## Alat Pengendali Arus pada Mesin DC-400 Berbasis Mikrokontroler dan Android
Didi Istardi (1) , Muhammad Abdul Ghafur (2) , Nugroho Pratomo Ariyanto (3)
(1) (2) Politeknik Negeri Batam Program Studi Teknik Mekatronika
(3) Program Studi Teknik Mesin Parkway Street, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia E-mail: istardi@polibatam.ac.id (2) , ghafur.polibatam@gmail.com (1) , nugroho@polibatam.ac.id (3) .

## Abstrak
Power  source adalah  alat  yang  berfungsi  untuk  menghasilkan  arus  listrik  pada  mesin  las  untuk  proses pengelasan  SMAW  ( Shield  Metal  Arc  Welding) .  Pengaturan  arus  keluaran  pada  mesin  tersebut  dilakukan dengan menggunakan sebuah knob pada panel output control. Hal ini dilakukan agar dapat menghasilkan panas yang  sesuai  dengan  kebutuhan  pada  saat  pengelasan.  Sistem  ini  ada  keterbatasan  pada  jarak  untuk  melakukan pengontrolan.  Pengontrolan  hanya  bisa  dilakukan  pada  mesin  tersebut.  Oleh  karena  itu,  diperlukannya  sebuah alat  pengendali  yang  dapat  mengatur  keluaran  arus  dari  jarak  jauh.  Sehingga,  pada  penelitian  ini  akan  diatasi maslaah  tersebut  dengan  menggunakan  alat  pengendali  arus  pada  mesin  DC-400  berbasis  mikrokontroler  dan android. Alat ini dapat mengatur nilai keluaran arus sesuai. Mikrokontroler sebagai pusat kontroler dan android sebagai sumber masukannya. Pengontrolan dapat dilakukan dari jarak 40 m tanpa penghalang dan 10 meter jika terdapat banyak penghalang.
Kata kunci: Power source , SMAW, DC-400, alat pengendali arus, mikrokontroller , android .

## Abstract
Power source is a device that serves to supply electrical current in type of welding SMAW (Shield Metal Arc Welding), an example is DC-400 machine. The machine output current is set using a knob on the output control panel in order to generate heat as needed welding. Along with the development, welder realized that there are limitations in the way of controlling current on the machine. Distance control that requires users to go directly to  the  machine  caused  inefficiency  in  work.  Therefore,  we  need  a  controller  for  adjusting  the  output  current from  long  distance.  Because  of  that  problem,  it  is  necessary  to  create  "Current  Control  Device  for  DC-400 Machine  Based  Microcontroller  and  Android".  This  device  can  adjust  the  output  current  value  which  is  a microcontroller as the central controller and android as the input source. It is recognized that the presence of the microcontroller and the android. Controlling can be done from 40 m distance without barrier and 10 meter if there are many barriers.
Keywords: Power source, SMAW, DC-400, current control device, microcontroller, android.

