LAPORAN SKRIPSI

PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAPKONSUMSI DAYA MOTOR STEPPER UNTUKMENGGRAFIR JENIS PCB PADA ALAT CNC

ROUTER PCB

MEDINA DARYANTONIM. 201352009

DOSEN PEMBIMBING

Moh. Dahlan, ST, MTBudi Gunawan, ST, MT

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2016

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSIDAYA MOTOR STEPPER UNTUK MENGGRAFIR JENIS

PCB PADA ALAT CNC ROUTER PCB

MEDINA DARYANTO

NIM. 201352009

Kudus, Juli 2016

Menyetujui,

Pembimbing Utama,

Moh. Dahlan, ST, MTNIDN. 0619076901

Pembimbing Pendamping,

Budi Gunawan, ST, MTNIDN.0613027301

Mengetahui

Koordinator Skripsi

Imam Abdul Razaq, S.Pd, MTNIDN. 0628088601

iii

HALAMAN PENGESAHAN

PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSIDAYA MOTOR STEPPER UNTUK MENGGRAFIR JENIS

PCB PADA ALAT CNC ROUTER PCB

MEDINA DARYANTO

NIM. 201352009

Kudus, Juli 2016

Menyetujui,

Ketua Penguji,

Solekhan, ST, MTNIDN. 0619057201

Anggota Penguji I,

F. Shoufika Hilyana M.PdNIDN. 0006108503

Anggota Penguji II,

Moh. Dahlan, ST, MTNIDN. 0619076901

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik

Moh. Dahlan, ST, MTNIDN. 0619076901

Ketua Program Studi Teknik

Elektro

Budi Gunawan, ST, MTNIDN.0613027301

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :Nama : Medina DaryantoNIM : 201352009Tempat & Tanggal Lahir : Kudus, 2 Januari 1988Judul Skripsi : Pengaruh Kecepatan (rpm) Terhadap Konsumsi

Daya Motor Stepper Untuk Menggrafir Jenis PCBPada Alat CNC Router PCB

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasilpenelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskahlaporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini.Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsidengan cara penulisan referensi yang sesuai.Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudianhari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka sayabersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuaidengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihakmanapun.

Kudus, Juli 2016

Yang memberi pernyataan,

Materai 6000

Medina DaryantoNIM. 201352009

v

PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSI DAYAMOTOR STEPPER UNTUK MENGGRAFIR JENIS PCB PADA

ALAT CNC ROUTER PCB

Nama : Medina Daryanto

NIM : 201352009

Pembimbing :

1. Moh. Dahlan, ST, MT

2. Budi Gunawan, ST, MT

RINGKASAN

Tujuan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui daya motor padasetiap kecepatan motor stepper untuk menggrafir PCB dari jenis bahan PCB yangberbeda dalam ukuran 10 centimeter (cm) dengan pola garis lurus sehinggamenghasilkan data dari kedua jenis bahan PCB. Bahan PCB yang digunakandalam penelitian ini adalah bahan phenolik/pertinak dan bahan fiber. Pada prosesmengggrafir per 10 centimeternya dengan pola garis lurus untuk menelitikecepatan dan daya terhadap panjang proses grafir dalam hal ini di aplikasikanpada prototipe mesin router PCB yang menggunakan arduino uno dan softwareGRBL.

Dalam penelitian ini dilakukan beberapa proses tahapan untukmendapatkan hasil yang di inginkan mulai dari persiapan , pembuatan alat,pengujian alat sampai analisa dan pembahasan ,selanjutnya di lakukan pengujianalat dengan menentukan kecepatan, tegangan, arus, dan waktu. Jarak yang telah ditentukan pada arah gerakan y yaitu 10 cm dan berupa garis lurus. Denganpengaturan kecepatan 20-50 rpm. Didapatkan nilai kecepatan 12 untuk bahanpertinak dan nilai daya 2,22 VA dan 11 untuk bahan fiber dan nilai daya 1,84 VA.Didapatkan hasil daya terbesar untuk bahan pertinax 2,22 VA dengan kecepatan12 dan 1,9 VA dengan kecepatan 33 untuk bahan fiber.

Dan nilai korelasi pada bahan pertinak -0,97, sedangkan untuk bahan fiber-0,69, ini berati dapat disimpulkan bahwa korelasi dari data kecepatan motorterhadap daya motor ialah kuat dan arahnya negatif untuk bahan pertinak, makintinggi kecepatan maka daya motor makin kecil. Dan untuk bahan fiber korelasinyasedang dan arahnya negarif.

