 39

Lampiran 5 Cara Mengoperasikan Kendali Prototipe Mesin Cutter ............... 40

xiv

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

GUI : Grafic Unit Interface

CNC : Computer Numeric Controller

IDE : Intregrated Development Envir