## 1. Pendahuluan
Dalam  pengelasan Shield  Metal  Arc  Welding (SMAW),  terdapat  alat  yang  befungsi  sebagai penyedia  arus  yang  disebut  dengan power  source . Contoh power  source yang  ada  di  Bengkel Welding Politeknik Negeri Batam adalah DC-400. Alat  ini  terhubung  langsung  dengan  kabel holder untuk  mengalirkan  arus  listrik  hingga  sampai  ke batang electrode. Nilai  dari  arus  yang  dialirkan tentunya  harus  disesuaikan  dengan  kebutuhan penggunanya.  Maka  pada  mesin  DC-400  ini terdapat  fitur  pengendali  nilai  arus  yang  berupa knob pengontrol.  Cara  menggunakannya  adalah dengan  memutar  langsung knob pengontrol  pada mesin  tersebut.  Tetapi  fitur  dan  cara  tersebut
kurang  efisien,  karena  pekerja  las  harus  bolak- balik  dalam  mengatur  nilai  arus  yang  diinginkan [1-.
Melihat hal tersebut, maka para peneliti sebelumnya  mencoba  menciptakan  sebuah  inovasi baru pada DC-400, yaitu penambahan fitur remote control.  Lalu  perusahaan  besar  asing  seperti MILLER dan LINCOLN ELECTRIC, memproduksi  alat  yang  dapat  menjalankan  fitur remote  control  seperti  K857  dan  K857-1.  Dengan adanya  alat  tersebut,  saat  ini  para  pekerja  sudah tidak  perlu  bolak-balik  dalam  mengatur  nilai keluaran arus yang digunakan. Mereka hanya perlu mengatur knob pada remot kontrol yang terhubung langsung ke DC-400 dengan bantuan kabel.
Vol. 10 No. 2, October 2018, 68-73
e -ISSN: 2548-9828
Accepted October 2018
Seiring  berjalannya  waktu,  para  pekerja  kembali menyadari bahwa fitur remote control yang mereka gunakan ini masih memiliki keterbatasan. Keterbatasan  panjang  kabel  dari  alat  tersebut mempengaruhi  jarak  tempuh  pengendalian  nilai arus.  Rata-rata  panjang  kabel  yang  sering ditemukan  dan  dijual  dipasaran  yaitu  mulai  dari  3 sampai  9  meter.  Selain  itu,  harga  1  set  remot kontrol  tersebut  sangatlah  mahal,  yaitu  kurang lebih  sekitar  $350.00  hingga  $921.00  (Dolar Amerika).
Melihat permasalahan diatas, penulis akan meneliti,  merancang,  dan  kemudian  membuat  alat yang  dapat  memberikan  solusi  atas  permasalahan tersebut.  Alat  ini  merupakan  solusinya.  Dengan adanya  alat  ini,  diharapkan  mampu  mengatasi masalah yang terjadi sebelumnya, saat menggunakan remot kontrol berkabel. Alat ini juga diharapkan  akan  mampu  mengendalikan  nilai keluaran  arus  dengan  lebih  mudah,  lebih  efisien, dan  tentunya  dengan  harga  yang  lebih  murah dibandingkan  dengan  remot  kontrol  yang  telah ada.

## 2. Dasar Teori

## 2.1. Pemanfaatan Mikrokontroler
Mikrokontroler  merupakan  dasar  dari  prinsip pengontrolan  kerja  alat,  baik  pada  sistem pengendalian  motor  servo,  lampu  indikator,  dan modul bluetooth HC-05. Penerapan mikrokontroler adalah  pada  pengendalian  sistem  berdasarkan informasi  input  yang  diterima,  lalu  diproses  oleh mikrokontroler,  dan  bagian  output  mengeluarkan aksi  sesuai  program  yang  telah  ditentukan.  Untuk mempermudah  penggunaan  mikrokontroler,  maka digunakkan sebuah arduino Nano.
Fitur pin pada arduino Nano yang akan digunakkan pada  alat  ini  adalah  sumber  5  volt,  ground,  input, output,  PWM,  pin  Rx  dan  Tx.  Pin-pin  pada arduino  ini  yang  terhubung  dengan  modul bluetooth  HC-05  dan  servo,  sehingga  tercipta sebuah  sistem  pengendali  arus  mesin  DC-400. Arduino  dapat  diprogram  dengan  menggunakan software Arduino.IDE.