Kata kunci : Mesin router pcb, Bahan PCB, Kecepatan, Daya

vi

EFFECT OF SPEED (RPM) POWER CONSUMPTION OFMOTOR STEPPER TO ETCH PCB TYPE OF

EQUIPMENT CNC ROUTER PCBStudent Name : Medina Daryanto

Student Identity Number : 201352009

Supervisor :

1. Moh. Dahlan, ST, MT

2. Budi Gunawan, ST, MT

ABSTRACT

The purpose of this research was to determine the engine power at anyspeed stepper motor to etch PCB from PCB material types that differ in size of 10centimeters (cm) with a straight line pattern resulting data from these two types ofPCB material. PCB material used in this study is the phenolic substance / pertinakand fiber. In the process per 10 centimeters with a straight line pattern to examinethe speed and power of the long process of engraving in this case applied to theprototype PCB router machine that uses arduino uno and software GRBL.

In this research, several stages of the process to get the desired resultsfrom preparation, making tools, testing tools to the analysis and discussion, thenin doing the testing tool to determine the speed, voltage, current, and time. Thedistance that has been set in the y direction of movement of 10 cm and a straightline. By setting 20-50 rpm. 12 speed values obtained for materials pertinak and therated power of 2.22 VA and 11 to the fiber material and the rated power of 1.84VA. The results obtained for material Pertinax power 2,22 VA at speeds of 12 and1.9 VA at a speed of 33 to the fiber material.

And the correlation value on material pertinak -0.97, -0.69 whereasfor fiber material, this means it can be concluded that the correlation of the dataspeed of the motor to power the motor is strong and negative direction forpertinak material, the higher the speed, the smaller motor power , And to the fibermaterial and the direction of correlation being negarif.

Keywords : PCB Router Machine, PCB Materials, Power

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr .Wb

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat dan petunjuk kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan

laporan skripsi ini dengan baik.

Syukur Alhamdulillah, akhirnya penulis berhasil menyelesaikan skripsi

berjudul ”PENGARUH KECEPATAN (RPM) TERHADAP KONSUMSI DAYA

MOTOR UNTUK MENGGRAFIR JENIS PCB PADA ALAT CNC ROUTER

PCB”.

Dalam menyelesaikan laporan skripsi ini penulis memperoleh bantuan

serta bimbingan dari berbagai pihak, sehingga penyusunan dapat berjalan dengan

lancar.

Penyusunan Skripsi ini ditujukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar S-1 pada Fakultas Teknik Elektro Universitas Muria Kudus.

Pelaksanaan skripsi tak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak,

untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

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

2. Bapak Mohammad Dahlan, ST, MT selaku Dekan Fakultas Teknik dan

Pembimbing I yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi

ini.

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

Elektro S1 dan selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

arahan dalam penyelesaian skripsi ini.

4. Keluargaku yang selalu memberikan doa dan dukungannya.

5. Seluruh Staf Karyawan di lingkungan Fakultas Teknik Khususnya

program studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus.

viii

6. Teman-teman kuliah khususnya di Jurusan Teknik Elektro yang telah

membantu memberkan motivasi, saran-saran, segala bantuan sehingga

terselesainya laporan skripsi ini.

Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam

penulisan skripsi ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari

pembaca sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya

penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis

dan umumnya bagi para pembaca.

Kudus, Juli 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ iHALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ iiHALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iiiPERNYATAAN KEASLIAN ........................................................................... ivRINGKASAN ................................................................................................... vABSTRACT ....................................................................................................... viKATA PENGANTAR ...................................................................................... viiDAFTAR ISI ..................................................................................................... ixDAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiDAFTAR TABEL ............................................................................................ xiiDAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiiiDAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ...................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar belakang ........................................................................................ 11.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 21.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 21.4 Tujuan ..................................................................................................... 31.5 Manfaat ................................................................................................... 31.6 Sistematika Penulisan ............................................................................ 3

BAB II LANDASAN TEORI2.1 CNC ........................................................................................................ 52.1.1 Prinsip Kerja CNC ................................................................................. 52.1.2 Software CNC ......................................................................................... 62.2 Mikrokontroller Arduino Uno . ............................................................... 82.3 PCB .. ...................................................................................................... 102.4 Motor Stepper ......................................................................................... 142.5 Daya ........................................................................................................ 202.6 Rotary Encoder........................................................................................ 212.6.1 Pengenalan Rotary Encoder .................................................................... 212.6.2 Konstruksi Rotary Encoder ..................................................................... 212.6.3 Jenis - jenis Rotary Encoder.. .................................................................. 222.7 Korelasi ................................................................................................. . 232.7.1 Pengertian ............................................................................................... 232.7.2 Pola/Bentuk Hubungan 2 Variabel ........................................................ 24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN3.1 Persiapan Alat ....................................................................................... 263.2 Perancangan dan Pembuatan Alat ........................................................ . 273.3 Variabel Penelitian ................................................................................ 293.4 Alat dan Bahan Pengukuran .................................................................... 29

x

3.5 Teknik Cara Pengumpulan Data ............................................................. 303.6 Pemasangan Alat Ukur............................................................................ 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil Penelitian ..................................................................................... 344.2 Hasil Pengukuran .................................................................................................... 344.3 Hasil Perhitungan Kolerasi ..................................................................... 394.4 Pembahasan ............................................................................................. 41