## 2.2. Pengendalian Pergerakan Motor Servo
Motor  servo  adalah  jenis  motor  dengan  sistem close loop dimana posisi rotornya akan diinformasikan  kembali  ke  rangkaian  kontrol motor servo tersebut.  Servo  memiliki  tiga  buah kabel,  masing-masing  untuk  vcc,  ground,  dan kabel kendali yang dihubungkan ke mikrokontroler.  Motor  ini  tersusun  dari  sebuah motor  DC,  serangkaian gear ,  potensiometer  dan rangkaian  control.  Potensiometer  berfungsi  untuk menentukan  batas  sudut  dari  putaran  servo.
Sedangkan  sudut  dari  sumbu  motor  servo  diatur berdasarkan lebar pulsa  yang  dikirim  melalui  kaki sinyal  dari  kabel  motor.  Untuk    membuat    servo pada    posisi    center,    berikan    pulsa  1.5ms  pada periode  selebar  2  ms.  Untuk  memutar  servo  ke kanan, berikan pulsa <=1.3ms, dan pulsa >= 1.7ms seperti terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. PWM Motor Servo
2.3. Pengiriman  Data  Melalui  Bluetooth  (HC- 05)
Sistem bluetooth terdiri  dari  sebuah radio transceiver , baseband  link  controller dan  sebuah link  manager seperti  pada  Gambar  2. Baseband link controller ini menghubungkan perangkat keras radio  ke baseband  processing dan physical  layer protokol . Link  manager melakukan  aktivitas- aktivitas  protokol  seperti  melakukan link  setup , autentikasi dan konfigurasi.

## Gambar 2. Sistem Bluetooth
Pada  sistem  yang  dirancang  pada  alat  ini,  module bluetooth yang  akan  digunakkan  adalah  HC-05. Peran bluetooth (HC-05) adalah sebagai perangkat yang menjembatani pengiriman data. Terdapat dua buah  pin  penting  yaitu  pin  Rx  dan  Tx.  Pin  Rx berfungsi  menerima  (receive)  data  serial  ke  Tx Arduino,  sedangkan  pin  Tx  berfungsi  melakukan pengiriman  ( transmit )  data  serial  ke  pin  Rx Arduino. Sinyal yang dikirim dan diterima tersebut nantinya akan dijadikan sebagai variable penggerak sistem yang terhubung antar perangkat.

## 2.4. Aplikasi MIT App Inventor pada Android
MIT  App  Inventor  2  adalah  versi  ke-2  dari  alat pemrograman visual drag-and-drop untuk merancang dan membangun aplikasi pada Android. App Inventor memungkinkan pengembang  dan  penggunanya  untuk  fokus  pada logika  untuk  pemrograman  aplikasi  daripada sintaks  dari  bahasa coding .  App  Inventor  2  ini akan  digunakan  dalam  pembuatan  aplikasi  yang nantinya  akan  diimplementasikan  pada  sebuah Android atau smartphone.
2.5. Output Control
Output  Control merupakan  bagian yang digunakan  untuk  mengontrol  nilai  arus  pada mesin  DC-400 . Kontrol  dapat  dilakukan  secara “LOCAL”  ataupun  “REMOTE”  yang  dapat dipilih  secara  langsung  pada  panel  mesin. Pada dasarnya,  proses  ini  mengubah  nilai  resistansi terhadap  tegangan  yang  masuk  sehingga  arus listrik  yang  keluar  sesuai  dengan  keinginan pengelas. Untuk dapat mengubah nilai resistansi,  pengelas  dapat  memutar  langsung knob output control yang  ada  pada  mesin, ataupun  dengan  menggunakan remote  output control .  Komponen  penting  dari knob dan remote output  control ini  yaitu  sebuah potensiometer 2 watt sebesar 10 KΩ.
Remote  output  control adalah  alat  yang digunakkan  untuk  dapat  mengubah  nilai  arus dari  jarak  jauh.  Alat  tersebut  berfungsi  jika  3 buah  pin  potensiometer  yang  ada  pada remote output  control ini  dihubungkan  ke  14-pin konektor  dengan  menggunakan  kabel.    Pin-pin tersebut  yaitu  G=75,  F=76,  dan  E=77  seperti yang ditunjukkan Gambar 3 :
Gambar 3. 14-Pin Output Control

## 3. Perancangan Sistem
3.1. Perancangan Perangkat Keras
Desain mekanik alat pengendali ini adalah berupa kotak  dengan  ukuran  panjang  125  mm,  lebar  83 mm,  tinggi  50  mm,  dan  ketebalan  2  mm  yang terlihat  pada  Gambar  4.  Di  dalam  box  tersebut terdapat beberapa
perangkat
elektronik diantaranya  adalah  module  bluetooth  HC-05, arduino Nano, potensiometer 10k ohm 2 watt, led, buzzer,  dan  breadboard  power  supply  yang kemudian saling terhubung seperti yang ditunjukkan  oleh  gambar  3.3.  Alat  yang  telah dikemas kedalam sebuah box tersebut mendapatkan  supply  tegangan  dari  mesin  melalui pin  J  (31)  dan  pin  A  (32).  Lalu  dapat  berfungsi
secara  keseluruhan  apabila  dihubungkan  dengan pin output control pada mesin DC-400 yaitu pin G (75),  F  (76),  dan  E  (77)  seperti  terlihat  pada Gambar 5.
Gambar 4. Desain Mekanik Box
Gambar 5. Jalur Antar Perangkat Hingga ke Mesin

## 3.2. Perancangan Perangkat Lunak
Proses  yang  dimulai  dari  pengaktifan  perangkat, aktifitas komunikasi antara master
(mikrokontroler)  dan  slave  (android),  hingga  data tersebut  dapat  ditampilkan  pada  sebuah  layar android. Gambar 6. menjelaskan proses system alat secara  keseluruhan  dari  awal  hingga  akhir  proses pengendalian arus keluaran pengelasan.
Gambar 6. Flow chart sistem
4. Hasil dan Analisa
4.1. Pengujian  Sudut  Terhadap  Perubahan Nilai Resistansi Potensiometer
Langkah  awal  pengujian  alat  adalah  menguji ketepatan  nilai  resistansi  yang  diatur  berdasarkan sudut  yang  telah  ditentukan  sebelumnya  seperti yang  ditunjukkan  oleh  Tabel  1.  Pada  aplikasi Android,  pengguna  alat  hanya  perlu  menekan beberapa  tombol  pilihan  yang  telah  tersedia seperti  pada  gambar  3.3.4.  Tombol  yang  tersedia adalah dari 0-7 KΩ.
Tabel 1. Data Pengujian pertama
Dari pengendalian resistansi tersebut terdapat nilai error yaitu  hasil  resistansi  yang  lebih  ataupun kurang  dari  nilai  yang  seharusnya.  Hal  tersebut disebabkan  kekuatan  motor  saat  bergerak  kearah searah  jarum  jam  (CW)  ataupun  berlawanan  arah jarum  jam  (CCW)  tidak  sama.  Selain  itu  rata-rata knob potensiometer sulit untuk dikendalikan secara akurat  dengan  yang  semestinya,  menyebabkan nilai resistansi yang diatur tidak dapat 100% sama.
Tabel 2. Rata rata Data Pengujian pertama
Dari  hasil  pengambilan  10  buah  data,  maka diambil  rata-rata  nilai  resistansi  tiap  perubahan  1 KΩ nya. Setelah itu dicari error rata-rata resistansi dalam persen, dari error rata-rata dapat dicari pula rata-rata error keseluruhan seperti yang ditunjukkan  pada  Tabel  2.  Nilai error yang dihasilkan  sangatlah  kecil  yaitu  dengan  rata-rata 1.08% dan hal tersebut masih masuk dalam rentang toleransi dalam pengukuran dan pengujian .
4.2. Pengujian  Nilai  Tegangan  Output  Pada Potensiometer
Langkah  kedua  pengujian  alat  adalah  mengukur nilai  tegangan  output  (Vout)  pada  alat  yang terhubung  ke  mesin  DC-400  berdasarkan  nilai resistansi  yang  telah  diatur  melalui  android  mulai dari  0-7  KΩ.  Nilainya  bervariasi  dan  semakin tinggi  seiring  dengan  semakin  besarnya  nilai resistansi  yang  diatur  pada  potensiometer.  Data tegangan keluaran yang diukur dengan osciloscope tersebut dapat ditunjukkan oleh Tabel 3.
Tabel 3. Data Pengujian kedua
Pengukuran  nilai  tegangan  keluaran  pada  alat  bisa digunakan  untuk  mencari  arus  yang  digunakan pada  alat  khususnya  pada  potensiometer  2  Watt demngan  nilai  resistansi  10  KΩ.  Ketika menemukan nilai arus yang digunakan pada alat ke mesin,  maka  dapat  pula  dihitung  nilai  daya  dari potensiometer dengan maksimal daya yang dipakai sebesar  1.5  Watt.  Hal  ini  yang  mendasari  bahwa kenapa  potensiometer  yang  digunakan  harus  2 Watt.  Hal  tersebut  berpengaruh  pada  tingkat durability pada alat yang digunakan sehingga umur dari  alat  yang  digunakan  itu  sendiri  bisa  tahan lama.
4.3. Pengujian  Nilai  R1  Terhadap  Keluaran Arus Pengelasan
Langkah ketiga adalah dengan melakukan pengelasan. dari proses pengelasan yang berlangsung dapat diukur nilai keluaran arus dalam ampere dengan  menggunakan  Clamp-Meter.  Arus yang  diukur  tentunya  arus  konstan  ( constant current) yang biasa disingkat pada mesin yaitu CC. Pengukuran  arus  pengelasan  yaitu  dimulai  dari nilai  0  KΩ  yang  kurang  lebih  berada  pada range 50-an ampere , hingga pada nilai 7 KΩ dengan arus pengelasan  kurang  lebih  270-an ampere .    Data pengujian merupakan data arus yang sering muncul saat  diukur  menggunakan  Clamp-Meter.  Data selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Data Pengujian ketiga
Dari  10  buah  data  pengujian  dan  pengukuran tersebut, maka diambil rata-rata nilai keluaran arus dari range 0-7 KΩ. Setelah itu dicari error rata-rata arus  dalam  persen,  dari error rata-rata  arus  dapat dicari  pula  rata-rata error keseluruhan  yaitu sebesar 1.02% seperti yang ditunjukkan pada tabel 5.
Tabel 5. Data Pengujian keseluruhan
4.4. Rangkaian  Potensiometer  Terhadap  DC-
400