BAB V PENUTUP5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 435.2 Saran ............................................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 45

LAMPIRAN ...................................................................................................... 46

BIODATA PENULIS ....................................................................................... 50

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Contoh desain gambar/pola ....................................................... 6Gambar 2.2 Aplikasi GRBL .......................................................................... 7Gambar 2.3 Board Arduino Uno ................................................................... 9Gambar 2.4 Contoh lebar jalur pada PCB ...................................................... 11Gambar 2.5 Papan PCB bahan fenolik ........................................................... 12Gambar 2.6 Papan PCB bahan fiber ............................................................... 13Gambar 2.7 Komponen Motor stepper .......................................................... 17Gambar 2.8 Simbol dan diagram pengkabelan motor stepper bipolar .......... 18Gambar 2.9 Metode satu fase aktif pada motor stepper bipolar .................... 18Gambar 2.10 Metode dua fase aktif pada motor stepper bipolar ...................... 19Gambar 2.11 Mode setengah langkah pada motor stepper bipolar ................... 19Gambar 2.12 Motor stepper ............................................................................ 20Gambar 2.13 Bagian motor stepper ................................................................. 20Gambar 2.14 Rotary Encoder........................................................................... 21Gambar 2.15 Incremental rotary encoder......................................................... 22Gambar 2.16 Absolute rotary encoder ............................................................ 23Gambar 3.1 Diagram alur penelitian .............................................................. 26Gambar 3.2 Blok Diagram Hardware ........................................................... 27Gambar 3.3 Perancangan Mekanik Alat .......................................................... 28Gambar 3.4 Perancangan Box tempat driver dan power supply .................... 28Gambar 3.5 Alat-alat pada cnc milling .......................................................... 29Gambar 3.6 Diagram blok pemasangan alat ukur multimeter

dan sensor rotary encoder........................................................... 31Gambar 3.7 Flowchart pengujian ................................................................... 32Gambar 4.1 Grafik hasil kecepatan motor bahan pertinax Terhadap kecepatan

Tanpa beban................................................................................. 37Gambar 4.2 Grafik hasil daya motor bahan pertinax terhadap kecepatan ... 37Gambar 4.3 Grafik hasil kecepatan motor pada bahan fiber terhadap kecepatan

tanpa beban.................................................................................. 38Gambar 4.4 Grafik hasil daya motor pada bahan fiber terhadap kecepatan.... 38Gambar 4.5 Grafik kecepatan pada bahan pertinax dan fiber ......................... 39Gambar 4.6 Grafik hasil korelasi kecepatan terhadap daya motor stepper pada

PCB bahan pertinax ................................................................... 40Gambar 4.7 Grafik hasil korelasi kecepatan terhadap daya motor stepper pada

PCB bahan fiber ........................................................................ 41

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tentang pedoman umum dalam menentukan kriteria korelasi ... .. 25

Tabel 4.1 Hasil pengukuran hasil pertinax .................................................. 34

Tabel 4.2 Hasil perhitungan daya bahan pertinax ........................................ 35

Tabel 4.3 Hasil pengukuran bahan fiber ....................................................... 35

Tabel 4.4 Hasil perhitungan daya bahan fiber .............................................. 36

Tabel 4.5 Korelasi kecepatan terhadap konsumsi daya motor pada PCBbahan pertinax .............................................................................. 39

Tabel 4.6 Korelasi kecepatan terhadap konsumsi daya motor pada PCBbahan fiber .................................................................... ............... 40

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel hasil pengukuran bahan pertinax dan fiber ...................... 47

Lampiran 2 Gambar perakitan alat ................................................................ 48

Lampiran 3 Gambar percobaaan dan hasil percobaan bahan pertinax ........... 49

Lampiran 4 Gambar percobaan dan hasil percobaan bahan fiber ................ 50

xiv

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

PCB : Printed Circuit Board

CNC : Computer Numerical Control

AC : alternate current

DC : direct current

NC : Numerical Control

CAM : Computer Aided Manufacturing

CAD : Computer Aided Design

BPS : Bit Per Second

IC TTL : Transistor-Transistor Logic

CMOS : Compelementary Metal-Oxide Semiconductor

I/O : Input / Output

PRT : Papan Rangkaian Tercetak

MHZ : Mega Hearz

TV : Television

CW : Clock Wise

CCW : Counter Clock Wise

RPM : Rotari Per Menit