## Gambar 7. Rangkaian Potensiometer Alat Terhubung ke 14-Pin Connector
Rangkaian  pada  Gambar  7  merupakan  rangkaian potensiometer  pada  alat  pengendali  yang  telah terhubung  ke  mesin  DC-400  melalui  14-pin connector.  Adapun  kaki-kaki  potensiometer  yang saling  terhubung  yaitu  kaki  3  terhubung  dengan pin  E  (77),  kaki  2  terhubung  ke  pin  F  (76),  dan kaki  1  terhubung  ke  pin  G  (75)  seperti  pada gambar  4.4.  Dengan  adanya  gambar  tersebut  kita dapat  menentukan  letak  pengukuran  Vout  pada
yang  keluar  pada  potensiometer.  Nilai  keluaran dari  pengaturan  potensiometer  yang  digunakan adalah  pada  R1  yaitu  dari  0  sampai  7  KΩ  dengan kenaikan  1  KΩ  per  pengaturannya.  Sehingga ketika kita mengetahui rangkaian serta posisi kaki- kaki  yang  terhubung  ke  pin-pin  mesin  DC-400 tersebut,  kita  dapat  melakukan  analisa  terhadap output  arus  pengelasan  yang  dihasilkan.  Adapun rumus  untuk  mencari  Vout  pada  potensiometer antara lain sebagai berikut :
𝑉 𝑜𝑢𝑡 = ( 𝑅 2 𝑅 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑙 ) ( 𝑉 𝑖𝑛 𝑅 1 ) + 𝑅 2 𝑅 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑙 (1) Dimana :
Vin = 4,8 Volt R. Internal =  R  tambahan di  dalam  mesin  DC-400  yaitu sebesar 1,61 KΩ

## 4.5. Pengujian Jarak Komunikasi Bluetooth
Langkah  terakhir  adalah  dengan  melakukan pengujian terhadap jarak tempuh pengontrolan alat. Jarak  yang  diambil  untuk  pengukuran  komunikasi alat  ke  android  adalah  dari  0-40  meter.  Indikator keberhasilan  komunikasi  yaitu  hidupnya  led  dan bunyi  dari  buzzer.  Tempat  pertama  kali  pengujian adalah  di  dalam  area  Bengkel  Welding  Politeknik Negeri Batam. Di dalam bengkel tersebut terdapat Berdasarkan  hasil  pengujian  Komunikasi  yang terjadi berjalan dengan lancar  sejauh 10 m dengan halangan dan 40 m tanpa halangan.
tembok  rumah,  papan,  kaca,  besi,  dan  pintu.  Dan setelah  pengguna  mencoba  untuk  koneksi  dengan jarak  maksimal  40  meter,  alat  akan  bekerja bergantung  pada  jenis  hadangan  dan  ketebalan penghalang.

## Tabel 6. Data Pengujian jarak komunikasi bluetooth
Berdasarkan  pengujian  di  atas,  jarak  terbaik agar  alat  bekerja  dengan  baik  adalah  0-10  meter. Terakhir  adalah  percobaan  di  ruang  terbuka  atau (tanpa  halangan)  seperti  di  halaman  Politeknik Negeri  Batam,  lorong  lantai  1  Politeknik  Negeri Batam,  di  depan  halaman  rumah  pembuat  alat, serta  di  lapangan  sekolah  dasar  002  Bengkong. Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan,  module bluetooth  HC-05    dapat  menerima  data  yang dikirim dengan lancar hingga 40 meter.

## 5. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan  hasil,  analisa  dan  pembahasan  maka dapat  disimpulkan  bahwa  alat  dapat  digunakan pada  seluruh power  source  machine tipe  Lincoln DC-400  ataupun  mesin  lain  dengan  fitur  dan sistem  remot  kontrol  sejenis.  Alat  yang  berbasis mikrokontroller  tersebut  dapat  mengendalikan keluaraan  arus  dari  jarak  jauh  dan  menggunakan Android sebagai pengendalinya.
Dari  data  yang  ditampilkan  diatas  maka  dapat disimpulkan bahwa, semakin besar nilai pengaturan  resistansi  R1  pada  potensiometer  alat, maka  semakin  besar  pula  vrms  dan  juga  arus pengelasan  yang  dihasilkan.  Semakin  besar  arus pengelasan yang digunakan, maka ukuran elektroda  juga  harus  semakin  besar  agar  tidak mengalami  kegagalan  ataupun  kecacatan  saat melakukan  pengelasan  SMAW.  Pemilihan  batang elektroda  tersebut  tentunya  telah  sesuai  dengan standart pengelasan yang diizinkan.

## Daftar Pustaka
[1]  Bulwidas,  Jr.,  John  J.  "Hand-Operated  Remote Control Unit And Mounting Structure For Arc Welding." U.S. Patent 4 227 066, Oct.7,1980.
[2]  Cary,  Howard  B.;  Helzer,  Scott  C.  (2005), Modern  Welding  Technology,  Upper  Saddle River,  New  Jersey:  Pearson  Education,  ISBN 0-13-113029-3.
[3]  Lincoln  Electric  (1994),  The  Procedure Handbook  of  Arc  Welding,  Cleveland,  Ohio: Lincoln Electric, ISBN 99949-25-82-2.
[4]  Weman,  Klas  (2003),  Welding  processes handbook,  New  York:  CRC  Press,  ISBN  0- 8493-1773-8.
[5]  IDEALARC  DC-400  Operator's  MANUAL, Lincoln Global Inc., Cleveland, Ohio, U.S.A., Oct. 2007.
[6]  Sollu  T.  S.,  "Aplikasi  Dan  Tinjauan  Teknis Bluetooth  Untuk  Komunikasi  Tanpa  Kabel", Jurnal  SMARTek ,  vol.  4,  no.  4,  pp.267-279, Nov. 2006. [8]  Pokress Shaileen Crawford, José Juan Dominguez  Veiga.  "MIT  App  Inventor: Enabling Personal Mobile Computing."
Internet:http://arxiv.org/abs/1310.2830, Oct.
24, 2013 [Apr. 12, 2016].